系外行星凌食巡天观测数据的处理与分析

It is an important method to discover new transiting exoplanetary systems using wide field telescopes in the world. Through collaboration with Hong Kong astronomical society, we shall finish the construction of the survey telescope with wide field at Lijiang station in 2015. The present proposal focuses on the real-time automatic data reduction of CCD images obtained by transit survey and the subsequent data analysis. Based on the IRAF package, we shall wirte programs to automatically reduce the CCD images and derive the photometry results for all stars; using the 2D cross-correlation function technique, programs will be developed so that all stars in the field of view will be identified through the standard catalog; we shall write programs to correct various systematic errors in the photmetric data after considering the various error sources of these data, so as to get better precision for the data; by means of PDM and BLS methods used widely, programs will be written and tested so as to find out the best way to detect the transit-like signals in the data. To perform such a project, it will push the exoplanet research team of China to grow up better.

利用宽视场望远镜开展太阳系外行星系统凌食事件的探测已经成为国际系外行星研究领域的一个重要手段。通过与香港天文学会合作云南天文台将于2015年完成丽江观测站宽视场巡天望远镜的建设，本项目着眼于这个合作项目中测光凌食巡天观测所获得的CCD图像数据的实时自动处理和后续初步分析工作。计划以IRAF天文软件包为基础，编写程序自动进行CCD图像预处理和点源天体的参数测量；利用二维交叉相关函数技术，编写程序完成观测视场中所有点源在标准星表中的证认工作；分析这些观测数据存在的各种系统误差，编写完善的系统误差改正程序，从而提高这些测光数据的观测精度；借助业界广泛使用的PDM和BLS技术，编写程序并测试发现最佳的分析方法，从而在观测数据中探测类似于系外行星凌食事件的信号。开展这样的研究项目，可以推动我国在系外行星系统发现领域的相关研究队伍更好地成长。

系外行星系统是当今天体物理界最为瞩目的研究课题之一，但是目前所发现的行星系统这还不能满足认识系外行星系统的多样性和行星星族的需要。在国内，这个领域的发展相对滞后，在北天这样的巡天项目还是个空白。因此，通过与香港天文学会合作，云南天文台于2015年在丽江观测站建设了一架宽视场巡天望远镜以发现新的凌食系外行星系统。本项目着眼于这个合作项目所获得的CCD图像数据的自动处理和后续初步分析工作，基于标准星表，利用高阶函数实现了巡天视场中目标源的准确证认；基于IRAF软件包，开发了巡天图像的自动处理和星等测量程序；利用视场中存在的大量比较星模拟系统误差，实现了同视场中变源的系统误差改正；编写了仪器星等星归化程序，将巡天数据的仪器星等值转化到了标准的Johnson VR系统；开发了时间系统转换程序，将巡天数据的观测时间转换到BJD-TDB系统，方便了数据的整体分析研究；借助周期分析的BLS和GLS算法，编写了周期分析例程，从而可以从巡天数据中甄别出变源和凌食系统候选源。经过3年的努力，我们在云南天文台建立了完整的宽视场测光巡天数据的准实时自动分析与处理系统，捕获了一批包括凌食系外行星候选源在内的各类变源。建立了高精度的大视场CCD图像的星表证认算法，对同视场中几千颗10-14.5等星的实测证认精度好于0.5角秒。这样的结果可以满足测光工作定心初始值的要求，尤其是在图像四周慧差较大的情况下，可以保证巡天项目所要求的测光精度。 经过对部分天区的图像利用上述开发的pipeline进行分析和处理，结果表明典型的测光精度为0.008星等，最佳值可达0.003星等。这样的精度可以确保我们探测到凌食系外行星系统，预计将这三年的全部巡天天区数据处理完后可以发现400颗左右的变源，包括transit候选体、食双星、脉动变星、磁活动变星等。