מיפוי פני השטח של אקסופלנטות דמויי כדור הארץ באמצעות עקומות אור בנקודה אחת

פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לפתור באופן מרחבי תכונות exoplanet מתצפיות חד נקודה והוא חיוני להערכת המגורים הפוטנציאליים של exoplanets. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לשחזר מפות משטח דו מימדי של exoplanet דמוי כדור הארץ. וזו הטכניקה הראשונה שנבחנה עם תצפיות אמיתיות באמצעות כדור הארץ כנציג.

המתמטיקה של טכניקה זו היא פשוטה ו ניתן להתאים אותה בקלות לתצפיות אחרות. אין צורך לעקוב בקפדנות אחר סקריפטי הקידוד. הדגמה חזותית של טכניקה זו חשובה מכיוון שתמונה אחת שווה אלף מילים.

לאחר הגדרת סביבת התכנות עבור הקוד המצורף, הזן את הפקודה כדי להתקין את אנקונדה עם פייתון 3.7 למערכת. לאחר הגדרת סביבת התכנות, השג עקומות אור מרובות גלים, הצג את הגיאומטריה מהתצפיות והפעל את סדרת זמן העלילה. הפקודה py כדי להמחיש את הנתונים ולבדוק את התכונות שלהם.

לאחר מכן הזינו את הפקודה ליצירת דמות גיאומטריה. כדי לחלץ את מידע פני השטח של עקומת האור, הפעל את הנורמליזציה. פקודת פי.

הפלט נשמר בעקומות אור מנורמלות.csv. הזן את הפקודה כדי להמחיש את עקומות האור המנורמלות. דמות עקומת אור מנורמלת תיווצר.

הזן את הפקודה כדי לרוקן את עקומות האור המנורמלות. סידרת הזמן המתקבלת, הערכים הייחודיים והרכיבים העיקריים יישמרו בקבצי הפלט המתאימים בתבנית csv. השתמש בפקודות כדי להמחיש את תוצאת פירוק הערך הייחודי.

ייווצרו איורים עבור הערכים הייחודיים והרכיבים העיקריים. נתח את התרומות ואת סדרות הזמנים המתאימות של הרכיבים העיקריים כדי לקבוע את הרכיב המכיל מידע פני השטח ולהשוות את הערכים הייחודיים באלכסון של מטריצת ערך יחיד. אקסופלנטה דמוית כדור הארץ מעוננת חלקית צפויה להיות שני ערכים ייחודיים דומיננטיים דומים.

כדי לאשר את בחירת הרכיב הראשי, הזן את הפקודה כדי לקבל את ספקטרום ההספק של סידרת הזמנים של כל רכיב ראשי. ספקטרום הכוח יישמר בהילוך תקופתי.csv. הזן את הפקודה כדי להמחיש את יחידות המחזור ולאשר את בחירת הרכיב הראשי.

דמות מחזורי תיווצר. קוד ההתוויה הנוכחי מוסיף קווים מקווקווים המייצגים את המחזורים השנתיים, החצי שנתיים, היומיים וחצי-יומיים לעיון. בחר את הרכיב הראשי המכיל את מידע פני השטח ואת סידרת הזמנים המתאימה לו.

כדי לבנות מפת משטח פלנטרית, השתמש בפקודה האקראית HEALPix כדי להמחיש את שיטת הפיקסלציה. דמות אקראית HEALPix ייווצר. ניתן לשנות את הפרמטר n שכך בשורה 17 עבור רזולוציות שונות.

כדי לקבוע את המשקל של כל פיקסל, הזן את הפקודה. הפלט יישמר כ- w. npz בשל גודלו.

צ'אנג ערך n שוככת בשורה 23 בהתאם לרזולוציות האחרות של המפה שאוחזרה. השתמש במשקל העלילה. הפקודה py לדמיין את המשקל.

מספר איורים ייווצרו בתיקיה weight. מיזוג האיורים יאפשר להמחיש כיצד המשקל של כל פיקסל משתנה עם הזמן. השתמש ברגרסיה הליניארית.

הפקודה py כדי לפתור את בעיית הרגרסיה הליניארית. תוצאת ערכי הפיקסלים תישמר בערך הפיקסל. קובץ csv.

הערך של Lambda בשורה 16 ניתן לשנות עבור חוזקות שונות של הההסדירה בהתאם לצורך. אז תריץ את מפת העלילה. הפקודה py כדי לבנות את המפות שאוחזרו באמצעות פרמטרי סנור שונים.

שלוש מפות ייווצרו. קשרי הגומלין בין מדדי הפיקסלים לבין מיקומם בכל מפה מתוארים במסמך HEALPix. כדי לחשב את מטריצת השונות המשותפת של כל פיקסל, הפעל את השונות המשותפת.

פקודת פי. התוצאה תישמר בכל אחד. npz בשל גודלו.

כדי לדמיין את מטריצת השונות המשותפת כדי למפות את אי הוודאות למפה שאוחזרה, הפעל את השונות המשותפת של העלילה. פקודת פי. נוצרת מחלוקת אחת ודמות אחת של אי-ודאות.

כאן, דגימת תצפיות באורך גל רב של כדור הארץ ב 927 זמן אוניברסלי מתואם, פבואר 8, 2017 מוצגים. כאן, ניתן לצפות בסדרת הזמנים של שני המרכיבים העיקריים הדומיננטיים של עקומות האור הרב-גליות. סדרת הזמן של המרכיב העיקרי השני מדגימה מורפולוגיה קבועה יותר עם וריאציה יומית קבועה בערך ומחזור יומי חזק יותר בספקטרום הכוח שלה מאשר המרכיב העיקרי הראשון.

לאחר מכן ניתן לבנות מפת שטח של אקסופלנטה פרוקסי זו המורכבת מהערך של הרכיב העיקרי השני בכל פיקסל. בהשוואה לאמת הקרקעית של כדור הארץ, המפה המשוחזרת משחזרת את כל היבשות הגדולות לאחר הפרדת מידע פני השטח מהעננים. התוצאות עבור חצי הכדור הדרומי גרועות יותר מאלה שנצפו בחצי הכדור הצפוני בשל כיסוי העננים מעל האוקיינוסים הדרומיים.

אי הוודאות של כל ערך פיקסל היא בסדר גודל של 10% מזה במפה שאוחזרה, מה שמרמז על איכות טובה של מיפוי פני השטח ותוצאה חיובית. הדרישה הקריטית להחלת פרוטוקול זה על ניתוח עתידי מאשרת שניתן לחלץ את מידע פני השטח מעוגות אור. טכניקה זו משמשת אמת מידה במיפוי פני השטח של אקסופלנטות וייתכן שתשתפר עם פיצויים אחרים ושיטות ההוסחה לתצפיות חדשות.