[论文解读] Photometry of 10 Million Stars from the First Two Years of TESS Full Frame Images

Chelsea X. Huang, Andrew Vanderburg+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 12, 2020

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 19

一句话总结

本文介绍了基于TESS全帧图像（Full Frame Images）前两年数据的公开高精度测光星表，涵盖1000万颗恒星，处理过程使用麻省理工学院快速查看流水线（MIT Quick Look Pipeline, QLP）。QLP通过先进的背景减除、天体测量校准和基于样条的去趋势处理，提取并去趋势化光曲线，实现与理论预期相差仅20 ppm的测光精度，是迄今为止最大的此类数据集。

ABSTRACT

The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) is the first high-precision full-sky photometry survey in space. We present light curves from a magnitude limited set of stars and other stationary luminous objects from the TESS Full Frame Images, as reduced by the MIT Quick Look Pipeline (QLP). Our light curves cover the full two-year TESS Primary Mission and include $\sim$ 14,770,000 and $\sim$ 9,600,000 individual light curve segments in the Southern and Northern ecliptic hemispheres, respectively. We describe the photometry and detrending techniques we used to create the light curves, and compare the noise properties with theoretical expectations. All of the QLP light curves are available at MAST as a High Level Science Product via doi.org/10.17909/t9-r086-e880 (https://archive.stsci.edu/hlsp/qlp). This is the largest collection of TESS photometry available to the public to date.

研究动机与目标

• 从覆盖整个天球的TESS全帧图像（FFIs）中创建全面、公开可访问的测光星表。
• 开发并验证一种能够以高精度处理大量FFI数据的测光流水线（QLP）。
• 通过提供校准后、去趋势化的光曲线，支持系外行星凌星探测与恒星变异性研究，目标恒星亮度达TESS星等13.5等。
• 将迄今为止最大的TESS测光数据集作为MAST上的高级科学产品（High Level Science Product）公开发布，供开放科学使用。

提出的方法

• 使用TICA软件处理TESS全帧图像（FFIs），以校正仪器效应。
• 采用nebuliser算法进行全局背景减除，以去除大尺度散射光。
• 利用亮星（8 < T < 10）进行天体测量校准，实现亚像素位置精度（<0.1像素）。
• 为每条轨道创建中值参考图像，并通过从单个帧中减去参考图像生成差分图像。
• 在多个圆形孔径（1.75–8.0像素）内测量通量，并使用源周围环形区域进行迭代背景减除。
• 利用TIC中的TESS波段星等与仪器零点，将差分通量转换为绝对通量，并进行质心修正至TDB时。

实验结果

研究问题

• RQ1 使用QLP流水线从TESS全帧图像中提取光曲线时，可实现的测光精度是多少？
• RQ2 QLP流水线如何处理仪器噪声与天体物理噪声源（如散射光与恒星变异性）？
• RQ3 QLP流水线在全全天区范围内对暗星（T < 13.5）的可靠光曲线恢复能力如何？
• RQ4 最终光曲线的噪声特性与Sullivan等人（2015）的理论预期相比如何？
• RQ5 哪些质量标志对FFI测光中的数据异常最具预测性？它们如何用于标记低质量时间段？

主要发现

• 在TESS主任务的两年期间，QLP流水线在南天与北天黄道半球分别生成了约1480万与960万条光曲线段。
• 最终去趋势化光曲线的测光精度与理论预期相差仅20 ppm，表明数据质量极高。
• 流水线通过自定义异常检测算法成功识别并标记了低精度时间点，其中第13位（值为4196）表示因多数恒星精度差而被排除的时间段。
• 该数据集包含1000万颗TESS星等≤13.5的恒星，所有QLP光曲线均已作为MAST上的高级科学产品公开发布，DOI为10.17909/t9-r086-e880a。
• 最终光曲线以FITS和逗号分隔的ASCII格式提供，其中最佳孔径的归一化通量与背景通量时间序列均已提供。
• 流水线采用基于样条的去趋势方法，通过贝叶斯信息准则（BIC）优化断点，有效去除低频噪声，同时保留短时长凌星信号。