Sviluppato un metodo basato sull’Analisi delle Componenti Principali per correggere le sistematiche delle curve di luce Kepler/K2
Molti campi di studio dell’astronomia moderna si basano su misure fotometriche ad altissima precisione. Questo è vero in particolare per la ricerca di esopianeti con la tecnica dei transiti. Questa tecnica consiste nel misurare le piccolissime variazioni di luminosità delle stelle quando un loro pianeta transita lungo la linea di vista. Ad esempio, un Gioviano Caldo (ossia un gigante gassoso con un’orbita molto stretta, più stretta dell’orbita di Mercurio attorno al Sole) blocca fino all’1-2% della radiazione stellare durante un transito. Questa percentuale decresce rapidamente al diminuire delle dimensioni del pianeta e all’aumentare della sua distanza dalla stella.
Misure di tale precisione possono essere influenzate da sistematiche dovute al funzionamento del telescopio, che devono essere identificate e rimosse dai dati prima dell’analisi. Un esempio importante di questo sono i dati ottenuti dalla missione K2, ossia l’estensione della missione Kepler (un satellite NASA dedicato alla ricerca di esopianeti tramite la tecnica dei transiti), definita dopo che un problema tecnico ha impedito al satellite di mantenere lo stesso puntamento a lungo. La missione K2 ha permesso a Kepler di continuare la sua missione di ricerca di esopianeti lungo l’eclittica, ma la sua precisione fotometrica è degradata di un fattore 3 e le curve di luce (ossia le misure di variazione di intensità luminosa in funzione del tempo) presentano sistematiche importanti.
Diverse tecniche sono state sviluppate per rimuovere queste sistematiche dalle curve di luce di K2, tra cui una procedura inserita nella pipeline ufficiale per la riduzione dei dati K2. Gli astrofisici A. Petralia e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, hanno sviluppato una nuova procedura che permette di rimuovere queste sistematiche dalle curve di luce ottenute con Kepler durante la missione K2, basata sull’Analisi delle Componenti Principali, ossia un metodo statistico mirato a ridurre il numero di variabili presenti in un dato problema. Come verificato dagli autori dello studio, questo metodo non riduce la qualità di eventuali segnali astrofisici nei dati Kepler, come ad esempio la presenza di un transito esoplanetario. Inoltre, lo studio ha permesso di identificare un set di stelle particolarmente stabili, proposte dagli autori come possibili stelle standard da usare per la calibrazione della missione Ariel (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey mission), che vede un’importante partecipazione dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo. I risultati dello studio sono descritti nell’articolo: “Principal component analysis to correct data systematics. Case study: K2 light curves“, pubblicato su Experimental Astronomy.
L’immagine (cliccare qui per visualizzare la figura intera) mostra la curva di luce K2 della binaria ad eclissi EPIC 211135350. I vari pannelli mostrano la curva di luce intera ottenuta durante l’osservazione Kepler, e un ingrandimento sui transiti della componente secondaria, mettendo a confronto la curva di luce originale, quella corretta dalla pipeline standard, e quella corretta con il metodo delle componenti principali definito da questo studio.
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)