Svenesis LightCurve

Version 1.0.0 – GPL-3.0-or-later

LightCurve macht Exoplaneten-Transitphotometrie innerhalb von Siril – in der Tradition von EXOTIC (der Pipeline von NASAs Exoplanet Watch) und HOPS. Man zeigt auf den Ordner mit den Subs einer Nacht auf einen Exoplaneten-Wirtsstern. Das Skript misst, wie sich dessen Helligkeit relativ zu anderen Sternen im selben Feld verändert hat, entfernt die systematischen Trends, die es verantworten kann, fittet einen Transit – und sagt, ob die Delle echt ist oder ob man eine Wolke ansieht.

Wer macht was

Die Arbeitsteilung ist bewusst gewählt und erklärt den größten Teil des Designs.

Am selben driftenden 142-Frame-Lauf gemessen: Die eigene Engine behält 140 Punkte bei 6,3 mmag, wo Sirils light_curve 67 behielt. Letzteres bleibt als lauter Fallback intakt – misst die Engine unter 30 Prozent der Frames, sagt sie es und übergibt.

Gegen EXOTIC validiert

Beide Tiefen-Konventionen werden gemeldet und benannt: die randverdunkelte zentrale Tiefe, die der Fit misst, und das (Rp/R★)², das EXOTIC, HOPS und AstroImageJ angeben – bei einem sonnenähnlichen Stern rund 20 Prozent flacher. Vergleichen sollte man diese mit deren Werten und mit dem Archiv.

Warum nicht Sirils eigenes Lichtkurven-Werkzeug?

Sirils Lichtkurven-Workflow erzeugt eine Lichtkurve; dieses Skript erzeugt eine Messung. Dazwischen liegen das Follow-Star-Zentrieren, die Driftbehandlung und die Prüfung der Vergleichssterne – und die Analyse, bei der das native Werkzeug aufhört: BJD_TDB, ein simultaner randverdunkelter Fit, eine kalibrierte Signifikanz, O−C und die AAVSO-Datei.

Kalibrierung findet ihre eigenen Frames

Nichts muss vorbereitet werden. Man zeigt auf die Subs – oder auf irgendeinen Ordner darüber, der Scan ist rekursiv und sortiert anhand der FITS-Header – und einmalig auf den Ordner mit den wiederverwendbaren Darks. Die Flats werden neben den Lights im N.I.N.A.-Layout gefunden, nach Belichtung, Gain, Temperatur, Binning, Bildgröße und Kamera gruppiert, zu Mastern gestapelt und für den nächsten Lauf gecacht. Die Pixelarbeit macht Sirils calibrate – in diesem Skript steckt keine Bias-, Dark- oder Flat-Arithmetik, aus demselben Grund, aus dem keine Photometrie in Siril steckt.

Was abgelehnt wird, wird ausgesprochen – denn ein Master, der gefunden und dann verworfen wurde, hinterlässt einen Lauf, der genau so aussieht wie einer ohne jeden Master:

Ein Flat muss die Belichtungszeit der Lights dagegen nicht treffen – ein Flat ist ein Verhältnis, seine eigene Belichtungszeit sagt nichts über die Lights.

Registrierung ohne Resampling

register -2pass berechnet die Registrierungsdaten und hört dann auf. seqapplyreg würde jedes Pixel interpolieren – und Interpolation korreliert benachbartes Rauschen und verschiebt Fluss innerhalb der Apertur. Stattdessen folgt die Photometrie den Sternen über die Registrierungsdaten: Die Apertur landet auf dem Stern, während die Pixel exakt so bleiben, wie der Sensor sie aufgezeichnet hat.

Die Airmass-Rampe entfernen, ohne die Tiefe mitzunehmen

Ein schlichter Fit durch alle Punkte absorbiert einen Teil des Transits, sobald die Delle mit der Rampe korreliert – der Standardfall bei einem Ziel, das im Lauf der Nacht sinkt. Deshalb wird die Baseline zunächst einseitig getrimmt gefittet und anschließend direkt auf den Punkten außerhalb des Transitfensters neu gefittet.

Gemessen an synthetischen Läufen mit bekannter 30-mmag-pro-Airmass-Rampe: Der schlichte Fit trifft die Steigung 6 bis 11 Prozent zu niedrig; dieses Verfahren landet bis 50 Prozent Duty Cycle innerhalb von einem Prozent und bei 75 Prozent innerhalb von drei.

Ist es echt? Eine Schwelle, die gemessen wurde

Der Signifikanztest ist zweiseitig. Ein echter Transit kehrt zu der Baseline zurück, die er verlassen hat; ein Trend nicht. Fasst man beide Seiten zu einem gemeinsamen Außer-Transit-Mittel zusammen, geht genau dieser Unterschied verloren: Auf einer monotonen Rampe ohne jeden Transit – unkorrigierte Extinktion, ziehende Wolke, Fokusdrift – erreicht der gepoolte Kontrast +25σ. Vergleicht man jede Seite getrennt und nimmt die schwächere, liefern dieselben Daten −10σ und werden abgelehnt.

Die Signifikanz ist die beste aus rund 40.000 Gitterpunkten, also kein gaußsches σ. Deshalb wurde die Schwelle nicht gewählt, sondern gemessen – an 1.200 transitfreien Rauschläufen durch dieselbe Suche:

Eine 3σ-Schwelle lässt jeden zehnten reinen Rauschlauf durch – wo „3σ“ allgemein als einer von 750 gelesen wird. Die gemessene Rate steht neben jedem Ergebnis. Und ein Transit, den Anfang oder Ende des Laufs abschneiden, liefert Signifikanz null, nicht einfach weniger: Ohne Baseline auf beiden Seiten lässt sich die Frage mit keiner Methode beantworten.

Die Apertur wird gewählt, nicht angenommen

Die Aperturgröße ist die wirksamste Zahl der Aperturphotometrie. Zu klein verliert einen seeingabhängigen Anteil des Sterns – eine Systematik, die mit der Nacht wandert. Zu groß sammelt Himmel und Nachbarn ein. Deshalb werden sechs Radien von 0,75 bis 2,5 × FWHM je einmal durchphotometriert, und der mit der geringsten robusten Streuung gewinnt. Bei Gleichstand entscheidet die Zahl der gemessenen Frames – eine Apertur, die gut abschneidet, weil sie weniger Frames misst, hat nichts gewonnen.

Vergleichssterne

Vier Filter entscheiden, jeder gegen ein anderes Versagen:

Darüber hinaus wird jeder Kandidat gegen die anderen photometriert und an der robusten Streuung seiner eigenen Kurve beurteilt. Ein Stern, der gegen seine Kollegen schwankt, schreibt dieses Schwanken invertiert in die Zielkurve – und nichts sonst würde es je bemerken. Die Schwelle ist ein Verhältnis zum Ensemble-Median, keine absolute Millimagnitude: Eine gute und eine schlechte Nacht unterscheiden sich um einen Faktor, eine feste Grenze würde in der einen alles und in der anderen nichts verwerfen.

Jede Ablehnung steht im Log und im Report – und die Aufstellung erfasst auch die Sterne, die alle vier Filter bestanden haben und schlicht nicht gebraucht wurden. Ohne diese Zeile läse sich „6 gewählt, 668 abgelehnt“ bei 864 Erkennungen wie ein Feld, das kaum einen Vergleichsstern hergab – dabei gab es 195 her, und die besten sechs wurden genommen.

Ein Satellit darf nicht den Nachweis kosten

Gemessen an einem echten 12-mmag-Transit bei 4 mmag pro Punkt: Ein einziger 100-mmag-Ausreißer drückte die Signifikanz von 12,1σ auf 3,2σ – unter die Nachweisschwelle. Ein gemessener Transit wurde als nicht behauptet gemeldet.

Bemerkenswert daran: Die Parameter bewegten sich kaum. Kaputt ging der Nenner – die Streuung hinter der Signifikanz war eine gewöhnliche RMS, und ein Ausreißer bläht sie auf. Der Wechsel auf einen MAD holt 6,9σ zurück, das Entfernen des Punktes den Rest. Referenz ist dabei ein gleitender Median über neun Punkte – weit kürzer als jeder Transit, eine glatte mehrpunktige Delle geht also unangetastet durch. Entfernt werden nie mehr als 5 Prozent eines Laufs; darüber sind die Ausreißer die Daten, und der Lauf sagt genau das.

Die Ausgabe

Gute Daten aufnehmen

Voraussetzungen

Siril 1.4+ mit Python-Unterstützung, numpy, PyQt6, matplotlib, astropy – die Abhängigkeiten werden beim ersten Start automatisch installiert. Zehn Frames sind das absolute Minimum, ein echter Transitlauf hat Hunderte. Für den Airmass-Detrend werden Breite und Länge des Standorts gebraucht; ohne sie entfällt er, und der Report sagt es.

Zum Skript gehört eine Testsuite: tests/test_lightcurve_helpers.py läuft mit bloßem python3, ohne Siril, und prüft über 450 Fälle gegen Eingaben mit bekannter Antwort – synthetische Transits bekannter Tiefe durch die volle Photometrie- und Fit-Kette, zwölf reine Rauschläufe, die nicht behauptet werden dürfen, und Fehlerbalken gegen 24 unabhängige synthetische Nächte.