単一点光曲線を用いた地球系外惑星の表面マッピング

このプロトコルは、単一点観測から系外惑星の特徴を空間的に解決するために使用することができ、系外惑星の潜在的な居住性を評価するために不可欠である。この技術は、地球に似た系外惑星の2次元表面地図を再構築するために使用することができます。そして、これは地球を代理として実際の観測でテストされている最初の技術です。

この手法の数学は簡単で、他の観測値に合わせて簡単に調整できます。コーディングスクリプトに厳密に従う必要はありません。1枚の絵は千の言葉に値するので、このテクニックの視覚的なデモンストレーションは重要です。

アタッチされたコードのプログラミング環境を設定したら、コマンドを入力して、Python 3.7 の Anaconda をシステムにインストールします。プログラミング環境を設定した後、多波長の光カーブを取得し、観測値からジオメトリを表示し、プロット時系列を実行します。データを視覚化し、その品質をチェックするpyコマンド。

次に、ジオメトリの図形を生成するコマンドを入力します。ライト カーブ サーフェス情報を抽出するには、正規化を実行します。py コマンド。

出力は正規化されたライト カーブ.csvに保存されます。正規化されたライト カーブを視覚化するコマンドを入力します。正規化されたライトカーブの図が作成されます。

正規化されたライト カーブを分解するコマンドを入力します。結果の時系列、単数の値、および主成分は、csv 形式で適切な出力ファイルに保存されます。コマンドを使用して、単数形値分解結果を視覚化します。

単数値と主成分の数値が生成されます。主成分の寄与と対応する時系列を分析して、サーフェス情報を含む成分を特定し、単数値行列の対角線で単数値を比較します。地球のような部分的に曇った系外惑星は、2つの同等の支配的な特異値を有すると予想される。

主成分の選択を確認するには、各主成分の時系列の電力スペクトルを取得するコマンドを入力します。パワースペクトルは、ピリオドグラム.csvに保存されます。ピリオドグラムを視覚化し、主成分の選択を確認するコマンドを入力します。

ピリオドグラムの数値が生成されます。現在のプロット コードは、年間、半年、日単位、および半日の周期を表す破線を追加します。サーフェス情報とそれに対応する時系列を含む主成分を選択します。

惑星サーフェスマップを構築するには、HEALPix random コマンドを使用して、ピクセル化法を視覚化します。ヒールピックスのランダムな数字が作成されます。17 行目のパラメータ n の補助は、さまざまな解像度に応じて変更できます。

各ピクセルのウェイトを決定するには、コマンドを入力します。出力は、そのサイズのためにw. npzとして保存されます。

取得したマップの他の解像度に応じて、23 行目の n の沈静化値を示します。プロットの重みを使用します。重量を視覚化するpyコマンド。

重みフォルダには多数の図形が作成されます。図形をマージすると、各ピクセルのウェイトが時間とともにどのように変化するかを示すことができます。線形回帰を使用します。

線型回帰の問題を解決するために py コマンドを実行します。ピクセル値の結果はピクセル値に保存されます。csv ファイル。

行 16 の Lambda の値は、適切な正規化の異なる強度に応じて変更できます。次に、プロット マップを実行します。異なる正規化パラメータを使用して取得されたマップを構築するpyコマンド。

3 つのマップが生成されます。ピクセル インデックスと各マップ上の位置の関係については、HEALPix ドキュメントで説明します。各ピクセルの共分散行列を計算するには、共分散を実行します。

py コマンド。結果は共分散で保存されます。そのサイズに起因するnpz。

共分散行列を視覚化し、不確定性を取得したマップにマップするには、プロット共分散を実行します。py コマンド。共分散と不確実性の数値が 1 つ作成されます。

ここでは、927協定世界時における地球の多波長観測のサンプル、2017年2月8日が示されている。ここで、多波長光曲線の2つの主成分の時系列が観察できる。第2主成分の時系列は、第1主成分よりも、ほぼ一定の日次変動と強い日次変動と強い日周期を持つより規則的な形態を示す。

このプロキシ系外惑星の表面地図は、各画素における第2の主成分の値から成る。地球の地上の真実と比較して、再構築された地図は、雲から表面情報を分離した後、すべての主要な大陸を回復します。南半球の結果は、南洋上の雲の覆いのために北半球で観察されたものよりも悪いです。

各ピクセル値の不確実性は、取得したマップ内のその 10% の順序で、サーフェス マッピングの品質が良好で、結果が正であることを示しています。このプロトコルを将来の解析に適用する際の重要な要件は、サーフェス情報が光曲線から抽出できることを確認することです。この技術は、系外惑星の表面マッピングのベンチマークとして機能し、他の代償不全および新しい観測のための規則化方法で改善される可能性がある。