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$\tt{KOBEsim}$:用于径向速度盲搜巡天中行星探测的贝叶斯观测策略算法

地球与行星天体物理 2023-01-11 v2 天体物理仪器与方法

摘要

在系外行星后续观测与表征时代,地基观测时间十分宝贵,尤其是在高精度径向速度仪器方面。盲搜径向速度巡天因此需要专门的观测策略以优化观测时间,这对于探测大轨道周期的小岩石世界尤为关键。我们开发了一种旨在提升系外行星搜寻背景下径向速度观测效率的算法,并将其应用于 K 型矮星周围宜居系外行星(KOBE)实验。我们的目标是在尽早阶段加速系外行星确认,或反之排除假信号,从而节省望远镜时间并提升盲搜巡天与凌星候选体后续观测的效率。一旦以广义 Lomb-Scargle(GLS)周期图开始显现周期性的方式达到最小初始径向速度数据点数,该周期便由所提出的名为 KOBEsim\texttt{KOBEsim} 的算法锁定。该算法选择下一个观测日期,以相比无开普勒轨道的模型最大化该周期性的贝叶斯证据。通过模拟数据,我们证明该算法加速了系外行星探测,相较于常规单调节奏策略,对于低质量行星(mp<10Mm_{\rm p}\,<\,10\,M_{\oplus})所需观测数减少 2933%29 - 33\,\% 、完整数据集时间跨度减少 4147%41 - 47\,\%。对于 20M20\,M_{\oplus} 行星,数据点数量的提升亦可观,为 16%16\,\%。我们还将 KOBEsim\texttt{KOBEsim} 用于特定 KOBE 目标及已确认行星 HD 102365bHD~102365\,b 的真实数据。两者均表明该策略能够将探测速度提升至最高 2 倍。

关键词

引用

@article{arxiv.2210.11207,
  title  = {$\tt{KOBEsim}$: a Bayesian observing strategy algorithm for planet detection in radial velocity blind-search surveys},
  author = {O. Balsalobre-Ruza and J. Lillo-Box and A. Berihuete and A. M. Silva and N. C. Santos and A. Castro-González and J. P. Faria and N. Huélamo and D. Barrado and O. D. S. Demangeon and E. Marfil and J. Aceituno and V. Adibekyan and M. Azzaro and S. C. C. Barros and G. Bergond and D. Galadí-Enríquez and S. Pedraz and A. Santerne},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2210.11207},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication in A$\&$A: 14 pages, 10 figures, 5 tables. Language corrected