[論文レビュー] Noise properties of the CoRoT data: a planet-finding perspective

S. Aigrain, F. Pont+31 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Mar 10, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 8被引用数 34

ひとこと要約

この論文は、CoRoTの惑星探索チャネルの光度ノイズ特性を分析し、トランジット検出可能性を評価する。最初の3回のロングランの事前処理済み光曲線を用いて、2時間スケールのノイズがRマグニチュードで指数0.25のべき乗則に従うことを明らかにした。R=11.5では0.1 mmag、R=16では1 mmagに達する。これは打ち切り前の仕様に近く、光子ノイズより2–3倍高いが、ジャイターやホットピクセルによる影響が主因である。巨星では約0.5 mmagレベルの顕著な変動が見られる。

ABSTRACT

In this short paper, we study the photometric precision of stellar light curves obtained by the CoRoT satellite in its planet finding channel, with a particular emphasis on the timescales characteristic of planetary transits. Together with other articles in the same issue of this journal, it forms an attempt to provide the building blocks for a statistical interpretation of the CoRoT planet and eclipsing binary catch to date. After pre-processing the light curves so as to minimise long-term variations and outliers, we measure the scatter of the light curves in the first three CoRoT runs lasting more than 1 month, using an iterative non-linear filter to isolate signal on the timescales of interest. The bevhaiour of the noise on 2h timescales is well-described a power-law with index 0.25 in R-magnitude, ranging from 0.1mmag at R=11.5 to 1mmag at R=16, which is close to the pre-launch specification, though still a factor 2-3 above the photon noise due to residual jitter noise and hot pixel events. There is evidence for a slight degradation of the performance over time. We find clear evidence for enhanced variability on hours timescales (at the level of 0.5 mmag) in stars identified as likely giants from their R-magnitude and B-V colour, which represent approximately 60 and 20% of the observed population in the direction of Aquila and Monoceros respectively. On the other hand, median correlated noise levels over 2h for dwarf stars are extremely low, reaching 0.05mmag at the bright end.

研究の動機と目的

• CoRoTの惑星探索チャネルデータの光度性能を、トランジットスケールで評価すること。
• ミッションが打ち切り前の光度ノイズ仕様を満たしているかどうかを特定すること。
• 相関ノイズのレベルを定量化し、星のマグニチュードおよびスペクトル型依存性を評価すること。
• ジャイターやホットピクセルなどの機器的要因が検出可能性に与える影響を評価すること。
• トランジット検出に影響を及ぼす可能性のある巨星における系統的変動を同定すること。

提案手法

• 長期的変動および外れ値を除去するため、反復的非線形フィルタを用いて光曲線を事前処理する。
• 2時間スケールのバッチでの散乱を測定し、トランジットスケールのノイズを分離する。
• 星のマグニチュード（Rバンド）に従うノイズ依存性を記述するためべき乗則モデルを適用する。
• 色マグニチュード図（R 対 B-V）を用いて星を矮星または巨星に分類する。
• 矮星と巨星の間でのノイズレベルを比較し、系統的変動を特定する。
• 最初の3回のCoRoTラン（IRa01、LRc01、LRa01）にわたる性能劣化を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CoRoTの光曲線における2時間スケールの相関光度ノイズのレベルは何か。また、星のマグニチュードにどのように依存するか。
• RQ2 観測されたノイズが光子ノイズの限界をどの程度上回っており、その主な機器的要因は何か。
• RQ3 矮星と巨星の間でノイズレベルはどのように異なるか。巨星には系統的変動パターンがあるか。
• RQ4 順次続くCoRoTランにわたって光度性能が劣化しているか。
• RQ5 期待されるノイズレベルより顕著に高い変動を示す星の割合はどれくらいか。特にトランジット検出の文脈で。

主な発見

• 2時間スケールのノイズはRマグニチュードで指数0.25のべき乗則に従い、R=11.5では0.1 mmag、R=16では1 mmagに達する。
• 観測されたノイズは光子ノイズより2–3倍高いが、主に残存するジャイターやホットピクセルイベントによるものである。
• IRa01からLRa01にかけてわずかな性能劣化が観測され、時間経過に伴いホットピクセルの影響が増大していることが示唆される。
• 巨星では2時間スケールで約0.5 mmagの増幅された変動が見られ、粒状対流の影響と整合的である。
• 矮星は極めて低い相関ノイズを示し、明るい端（R≈11.5）で0.05 mmagに達する。
• アケラス・ラン（LRa01）では少なくとも50%の光曲線が予想されるノイズレベルの1.5倍以上に変動を示し、LRc01では70%に上昇する。これは主に巨星に起因する。