Atmospheric scintillation noise in ground-based exoplanet photometry
Atmospheric scintillation noise in ground-based exoplanet photometry
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地基系外行星光度测量中的大气闪烁噪声
DOI：
10.1093/mnras/stz2444
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发表时间：
2019
影响因子：
4.8
通讯作者：
Föhring D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Föhring D
由地球大气中的光学湍流引起的大气闪烁可能是明亮目标的地面光度观测中的主要噪声源，这对于地面系外行星凌日光度测量来说是一个特别令人担忧的问题。我们通过同期湍流剖面和凌日观测证明了大气闪烁对系外行星凌日光度测量的影响。我们发现测量的强度变化与通过光学湍流分析确定的闪烁之间存在很强的相关性。这种相关性表明，湍流剖面可用于准确模拟同一地点另一台望远镜的光度观测中存在的闪烁噪声量。我们通过湍流剖面研究了闪烁校正有利于凌日光度测量的条件，发现对于拉帕尔马大气层，在中等大气条件下，闪烁对于 0.5 m 望远镜的 V∼ 10.1 星等以上的明亮目标和 4.2 m 望远镜的 V∼ 11.7 星等的明亮目标占主导地位。通过马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们检查了闪烁噪声对测量的系外行星参数的不确定性的影响，并确定了闪烁校正特别有益的情况。在了解大气的情况下，对观测中由于闪烁产生的噪声量进行建模的能力是对我们理解闪烁和观测的总体噪声预算的关键测试。
Atmospheric scintillation caused by optical turbulence in the Earth’s atmosphere can be the dominant source of noise in ground-based photometric observations of bright targets, which is a particular concern for ground-based exoplanet transit photometry. We demonstrate the implications of atmospheric scintillation for exoplanet transit photometry through contemporaneous turbulence profiling and transit observations. We find a strong correlation between measured intensity variations and scintillation determined through optical turbulence profiling. This correlation indicates that turbulence profiling can be used to accurately model the amount of scintillation noise present in photometric observations on another telescope at the same site. We examine the conditions under which scintillation correction would be beneficial for transit photometry through turbulence profiling, and find that for the atmosphere of La Palma, scintillation dominates for bright targets of magnitude aboveV∼ 10.1 mag for a 0.5 m telescope, and atV∼ 11.7 mag for a 4.2 m telescope under median atmospheric conditions. Through Markov-chain Monte Carlo methods we examine the effect of scintillation noise on the uncertainty of the measured exoplanet parameters, and determine the regimes where scintillation correction is especially beneficial. The ability to model the amount of noise in observations due to scintillation, given an understanding of the atmosphere, is a crucial test for our understanding of scintillation and the overall noise budget of our observations.
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