The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): I. Description of a New Observational Project
20年前，除了我们自己的行星，还没有关于恒星周围行星存在和频率的经验证据。从那时起，对太阳系外行星的探测从太阳系大小到最近的地球大小的世界已经蓬勃发展，我们终于能够揭示宇宙中多个类似地球的可居住行星。太阳系外的卫星也可能是经常居住的世界，但它们的探测甚至系统的追求仍然缺乏在目前的文献。在这里，我们介绍了第一次系统搜索太阳系外卫星的描述，作为一个新的观测项目的一部分，称为“开普勒寻找系外卫星”（HEK）。HEK项目将开普勒发现的已知凌日行星候选者（在撰写本文时为2326）的整个列表提炼为最有希望拥有卫星的候选者。选定的目标是配合使用多模式嵌套采样算法加上行星与月球的光变曲线建模例程。通过比较贝叶斯证据的行星只有一个模型的行星与月球，检测过程中处理的贝叶斯框架。在零检测的情况下，将提供从整个先前体积中边缘化的后验子导出的上限，以告知围绕可行行星宿主eta-moon的大卫星的频率。在讨论了我们的目标选择，建模，拟合和审查的方法，我们提供了两个例子分析。
2012-03-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Constraining the Oblateness of Kepler Planets
我们使用开普勒短节奏光变曲线来约束开普勒样本中行星候选者的扁率。快速旋转的行星的凌日变形的形状将导致其光变曲线的入口和出口扭曲。我们报告了第一次在太阳系外探测到扁圆行星的尝试，测量了18 $M_J$质量的褐矮星开普勒39 b（KOI-423.01）的扁圆度为$0.22 \pm 0.11$。我们还提供了行星（候选者）HAT-P-7 b，KOI-686.01和KOI-197.01的扁率分别为< 0.067，< 0.251和< 0.186的限制。利用木星和土星的Q '值，我们预计HAT-P-7 b，KOI-686.01和KOI-197.01的自旋的潮汐同步，以及它们的旋转扁率特征在当前数据中无法检测到。KOI-423.01（开普勒39 b）潜在的大扁率表明，褐矮星的Q '值需要比太阳系气体巨星大两个数量级，以避免潮汐自旋。
2014-10-01 astro-ph.EP
Hot Super Earths: Tidally Downsized hot jupiters? The hot jupiter around the metal poor star explained
最近的开普勒观测揭示了一个意想不到的丰富的“热”地球大小的海王星大小的行星在内部~0.02-0.2 AU从他们的母星。另一个最近观测的“怪事”是发现了一颗热木星行星围绕着一颗起源于河外的贫金属恒星。我们指出，这些意见有自然的解释框架内的潮汐缩小假说，一个新的和替代模型的行星形成。我们表明，分子氢的离解导致了巨行星胚胎的“第二次崩溃”。坍缩形成了密度更大的流体结构，非常类似于林轨道上孤立的原巨行星，然后它们进入了退化的“主序星”阶段。我们发现，在早期的富含气体的阶段，原行星盘，这些配置迁移向内更快地比他们的合同。因此，它们在距母星约0.05 - 0.1天文单位的特征距离处被潮汐瓦解。这种破坏很可能会留下固体核心，我们将其与开普勒观测到的热超级地球联系起来。此外，我们表明，单一的热木星（也发现了开普勒望远镜）在TD假说的背景下并不令人惊讶。最后，巨大胚胎的第二次坍缩会形成无核巨行星，这种情况发生在非常巨大的胚胎（超过20个木星质量）或非常贫金属的胚胎中。我们认为这个过程可以解释河外热木星。
2011-09-06 astro-ph.EP
Spacing of Kepler Planets: Sculpting by Dynamical Instability
我们研究的轨道结构的开普勒过境任务使用N-体模拟检测到的多行星系统，专注于相邻行星的系统中显示四个或更多的过境行星之间的轨道间距。我们发现，所观察到的间距是紧密聚集在12个相互希尔半径，过境几何和灵敏度限制占。相比之下，动力学积分显示，如果所有轨道都是圆形且共面的，那么类似质量的系统在长达10亿年的动力学不稳定性中生存所需的最小间距为~10，如果行星轨道的偏心率为~0.02（行星过境时间变化的研究建议的值），则为~12。观测到的行星间距和理论上的稳定性阈值之间的这种明显的一致性，使我们提出，典型的行星系形成时的间距甚至更小，但除了最宽的行星系之外，大多数行星系都经历了动力学不稳定性，并退化为比以前更贫血的版本，行星更少，间距更大。因此，虽然高倍数系统（五个或更多的凌日行星）是保持稳定的原始系统，但开普勒任务大量发现的单或双行星系可能是更紧密的高倍数系统的后代。如果这一假设是正确的，我们推断开普勒系统的形成环境应该不同于类地行星。
2015-04-30 astro-ph.EP
The false positive rate of Kepler and the occurrence of planets
开普勒任务特别适合研究太阳系外行星的频率。这一目标需要了解假阳性的发生率，例如目标背景中的食双星，或物理上与它们结合，这可以模仿过境行星的光度信号。我们进行数值模拟来预测任务可检测到的天体物理误报的发生，并量化其中通过开普勒候选人审查程序的比例。通过比较它们的分布与开普勒感兴趣的对象在前六个季度的航天器运行期间检测到的，我们推断开普勒的假阳性率，并研究其依赖于光谱型，候选行星的大小，和轨道周期。我们发现开普勒的全球假阳性率为9.4%，对于巨行星（6-22个地球半径），峰值为17.7%，对于小海王星（2-4个地球半径），达到6.7%的低点，对于地球大小的行星（0.8-1.25个地球半径），再次增加到12.3%。最重要的是，我们还量化和表征了地球大小的行星的分布和发生率，而没有对它们的频率进行事先假设，通过从实际开普勒候选人的人口中减去我们模拟的天体物理误报人口。我们发现，16.5 +/-3.6%的主序星FGK至少有一颗行星在0.8和1.25地球半径之间，轨道周期长达85天。在0.8 ~ 4地球半径范围内的行星出现率与光谱型没有明显的相关性。在这个过程中，我们还推导出开普勒的信号恢复率的处方，使一个很好的匹配的KOI的大小和轨道周期分布，以及它们的信噪比分布。
2013-01-04 astro-ph.EP
A Systematic Search for Trojan Planets in the Kepler data
特洛伊人是星周天体，与行星存在典型的1：1轨道共振。虽然我们太阳系中所有的特洛伊都很小（<~100 km），但太阳系外的行星系中可能存在稳定的行星大小的特洛伊，开普勒望远镜是搜索它们的强大工具。在这里，我们报告了一个系统的搜索太阳系外的特洛伊同伴2244已知的开普勒对象的兴趣（KOIs），与周转轨道特征类似的木星特洛伊家族。没有令人信服的特洛伊木马候选人被发现，尽管一个典型的敏感性下降到地球大小的对象。然而，这一事实不能被用来严格排除在这个大小范围内的特洛伊人的存在，因为稳定的特洛伊人不一定需要与行星共享相同的轨道平面，因此可能不会过境。根据这一推理，我们注意到，如果地球大小的特洛伊木马存在，它们几乎肯定存在，并且原则上可以在开普勒数据的全部集合中检测到，尽管需要非常大量的计算工作来检测它们。同样，我们也注意到，一些现有的KOI原则上可能是特洛伊人本身，有一颗主行星在过境平面之外运行。给出了几个例子，这是一个容易测试的情况。
2013-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Terrestrial, Habitable-Zone Exoplanet Frequency from Kepler
从开普勒的第一个136天的操作数据进行分析，以确定相对于半径，周期和主恒星光谱型的系外行星的分布。该分析外推估计地球，宜居带系外行星的百分比。开普勒的普查被认为是完整的明亮恒星（星等<14.0），其过境行星的半径>0.5地球和周期<42天。它还假设行星的大小分布与轨道周期无关，并且数据中没有隐藏的偏差。发现了六个重要的统计结果：在昏暗的目标恒星周围很少发现小行星，可能是仪器效应;发现中等大小行星的频率与宿主恒星是否明亮或昏暗无关;与较长周期相比，发现周期<3天的行星明显较少，几乎可以肯定是天体物理效应;所有周期小于42天的行星在星群中的频率为29%，其中陆地行星为9%，冰巨星为18%，气体巨星为3%;种群行星频率与周期呈幂律关系dN/dP ~ P^{β- 1}，β= 0.71 ± 0.08;外推到更长的周期，得到类地行星在FGK星宜居带的频率为η_ \oplus =（34 +/- 14）%。因此，大约有三分之一的FGK恒星被预测至少有一个类地行星，宜居带行星。
2011-09-22 astro-ph.EP
Stellar Oblateness versus Distant Giants in Exciting Kepler Planet Mutual Inclinations
过多的单凌日开普勒行星表明，存在一个亚人口的本质上多行星系统拥有大的相互倾斜。然而，这些相互倾向的起源仍然不明。最近的工作表明，相互倾斜可以激发后不久，原行星盘-分散由于扁率的快速旋转的主恒星，提供恒星是倾斜的。或者，遥远的巨行星，这是常见的近距离开普勒行星系统，可能会推动相互倾斜。这些机制中的每一个的相对重要性尚未被研究。在这里，我们表明，恒星扁率的影响，通常超过了一个外部的巨大的行星形成后不久。然而，由此产生的相互倾斜的大小主要取决于出生盘分散的时间尺度。具体地说，我们发现，如果圆盘消失的时间尺度短于10^（3-4）年，相当于内部约0.2天文单位的粘性时间尺度，那么内部行星会冲动地获得与恒星质量成比例的错位。相比之下，如果圆盘缓慢分散，内行星保持共面。它们首先与恒星赤道对齐，但随后随着恒星旋转下降而与遥远的巨星平面重新对齐。我们的发现与最近的观察结果一致，即巨人队倾向于与近距离的多人队保持一致，但与单打队不一致。恒星相似性测量提供了一个有前途的测试我们提出的框架。
2020-07-14 astro-ph.EP
Probing exoplanet clouds with optical phase curves
开普勒-7b是迄今为止唯一一颗从光学相位曲线推断出云的系外行星-从可见光波长的整个圆盘亮度测量作为轨道相位的函数。除此之外，相位曲线似乎被反射的星光所主导，这一事实使这颗近距离的巨行星成为一个独特的研究案例。在这里，我们调查的覆盖范围和光学特性的行星云的测量相位曲线中包含的信息。我们生成开普勒-7b的云图，并使用多次散射的方法来创建合成相位曲线，从而将假设的云与测量结果联系起来。我们表明，光学相位曲线可以帮助约束云粒子的组成和大小。事实上，开普勒-7b的模型拟合需要吸收性差的颗粒，这些颗粒以低至中等的各向异性效率散射，结论与硅酸盐、钙钛矿和亚微米半径的二氧化硅的凝聚物一致。我们还表明，我们在确定云的范围和位置方面的能力是有限的。这些考虑与大气环流模式的光学相位曲线的解释有关。最后，我们估计了Kepler-7 b在Kepler通带内的球面散射度在0.4- 0.5之间。
2015-11-04 astro-ph.EP
The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): V. A Survey of 41 Planetary Candidates for Exomoons
我们提出了一个调查的41开普勒对象的兴趣（KOIs）的exomoons使用贝叶斯光动力学，超过三倍的KOIs调查与此技术的数量。我们没有发现令人信服的证据外卫星，虽然十三KOIs产生虚假的检测驱动的仪器文物，恒星活动和/或扰动看不见的机构。关于后者，我们发现7个KOI表现出>5 sigma的凌日时间变化证据，包括“巨型地球”开普勒-10c，可能表明该系统中还有一颗行星。我们利用迄今为止调查的57个独特的KOIs的适度大样本来推断几个有用的统计数据。例如，虽然有不同的敏感性范围，我们发现，我们是敏感的冥王星-冥卫一质量比系统的~40%的KOI研究和地球-月球质量比为1的8例。就绝对质量而言，我们的极限探测到了1.7个木卫三质量，对地球质量的卫星的敏感度为1/3，对能够维持类似地球的大气层（0.3个地球质量）的最小卫星的敏感度为1/4。尽管到目前为止还没有积极的探测结果，但我们警告不要得出结论，因为我们最感兴趣的物体仍在分析中。最后，我们指出，如果我们单独寻找外卫星的光度过境信号，而不是使用光动力学，我们估计，由于开普勒数据中的剩余时间相关噪声，四分之一的KOIs将被错误地推断为拥有外卫星，这对替代方法构成了严重的问题。
2015-09-24 astro-ph.EP
An Increase in Small-planet Occurrence with Metallicity for Late-type Dwarf Stars in the Kepler Field and Its Implications for Planet Formation
虽然巨行星的出现率随着主星金属丰度的增加而迅速上升，但目前还不清楚晚型矮星周围的小行星是否取决于主星的金属丰度。使用开普勒数据发布25行星候选名单及其完整性数据产品，我们探索行星的出现作为开普勒领域的晚型矮星恒星星族的金属丰度的函数。我们发现，行星的出现增加与金属丰度的所有行星半径$R_{\mathrm{p}}$下降到至少$R_{\mathrm{p}}\approx2~R_{\oplus}$和范围内的$2~R_{\oplus}\lesssim R_{\mathrm{p}}\lesssim 5~R_{\oplus}$行星出现尺度与金属丰度线性$Z$。外推我们的结果，我们预测，短周期行星与$R_{\mathrm{p}}\lesssim 2~R_{\oplus}$应该是罕见的早期M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim-0.5$或晚M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim+0.0$。这种依赖性的行星发生在开普勒领域中观察到的金属量强调需要控制金属量的估计行星发生的晚型矮星，如开普勒的K2扩展和凌日系外行星调查卫星（TESS）的目标。我们证实了理论预期的小行星出现-宿主恒星金属丰度关系是强的低质量恒星比太阳型恒星。我们确定，在开普勒场中晚型矮星周围行星的预期固体质量与它们的原行星盘中形成行星的固体总量相当。我们认为，这种高效率的行星形成有利于小行星吸积卵石吸积作…
2020-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): II. Analysis of Seven Viable Satellite-Hosting Planet Candidates
从开普勒任务宣布的2321个过境行星候选者名单中，我们选择了7个具有良好特性的目标，这些目标具有动态维持系外卫星并提供可检测信号的能力。这七个候选者是通过我们的自动目标选择（TSA）算法和目标选择优先级（TSP）过滤确定的，据此，我们排除了表现出显著时间相关噪声的系统，并专注于那些具有半径小于6个地球半径的单个过境行星候选者的系统。我们没有发现令人信服的证据表明七个KOIs中的任何一个都有系外卫星，但限制了每个卫星与行星的质量比。对于七个KOI中的四个，我们估计95%的上分位数M_S/M_P<0.04，这给出了候选者的半径，可能探测到地球质量以下。我们还得到精确的过境时间和持续时间为每个候选人，并没有发现任何动力学变化的证据在任何的KOIs。到目前为止，在正在进行的HEK项目中只分析了几个系统，对eta-moon的预测还为时过早，但是超级地球/迷你海王星周围的大卫星的高频率似乎与我们迄今为止的结果不可分割。
2013-03-06 astro-ph.EP
Occurrence and Architecture of Kepler Planetary Systems as Functions of Stellar Mass and Effective Temperature
开普勒任务已经发现了数千颗围绕不同恒星的系外行星，它们具有不同的光谱型（M、K、G和F），因此质量和有效温度也不同。以前的研究表明，行星出现率，即每颗恒星的行星平均数量，随着恒星有效温度（Teff）的增加而下降。在本文中，与最终的开普勒数据发布（DR 25）目录，我们重新审视恒星的有效温度（以及质量）和行星的出现之间的关系，但在恒星的行星和行星的数量的比例，每个行星系（即行星的多重性）。我们发现，无论是与行星的恒星和行星的多重性的分数随着恒星的温度和质量的增加而减少。具体来说，大约75%的晚型恒星（Teff<5000 K）拥有类开普勒行星，其平均行星多重数约为2.8;而对于早型恒星（Teff>6500 K），这一比例和平均多重数分别下降到约35%和约1.8。当$Δ$ AIC> 30时，有行星的恒星比例的下降趋势非常显著，尽管当$Δ$ AIC~5时，行星多样性的趋势有些试探性。我们的研究结果还使我们能够推导出行星轨道倾角的色散与恒星有效温度的关系。有趣的是，它被发现类似于众所周知的恒星温度和温度之间的趋势，表明这两种趋势可能有一个共同的起源。
2020-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Know the Planet, Know the Star: Precise Stellar Densities from Kepler Transit Light Curves
凌日行星的主恒星的性质写在它的凌日光变曲线上。光变曲线除了可以反映行星及其轨道的特征外，还可以反映恒星的密度和临边暗化轮廓。对于轨道偏心率有很强约束的行星，我们可以直接从光变曲线测量这些恒星性质;这种方法有望大大有助于描述即将到来的NASA TESS任务所针对的凌日行星宿主恒星以及在同一系统中发现的任何长周期单凌日行星。使用贝叶斯推断，我们适合过境模型，包括一个非线性的临边昏暗的法律，66开普勒过境行星主机来测量他们的恒星属性。我们目前的恒星密度，边缘变暗系数，和其他系统参数的后验分布这些恒星。我们对大多数目标恒星的密度测量精度在5%以内，主要的精度限制因素是凌日的信噪比。我们测量的恒星密度中有95%与以前发表的文献值在3-sigma或更好的一致性。我们为所有目标KOI提供后验分布，可供在线下载。
2017-11-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): IV. A Search for Moons around Eight M-Dwarfs
由于其较小的半径和高宇宙丰度，围绕冷恒星的凌日行星具有独特的吸引力。作为我们正在进行的测量太阳系外卫星出现率的项目的一部分，我们在这里介绍了一项调查的结果，重点是与M矮星相关的八个开普勒行星候选者。使用光动力学模型和贝叶斯多模态嵌套采样，我们没有发现令人信服的证据exomoon在这八个系统。在最好的情况下，探测到此类物体存在的上限可降至$\sim0.4M_{\oplus}$。对于KOI-314，我们能够使用凌日时间变化确认三个已知凌日候选者中的两个的行星性质。特别令人感兴趣的是KOI-314 c，它的质量为$1.0_{-0.3}^{+0.4}M_{\oplus}$，是迄今为止发现的质量最低的凌日行星。以$1.61_{-0.15}^{+0.16}R_{\oplus}$为半径，这个地球质量的世界很可能被一个重要的气体外壳所包围，该气体外壳占行星半径的$\geq17_{-13}^{+12}$ %。我们也通过凌日时间找到了支持KOI-784行星性质的证据，但我们主张进一步观察以验证这些信号。在这两个系统中，我们推断内行星的密度比外部世界高，这可能是光蒸发的指示。这些结果突出了开普勒搜索地球质量以下的卫星的能力，以及这些努力经常产生的令人兴奋的辅助科学。
2014-01-26 astro-ph.EP
The Exoplanet Census: A General Method, Applied to Kepler
我们开发了一种通用的方法来拟合行星分布函数（PLDF）的系外行星调查数据。这种极大似然方法适用于每颗恒星有一颗以上的行星，以及任何数量的行星或目标恒星的性质。对\Kepler数据的应用依赖于Howard等人（2011年）对发现太阳型恒星周围凌日效率的估计。这些估计表明同意理论预测的理想过境调查。使用公布的\Kepler行星候选者，我们适合PLDF作为一个联合幂律的行星半径，下降到0.5 R_Eart，和轨道周期，高达50天。在这个样本中，每颗恒星的行星数量估计为~ 0.7 - 1.4，其中广泛的范围涵盖了探测效率的系统不确定性。为了分析PLDF的趋势，我们考虑了四个行星样本，在7天内分为较短和较长的周期，在3 R_地球上分为大半径和小半径。在较长的周期内，小行星的尺寸分布从指数α= -1.2 \pm 0.2变陡到较大行星样本的α= -2.0 \pm 0.2。对于较短的周期，则相反：较小的行星遵循陡峭的幂律，α= -1.9 \pm 0.2，这要浅得多，在大半径处α= -0.7 \pm 0.2。在最短的周期内观测到的中等大小行星的不足可能来自海王星和土星类行星的蒸发和升华。如果这种趋势和解释成立，这将是对核心吸积和迁移假说的壮观的观测证实，并允许这些理论的完善。
2011-05-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Occurrence within 0.25 AU of Solar-type Stars from Kepler
本文报道了P < 50天的GK星轨道上行星的分布与行星半径（R_p）、轨道周期（P）和恒星有效温度（Teff）的关系。这些结果是基于开普勒任务中的1，235颗行星（正式的“行星候选者”），其中包括几乎完整的一组小到2个地球半径（Re）的行星。对于156，000颗目标星中的每一颗，我们评估了行星的可探测性作为R_p和P的函数，我们还校正了凌日的几何概率R*/a。我们考虑的第一批恒星的“太阳子集”具有Teff = 4100-6100 K，logg = 4.0-4.9，开普勒星等Kp < 15马格。我们只包括那些恒星的噪音低到足以允许检测行星下降到2 Re。我们在R_p和P的小区域内计数行星，然后除以包含的目标星，计算每个区域内的行星出现率。在我们的研究中，行星的出现率变化超过三个数量级，并且在最小半径（2 Re）和最长轨道周期（50天，~0.25 AU）之间大幅增加。对于P < 50天，半径分布由幂律给出，df/dlogR= k R^α。这种行星发生率的快速增加与行星大小的减小一致，与核心吸积，但不同意人口合成模型。我们拟合的发生率作为P的函数的幂律模型与指数截止低于临界期P_0。对于较小的行星，P_0的值较大，这表明迁移行星的“停车距离”随着行星尺寸的减小而向外移动。我们还测量了Teff = 3600-7100 K的行星发生率，跨越M0到F2矮星。开普勒场中2-4 Re行星的出现随着…
2011-03-13 astro-ph.EP
Periodic orbits in the 1:2:3 resonant chain and their impact on the orbital dynamics of the Kepler-51 planetary system
太空任务已经发现了大量的系外行星在（或接近）平均运动共振（MMR）和共振链中演化。通常，由于观测的局限性，发表的数据表现出非常高的不确定性，这些局限性在特别短或长的时间尺度上将混沌引入系统的演化。我们提出了一种研究这种系统的动力学探索相空间中的特定区域。我们通过研究三行星系统Kepler-51的长期轨道稳定性来验证我们的方法，并支持或限制其数据。这是一个双重过程，分为两个步骤：计算1：2：3共振链中的周期轨道族和通过动态稳定性映射可视化相空间。我们提出了一般四体问题的新结果。稳定的周期轨道只在低偏心率制度。我们展示了三种可能的情况下，保护开普勒-51，每个约束。首先，存在2/1和3/2两体MMR，其中$e_b<0.02$，使得这些两体MMR持续延长的时间跨度。其次，存在1：2：3三体类拉普拉斯共振，其中$e_c<0.016$和$e_d<0.006$是这种链可行的必要条件。第三，对于内行星对，2/1 MMR内部存在1/1次级共振，而对于外行星对，则存在拱点差振荡，只要观测偏心率$e_b$和$e_c$与$e_d\approx 0$一样有利。为了获得一个最佳的扣除的轨道要素，这项研究展示了动力学分析的基础上进行平行的拟合过程中的周期性轨道的需要。
2022-03-14 astro-ph.EP nlin.CD physics.space-ph
