[论文解读] New Uses for the Kepler Telescope: A Survey of the Ecliptic Plane For Transiting Planets and Star Formation

Charles Beichman, David R. Ciardi+9 more|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 2013

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本文提出在反应轮故障后重新利用开普勒太空望远镜，对黄道面内的暗淡M型矮星进行凌星系外行星巡天，并研究星云形成区域内的年轻恒星。尽管光度测量精度有所降低，开普勒的大口径依然能够探测到宜居带内的冰巨星和超级地球，为行星系统和早期恒星演化提供地面或其它空间任务无法获取的独特见解。

ABSTRACT

With the loss of two reaction wheels, the period of Kepler's ultra-high precision photometric performance is at an end. Yet Kepler retains unique capabilities impossible to replicate from the ground or with existing or future space missions. This White Paper calls for the use of Kepler to conduct a survey in the ecliptic plane to search for planet transits around stars at high galactic latitudes and to study star forming regions to investigate physics of very young stars not studied by Kepler in its prime mission. Even with reduced photometric precision, Kepler's 1 m aperture will enable it to survey faint M stars to find ice giants and Super Earths in Habitable Zone orbits.

研究动机与目标

• 在反应轮故障后通过重新利用开普勒望远镜，拓展其科学遗产并开展新巡天任务。
• 搜索高银纬恒星周围的凌星系外行星，特别是暗淡的M型矮星。
• 研究星云形成区域，以探究极年轻恒星的物理特性。
• 利用开普勒独特的1米口径，探测暗淡恒星周围的较小且温度适中的行星。
• 提供地面或其它空间任务无法获取的系外行星系统与早期恒星演化数据。

提出的方法

• 利用开普勒剩余的姿态控制能力，对黄道面区域进行观测。
• 对恒星进行长期光度监测，以探测凌星信号。
• 聚焦于高银纬区域，以最小化密集恒星场带来的混淆。
• 优先观测暗淡的M型矮星，以探测其宜居带内冰巨星和超级地球。
• 分析光曲线中的周期性深度变化，以识别行星凌星现象。
• 结合现有巡天数据，识别星云形成区域内的年轻恒星对象。

实验结果

研究问题

• RQ1 在光度测量精度降低的情况下，开普勒能否探测到暗淡M型矮星的凌星系外行星？
• RQ2 利用开普勒剩余能力，探测M型矮星宜居带轨道上冰巨星和超级地球的可探测性如何？
• RQ3 开普勒如何有助于理解星云形成区域中极年轻恒星的物理特性？
• RQ4 在反应轮故障后，对黄道面进行观测在系外行星与恒星形成研究方面具有何种科学价值？
• RQ5 开普勒独特的口径与稳定性能否实现地面或其它空间望远镜无法实现的发现？

主要发现

• 开普勒1米口径即使在光度测量精度下降的情况下，仍可探测到暗淡M型矮星周围的较小且温度适中的行星。
• 该巡天可探测到M型矮星宜居带轨道上的冰巨星和超级地球，为发现宜居行星开辟新机遇。
• 开普勒独特的观测位置与灵敏度使其能够研究其主任务未曾覆盖的星云形成区域中的年轻恒星对象。
• 黄道面提供了有利的视场，可有效减少混淆并提升观测效率。
• 所提出的巡天任务为开普勒科学遗产提供了具有重要科学价值的延伸，超越其主任务的系外行星探测阶段。
• 该任务可提供地面或其它空间任务无法获取的行星系统结构与早期恒星演化数据。