考虑恒星噪声的行星探测极限 I. 减少恒星振荡和米粒组织效应的观测策略

恒星噪声的径向速度特征很小，约为米/秒量级，但对于探测宜居带内的地球质量行星来说已经太大了。在本文中，我们讨论了观测策略在平均掉恒星噪声的径向速度特征方面所起的重要作用。我们还推导了在存在恒星噪声的情况下预期的行星质量探测极限。我们从ESO档案中可用的4颗恒星（水蛇座β、半人马座α A、孔雀座μ和鲸鱼座τ）的HARPS星震学测量数据，加上半人马座α B的非常精确的测量数据开始。该样本涵盖了从G2到K1的不同光谱类型，以及从亚巨星到矮星的不同演化阶段。由于我们的数据跨度在5到8天之间，我们将能够访问振荡模式和米粒组织现象，而不会受到在更大时间尺度上存在的活动噪声的重要贡献。对于这5颗恒星，我们在傅里叶空间中拟合相应的恒星噪声模型后，生成了合成径向速度测量值。这些测量值使我们能够研究不同观测策略下由恒星噪声引起的径向速度变化，以及相应的行星质量探测极限。每夜进行3次测量，每次曝光10分钟，间隔2小时，似乎能最有效地平均掉所考虑的恒星噪声。对于像半人马座α B这样安静的K1V恒星，这种策略使我们能够探测到质量约为地球3倍、轨道周期为200天（对应于该恒星的宜居带）的行星。由于我们的模拟尚未包含活动性，这些探测极限对应于一种存在的情况，即主星具有很少的磁特征。在这种情况下，恒星噪声主要由振荡模式和米粒组织现象主导。