行星凌日研究望远镜Marana sCMOS相机的高速测光

在过去十年中，许多地面(例如CARMENES)和卫星(Kepler、TESS、eROSITA)的成功运行，通常是对太阳系外行星的观测，导致对这些恒星的光度后续观测的需求几乎呈指数级增长。在许多情况下，研究给定现象(例如系外行星凌日)的光度变化所需的精度是很高的。因此，消除仪器误差对实现所需的光度精度至关重要。这种系统误差可以由探测器(相机)和望远镜本身的安装或光学引起。

在光度数据集中，最广泛使用的减少系统误差的方法之一是减去偏倚/暗/平校准帧。然而，望远镜安装系统的跟踪齿轮不可避免的缺陷通常会导致像素比例值的运动，再加上望远镜光学系统的误差，会导致光曲线上额外的跟踪相关噪声，从而需要高时间分辨率。Andor背光sCMOS相机Marana-4BV11 (2048 x 2048 x 11µm pixels)是此类研究的理想选择。具体来说，除了常见的天文相机，像冷却这样的功能也允许高速观测。此外，它的高量子效率允许对较暗的恒星进行更精确的观测，并且在需要彩色信息时更容易使用滤光片。

设备

我们的Andor Marana sCMOS安装在位于西班牙La Sagra天文台的行星凌日研究望远镜(PTST)上。PTST光学系统(平面波cdk24)与Marana的大型sCMOS传感器的结合，允许在相对宽阔的视场(约20 arcmin x20 arcmin)进行观测，从而研究更多的光源，这对于差分光度法获得更好的结果至关重要。摄像机连接到Linux PC上，使用Andor的Linux软件开发工具包以及定制的Python脚本进行操作。

目标

我们小组打算使用配备了Marana sCMOS相机的PTST进行一系列与恒星活动研究相关的后续观测。2018年，凌日系外行星巡天卫星(TESS)发射并开始运行，这是一颗致力于利用光度法探测凌日系外行星的全天候巡天卫星。TESS卫星观测到的天空大约有一半(即47.8%)只会暴露27天。对于位于天空覆盖27天的部分区域的恒星，有证据表明其探测到的旋转周期可能接近或超过15天(约为总曝光时间的一半)，我们计划使用PTST进行观测。此外，我们计划继续观察带有凌日系外行星的活动恒星，以更好地了解它们的属性——包括恒星和行星。

另一项与恒星活动有关的研究是观察x射线卫星e-ROSITA探测到的闪烁恒星。我们的目标是观测这些恒星，希望在我们的观测过程中会出现额外的耀斑。利用马拉那的高速潜力，我们可以更详细地采样耀斑事件。

结果

为了说明Marana sCMOS相机的性能，我们考虑了δ-scuti变星ε-Cep的情况。

图1差分孔径光度法产生的光曲线。

图1显示了使用差分孔径光度法产生的光曲线的11分钟摘录，即测量每一帧中被给定恒星照亮的每个像素的计数之和。光曲线的最终形式来自初始光度校正，使用与ε-Cep相同帧的比较星。这一过程旨在消除任何与恒星无关的变化(例如，在观测过程中气团的持续变化所带来的变化)。观察使用0.05秒的曝光和每秒8帧的帧率。在这种高帧率/低曝光观测中，可以监测地球大气的闪烁，在图1中显示为~ 50%的光度通量变化。了解闪烁噪声的特性可以提高我们对地球望远镜观测到的恒星光曲线中的红色噪声的理解。红线显示的是相同的光曲线，以10秒为单位，在这里可以观察到ε-Cep本身带来的部分变化，其周期约为1小时。

联系

帕诺斯博士埃尼迪斯
汉堡天文台
物理系
汉堡大学
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21029个汉堡
德国
电话:+49 (40)428 388 420
电子邮件:pioannidis@hs.uni-hamburg.de
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