Extração fotométrica a bordo das estrelas-alvo da missão PLATO: máscaras fotométricas ótimas para detecção de planetas extra-solares.

• Autor(a) principal: Marchiori, Victor Atilio
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-29112023-145832/
• topic: Astronomical instrumentation. Photometry; Data reduction; Detecção de planetas; Fotometria; Instrumentação (Astronomia); Máscaras fotométricas; Photometric Apertures; Planet detection; PLATO; Plato; Redução de dados

Planetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) é uma missão científica espacial europeia dedicada à sismologia estelar e à busca de exoplanetas, e cujo desenvolvimento está sendo coordenado pela Agência Espacial Europeia. Com foco na busca de assinaturas de trânsito de planetas telúricos orbitando a zona habitável de estrelas do tipo Solar da sequência principal, a missão é baseada em fotometria de altíssima precisão e estabilidade de medidas. Ela se apoia no uso de técnicas já consolidadas, a saber o método de trânsito para detecção de planetas, acompanhado de medidas de velocidade radial realizadas em solo, e a análise de oscilações estelares para caracterização de suas estrelas hospedeiras. Graças ao seu amplo campo de visada cobrindo mais de dois mil graus quadrados do céu, o instrumento PLATO será capaz de observar centenas de milhares de estrelas com magnitude aparente inferior a treze na banda visível, e detectar milhares de sistemas planetários. Por outro lado, em razão de restrições de telemetria do satélite, a extração fotométrica da maioria das estrelas necessitará ser realizada em voo. Para tanto, o método de extração fotométrica por máscara foi adotado em função de sua baixa complexidade face às restrições técnicas de voo e seu reconhecido bom desempenho. Neste contexto, o problema de desenvolvimento de máscaras fotométricas otimizadas representa o cerne do trabalho de pesquisa apresentado nesta tese. Em missões anteriores da mesma categoria do PLATO, a saber CoRoT, Kepler e TESS, máscaras fotométricas foram concebidas utilizando-se uma abordagem baseada exclusivamente na minimização da relação ruído-sobre-sinal, dado que a sensibilidade com a qual um trânsito planetário pode ser identificado, em uma curva de luz, está fortemente correlacionado com seu nível de ruído. No entanto, baixos níveis de ruído implicam, além de melhor capacidade de detecção de legítimos trânsitos planetários, maior probabilidade de que objetos de fundo presentes na cena (por exemplo, sistemas binários reproduzindo verdadeiros trânsitos planetários) sejam detectados. Dado que a maioria das estrelas-alvo do PLATO não terá imagens em solo para a identificação de falsos positivos, um projeto de máscara fotométrica baseado exclusivamente na sensibilidade de detecção de verdadeiros trânsitos planetários, sem a devida atenção aos potenciais falsos positivos, não é necessariamente a melhor estratégia. A fim de testar esta hipótese, duas métricas científicas foram introduzidas: uma para quantificar a sensibilidade de uma máscara em detectar verdadeiros e outra para quantificar sua sensibilidade em detectar falsos trânsitos planetários. A máscara ótima foi, então, definida como sendo aquela que oferecesse o melhor compromisso entre ambas as métricas. Tal abordagem, inédita, mostrou-se decisiva para a determinação de um modelo de máscara com capacidade quase ótima de detecção de planetas e com sensibilidade substancialmente reduzida a falsos positivos. De forma global, este trabalho representa um passo importante no desenvolvimento do projeto da missão PLATO, particularmente no que tange à concepção dos algoritmos de tratamento de dados de solo e de voo do instrumento, bem como dos algoritmos de detecção e caracterização de trânsitos planetários.