Vincent_L

Exoplanètes : exploitation des données Kepler/TESS sur Wasp-48

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bonjour,

les télescopes spatiaux spécialisés dans la traque d’exoplanètes Kepler puis TESS ont généré, et génère encore, énormément de données qui sont exploitables par tout le monde. A ce sujet, je vous invite à aller voir les excellents tutos du site planethunters coffe chat ( Citizen Science | Planet Hunters Coffee Chat) qui donne plein d’infos sur la façon d’exploiter soi-même ces données et de partir à la chasse aux exoplanètes !

Les scripts sont écrits en langage python, mais sur le site cité précédemment, les programmes sont accessibles via google colab, ce qui permet d’y avoir accès en ligne, sans rien avoir à écrire ou installer  (ceci dit, c’est un bon moyen pour commencer à programmer en python)

 

voici un exemple de ce que l’on peut faire avec l’étude de l’étoile WASP-48, petite étoile de magnitude 11.6 dans la constellation du Cygne.

 

on commence par regarder le nombre de fois où l’étoile a été observée (ici par TESS):

 

image.png.39b33f44cf8bd4bc3133ee17f4bf726a.png

 

l’étoile a été observée pendant 6 séquences d’observations du télescope spatial (6 secteurs) entre 2020 et 2022. Parfait.
On trace les courbes de lumière mesurées pendant ces différentes observations:

 

image.png.fe1e449e6174f6e0b8335ee012b5c47e.png

 

 

ça s’étale sur pas mal de temps, avec des coupures intermédiaires car le télescope change de champ régulièrement et les intensités mesurées dépendent également de l’orientation du télescope … on normalise pour pouvoir tout comparer:

 

image.png.a7e3b28d6150eb344665fe931349aca6.png

 

 

et on zoome pour voir ce qu’il se passe:

 

image.png.0dfe5c1571654e550eec1004c120be33.png

 

ah, voilà … le flux en provenance de l’étoile semble diminuer de manière régulière, comme si une planète passer devant régulièrement :)

 

image.png.fceafb4fd185ff5879e0bcca78a57431.png

 

Notez qu’on peut avoir une « image » de l’étoile prise par le télescope:

 

image.png.f8ea97ecac2b23602081b8af393f762e.png

 

c’est moins impressionnant que les photos de ce forum, mais ça permet de savoir que la mesure est faite au bon endroit.

On va maintenant déterminer la période de cette planète. C’est pas compliqué, il suffit de mesurer la distance entre 2 pics. En pratique, pour être précis, on « replie » le signal (c’est à dire qu’on superpose toutes les observations étalées sur plusieurs années sur une seule phase).

on commence en tâtonnant. avec les graphes précédents, je mesure une période d’environ 2.14 jours … . ça me donne ça e repliant toutes les périodes sur elles-mêmes:

 

image.png.cdb9a001b0d041b9b4f985bb070b6ae9.png

 

 

bof, pas terrible du tout. La période n’est pas bonne, les pics ne se superposent pas. Heureusement, le code est interactif, en ajustant un peu la période, on arrive à ce résultat:

 

image.png.8de1090059d3eb740427b92064fd7288.png

 

on y est, youpi, la période de cette planète est de 2.14 jours  (elle tourne autour de son étoile en 2 jours, pratique pour les anniversaires  )

mais on ne s’arrête pas là … . On peut également connaître à partir de ce transit, le rayon de la planète. Pour ça, il faut un peu ajuster le graphe précédent, qui contient pas mal de bruit … .
on va réaliser une étape de binning, c’est à dire qu’au lieu d’avoir des points toutes les x secondes, je ne vais garder qu’un point toutes les 15 minutes, moyenne de toutes les mesures pendant ces 15 minutes, ça va considérablement simplifier le graphe:

 

image.png.0b4d9eb334b69f94faff29b0ea37bb64.png

 

en mesurant la profondeur du transit, on peut en déduire le rayon de la planète:

 

image.png.e21f69b57284290cd6e00a9138080049.png

 

 

18.4 rayons terrestres …

 

on a donc trouvé une planète de 18 fois le rayon terrestre, orbitant en 2.1436 jours autour de l’étoile Wasp-48 !

 

bon, ok, elle était déjà connue et pas tout à fait nouvelle (les pros trouvent une période de 2.1436 jours et un rayon de 16.8 rayons terrestres ± 2 ), mais c’était pour illustrer ce qu’il est possible de faire à partir des données publiques de Kepler et TESS.

à partir de là, on peut s’amuser à choisir n’importe quelle autre étoile, et traquer la (ou les) exoplanètes ! à vos claviers !

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et pour finir, on tente les super-Terres 

on récupère les données de HD108236 (dans le Centaure) :

pas mal d’observations:

 

image.png.ebe7eb757d425c85b0e0584ddf3aa5f8.png

 

on fait tourner BLS pour voir ce qu’il trouve:

 

image.png.9cf77a56660bc8d2b106588b2db4c89f.png

 

donc 2 planètes au moins avec des transits pas très profonds:
le premier, avec une période estimée à 19.59 j, correspond à une planète de 3 rayons terrestres
le second, avec une période estimée à 14 j, correspond à une planète de 2.6 rayons terrestres,

 

on en trouve une autre à la main avec une période de 6 j et un rayon de 2.4 rayons terrestres,

 

en vrai, le système comprend 5 planètes de type terrestres:

 

image.png.b5caed864fb6927736348ec3c07e696b.png

 

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Salut Vincent, 

Très belle exploitation des données pro. C'est super intéressant à lire et ça donne envie de partir à la chasse ! Merci beaucoup pour le partage.

 

Je suppose que les pro ont déjà mis en place tout un pipeline de réduction automatisé qui tourne en permanence sur toutes les nouvelles données ? 

Ceci dit il y'a peut être tellement de données générées qu'impossible de tout traiter au fil de l'eau, d'où l'intérêt de partir à la chasse ? 

 

Bon dimanche ! 

Guillaume 

Edited by Guillaume BERTRAND

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Salut Vincent,

 

Vraiment excellent ! Merci pour le partage, je vais aller regarder de plus près ! ^_^

 

Matthieu

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