改进星震的时频分析方法探测太阳系外行星

Although 3705 exoplanets have been confirmed by now, different detection methods have their own limitations. The most important two methods are Radial Velocity and Transit. However, they are both not suitable for detecting long-period exoplanets. Asteroseismology can provide a new complementary method. The basic idea of this new method is to detect the Doppler shift of the stellar oscillations caused by Kepler motion. The longer the planet’s period is, the more obvious the Doppler shift appears. Therefore, this method is suitable for detecting long-period exopolanets. Technically it is not easy to obtain accurate time shift. This project is going to simulate the stellar's time-varying oscillations, compare different time-frequency methods, and decide the best strategy. The analysis strategy will guide us in detecting exoplanets. It is expected to discover some long-period exoplanets from Kepler data. Finally, we can combine all exoplanets found by various methods to do statistical analysis, and to study the formation and evolution of planets. This is very important for us to understand the position of our solar system in the universe.

虽然目前已有3705颗系外行星得到证认，但是不同的系外行星探测方法有各自的局限性。主流的探测方法是视向速度法和凌星法，两种方法都不利于探测长周期系外行星。星震学可以提供与传统探测手段互补的新方法，新方法的基本思想是探测因为开普勒运动而发生多普勒效应的恒星振动频率。行星的轨道周期越长，恒星振动频率的多普勒效应会越明显，因此该方法更适于探测长周期系外行星。但是该方法需要精确计算振动信号的时间变化，技术上有一定的难度。本项目将通过模拟恒星振动频率，比较不同时频分析方法的优劣，从而确定最佳时频分析策略。然后用该时频分析策略指导系外行星探测，从Kepler太空望远镜提供的数据中发现一批长周期系外行星。最后结合所有已知系外行星样本进行统计分析，理解行星形成和演化的过程，这对于理解太阳系在宇宙中的定位是非常重要的。

通过几年的研究，取得的成果包括：（1）结合理论、观测和统计，分析了一些含某类脉动变星的双星系统。统计了Kepler视场中所有含类太阳脉动变星的双星系统，整理成星表；建立了一套基于星震学原理独立求解双星物理和轨道参数的方法，对部分系统进行了解轨。对一个含盾牌座δ型变星的双星系统进行了恒星演化建模。（2）以高偏心率双星系统为研究对象，利用时频分析方法研究了动力学潮汐对高偏心率双星系统的贡献，首次从观测上定量地证实了动力学潮汐对进动能产生影响。（3）在行星方面，对Kepler视场中的系外行星进行多色测光模拟，研究排除假阳性信号所需条件。对系外多行星系统在银河系薄盘和厚盘中的出现率进行了一些统计研究，发现行星系统更倾向于出现在年轻的薄盘恒星周围。（4）将数据处理经验应用到其他望远镜数据上或其他研究领域并取得一些成果。.在国内外学术期刊上共发表论文11篇，包括ApJ(S)上4篇，MNRAS上3篇，AJ上2篇，RAA上2篇。