English Summary:
This study presents a method for distinguishing exoplanet companions from field stars in direct imaging using Gaia astrometry.
The researchers use Gaia astrometry combined with 2MASS photometry to model the parallax and proper motion distributions of field stars around exoplanet host stars as a function of candidate magnitude.
They develop a likelihood-based method that compares the positions of a candidate at multiple epochs with the positions expected under both the field star model and a co-moving companion model, taking into account the covariances in Gaia astrometry and the candidate positions.
The researchers apply their method to a sample of 23 host stars with 263 candidates identified in the B-Star Exoplanet Abundance Study (BEAST) survey on VLT/SPHERE and identify seven candidates where the odds ratio favors the co-moving companion model by a factor of 100 or more.
Korean Summary:
이 연구에서는 Gaia 아스트로메트리를 사용하여 직접 관측 이미지에서 외계행성 동반자와 필드 별을 구분하는 방법을 제안합니다.
연구자들은 Gaia 아스트로메트리를 사용하여 2MASS 폭수를 결합하여 외계행성 호스트 별 주변의 필드 별의 파라셀과 속도 분포를 함수로 모델링합니다.
그들은 후보 위치가 여러 시점에서 예상되는 필드 별 모델과 동반 동반자 모델의 위치를 비교하는 가능성을 평가하는 확률 기반 방법을 개발합니다.
Gaia 아스로메트리와 후보 위치의 코바리언스를 고려한 것으로 연구자들은 BEAST 연구에서 VLT/SPHERE에서 식별된 23개 호스트 별과 263개 후보에 이 방법을 적용하고 7명의 후보를 찾았습니다.
그들의 확률 비율은 동반자 모델에 대해 100 또는 더 큰 팩터로 선호되는 것으로 나타났습니다.
Technical Terms Explanation:
* Gaia astrometry: 가이아 측도(Gaia Astrometry)은 천문학적 위치와 속도를 측정하는 데 사용되는 유럽 천문대에서 개발된 방법입니다.
* Proper motion: 이동 속도(Proper Motion)는 별의 위치가 지구 상에서 한 년 동안 움직인 거리를 나타냅니다.
* Parallax: 파라셀(Parallax)은 지구와 별 간의 거리를 계산하는 데 사용되는 천문학적 개념입니다.
Related Papers or Resources:
[1] Title: “Exoplanets – Astrometric motion – Direct imaging – open source software”
Author/Source: Philipp Herz, Max-Planck-Institut für Astronomie
URL: https://github.
com/herzphi/compass

Astronomy & Astrophysics manuscript no. main ©ESO 2023 December 11, 2023 Distinguishing exoplanet companions from field stars in direct imaging using Gaia astrometry Philipp Herz, Matthias Samland, Coryn A.L. Bailer-Jones⋆ Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany Submitted 6 Nov. 2023, revised 29 Nov. 2023, accepted 7 Dec. 2023 ABSTRACT Direct imaging searches for exoplanets around stars detect many spurious candidates that are in fact background field stars. To help distinguish these from genuine companions, multi-epoch astrometry can be used to identify a common proper motion with the host star. Although this is frequently done, many approaches lack an appropriate model for the motions of the background population, or do not use a statistical framework to properly quantify the results. Here we use Gaia astrometry combined with 2MASS photometry to model the parallax and proper motion distributions of field stars around exoplanet host stars as a function of candidate magnitude. We develop a likelihood-based method that compares the positions of a candidate at multiple epochs with the positions expected under both this field star model and a co-moving companion model. Our method propagates the covariances in the Gaia astrometry and the candidate positions. True companions are assumed to have long periods compared to the observational baseline, so we currently neglect orbital motion. We apply our method to a sample of 23 host stars with 263 candidates identified in the B-Star Exoplanet Abundance Study (BEAST) survey on VLT/SPHERE. We identify seven candidates in which the odds ratio favours the co-moving companion model by a factor of 100 or more. Most of these detections are based on only two or three epochs separated by less than three years, so further epochs should be obtained to reassess the companion probabilities. Our method is publicly available as an open-source python package from GitHub to use with any data. Key words. Exoplanets – Astrometric motion – Direct imaging – open source software 1. Introduction Young exoplanets with a favourable brightness and separation to their host star can be directly imaged. However, such exoplanets can be confused with more-distant background stars that happen to lie in the line-of-sight. A common way to distinguish these scenarios is to observe both the host star and candidate over time to look for a common proper motion and/or parallax. An ex- ample of doing this is shown in Fig. 1 (data from Janson et al. 2021 and published in Squicciarini et al. 2022). The positions of the host star and a number of exoplanet candidates were mea- sured at two epochs, 2018 and 2021. The orange crosses show the measured change in position (relative to the host star) of can- didates between these two epochs. The host star has some proper motion and parallax between 2018 and 2021: the black dashed line shows how objects with zero proper motion and parallax would move over this time period (as our view is centred on the host star). Those orange points clustered near the black point labelled 2021 are therefore consistent…

천문학 및 천체 물리학 원고 번호.
Main © ESO 2023 2023 년 12 월 11 일, Gaia Astrometry Philipp Herz, Matthias Samland, Coryn A.L.
Bailer-Jones⋆ Max-Planck-Institut Für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, 독일어 2923, 2023, 2023.
2023.
2023 년 12 월 7 일에 허용 된 초록 직접 이미징 별 주위의 외계 행성 검색은 실제로 배경 현장 별인 많은 가짜 후보를 감지합니다.
이들을 진정한 동반자와 구별하기 위해, 멀티 에코 아스트로 메 트리는 호스트 스타와의 일반적인 적절한 움직임을 식별하는 데 사용될 수 있습니다.
이 작업은 자주 수행되지만 많은 접근 방식에는 배경 모집단의 동작에 대한 적절한 모델이 없거나 결과를 올바르게 정량화하기 위해 통계 프레임 워크를 사용하지 않습니다.
여기서 우리는 2mass 광도 측정과 결합하여 Gaia Astrometry를 사용하여 후보 크기의 함수로서 외계 행성 호스트 스타 주변의 필드 별의 시차 및 적절한 모션 분포를 모델링합니다.
우리는 여러 에포크에서 후보자의 위치를이 필드 스타 모델과 공동 이동 동반자 모델에서 예상되는 위치와 비교하는 가능성 기반 방법을 개발합니다.
우리의 방법은 Gaia Astrometry와 후보 위치에서 공분산을 전파합니다.
진정한 동반자는 관찰 기준선에 비해 장기간을 가지고 있다고 가정하므로 현재 궤도 운동을 무시합니다.
VLT/Sphere에 대한 B-Star Exoplanet Abundance Study (Beast) 조사에서 263 명의 후보자가 확인 된 23 개의 호스트 스타 샘플에 우리의 방법을 적용합니다.
우리는 승산 비가 공동 움직이는 동반자 모델을 100 이상으로 선호하는 7 명의 후보자를 식별합니다.
이러한 탐지의 대부분은 3 년 미만으로 분리 된 2 ~ 3 개의 에포크를 기반으로하므로 동반자 확률을 재평가하기 위해 추가 시대를 얻어야합니다.
우리의 방법은 GitHub의 오픈 소스 파이썬 패키지로 공개적으로 공개하여 모든 데이터와 함께 사용할 수 있습니다.
핵심 단어.
외계 행성 – 천문학적 모션 – 직접 이미징 – 오픈 소스 소프트웨어 1.
소개 호스트 스타에 대한 유리한 밝기와 분리를 가진 젊은 외계 행성을 직접 이미지화 할 수 있습니다.
그러나 이러한 외계 행성은 시점에 놓여있는 더 현명한 배경 별과 혼동 될 수 있습니다.
이러한 시나리오를 구별하는 일반적인 방법은 시간이 지남에 따라 호스트 스타와 후보를 관찰하여 일반적인 적절한 움직임 및/또는 시차를 찾는 것입니다.
이를 수행하는 것은도 1에 도시되어있다 (Janson et al.
2021의 데이터는 Squicciarini et al.
2022에 발표).
호스트 스타와 다수의 외계 행성 후보자의 위치는 2018 년과 2021 년의 두 개의 시대에서 측정되었습니다.
오렌지 십자가는이 두 에포크 사이의 위치의 측정 된 위치 (호스트 스타에 대한)를 보여줍니다.
호스트 스타는 2018 년과 2021 년 사이에 적절한 움직임과 시차를 가지고 있습니다.
검은 점선 선은 올바른 움직임과 시차를 가진 객체 가이 기간 동안 어떻게 움직일 것인지를 보여줍니다 (우리의 견해는 호스트 스타에 중심으로).
2021 년이라는 블랙 포인트 근처에 클러스터링 된 오렌지 포인트는 일관성이 있습니다 …