Three Years of HARPS-N High-Resolution Spectroscopy and Precise Radial Velocity Data for the Sun
X. Dumusque, M. Cretignier, D. Sosnowska, N. Buchschacher, C. Lovis, D. F. Phillips, F. Pepe, F. Alesina, L. A. Buchhave, J. Burnier, M. Cecconi, H. M. Cegla, R… 展开作者
X. Dumusque, M. Cretignier, D. Sosnowska, N. Buchschacher, C. Lovis, D. F. Phillips, F. Pepe, F. Alesina, L. A. Buchhave, J. Burnier, M. Cecconi, H. M. Cegla, R. Cloutier, A. Collier Cameron, R. Cosentino, A. Ghedina, M. Gonzalez, R. D. Haywood, D. W. Latham, M. Lodi, M. Lopez-Morales, J. Maldonado, L. Malavolta, G. Micela, E. Molinari, A. Mortier, H. Perez Ventura, M. Pinamonti, E. Poretti, K. Rice, L. Riverol, C. Riverol, J. San Juan, D. Segransan, A. Sozzetti, S. J. Thompson, S. Udry, T. G Wilson
备注：
20 pages, 15 figures, 2 tables, version accepted for publication in Astronomy and Astrophysics
The solar telescope connected to HARPS-N has been observing the Sun since the summer of 2015. Such high-cadence, long-baseline data set is crucial for understanding spurious radial-velocity signals induced by our Sun and by the instrument. On the instrumental side, this data set allowed us to detect sub-\ms\,systematics that needed to be corrected for. The goal of this manuscript is to i) present a new data reduction software for HARPS-N, ii) demonstrate the improvement brought by this new software on the first three years of the HARPS-N solar data set, and iii) release all the obtained solar products, from extracted spectra to precise radial velocities. To correct for the instrumental systematics observed in the data reduced with the current version of the HARPS-N data reduction software (DRS version 3.7), we adapted the newly available ESPRESSO DRS (version 2.2.3) to HARPS-N and developed new optimized recipes for the spectrograph. We then compared the first three years of HARPS-N solar data reduced with the current and new DRS. The most significant improvement brought by the new DRS is a strong decrease in the day-to-day radial-velocity scatter, from 1.27 to 1.07\ms; this is thanks to a more robust method to derive wavelength solutions, but also to the use of calibrations closer in time. The newly derived solar radial-velocities are also better correlated with the chromospheric activity level of the Sun on the long-term, with a Pearson correlation coefficient of 0.93 compared to 0.77 before, which is expected from our understanding of stellar signals. Finally, we also discuss how HARPS-N spectral ghosts contaminate the measurement of the calcium activity index, and present an efficient technique to derive an index free of instrumental systematics. This paper presents a new data reduction software for HARPS-N, and demonstrates its improvements [...]
The Sun as a planet-host star: Proxies from SDO images for HARPS radial-velocity variations
太阳是唯一一颗表面可以直接以高分辨率分辨的恒星，因此构成了探索恒星径向速度（RV）变化的物理起源的绝佳测试案例。我们提出了HARPS观测的阳光散射的明亮的小行星4/灶神星，从中我们推导出太阳的活动驱动的RV变化。与此同时，太阳动力学天文台上的HMI仪器为我们提供了同时的高空间分辨率磁图，多普勒图和连续图像的太阳在Fe I 6173A线。我们确定RV调制所产生的抑制颗粒蓝移磁化区域和暗斑和亮光斑引起的磁通量不平衡。这些贡献的均方根速度幅度分别为2.40 m/s和0.41 m/s，这证实了对流的抑制是活动引起的RV变化的主要来源，根据以前的研究。我们发现斑点和斑区的多普勒不平衡只有弱相关。因此，光变曲线只能给出对流蓝移抑制的不完全预测。相反，我们必须寻找直接跟踪可见恒星半球上的谱斑覆盖的代理。由HARPS谱导出的色球通量指数R'_HK在这方面表现不佳，可能是由于色球和光球临边增亮/变暗的差异。我们还发现，活动驱动的RV变化的太阳是强烈相关的全磁盘磁通量密度，这可能成为一个有用的代理活动相关的RV噪音。
The HARPS search for southern extra-solar planets. XXXI. Magnetic activity cycles in solar-type stars: statistics and impact on precise radial velocities
上下文通过径向速度测量寻找太阳系外行星依赖于恒星光球的稳定性。目标。我们的目标是表征磁活动周期的统计特性，并研究它们对光谱测量的影响，如径向速度，线平分线和线形。方法.我们使用的数据从HARPS高精度行星搜索样本包括304 FGK恒星超过7年。我们获得高精度的Ca II H & K色球活动测量，并将其转换为R'HK指数使用更新的校准考虑到恒星金属丰度。我们研究R'HK变异作为时间的函数，并寻找可能的相关性与径向速度和线形参数。结果我们根据Ca II H & K变化的幅度和时间尺度对恒星进行分类，并尽可能确定活动周期。我们发现，在太阳附近，39 +/-8%的老太阳型恒星没有任何活动周期（或者只有非常弱的活动周期），而61 +/-8%的恒星有活动周期。非循环星几乎只在G矮星中发现，平均活动水平log R'HK <-4.95。磁周期振幅一般随活动水平的降低而降低。相当一部分恒星的径向速度和线形参数与活动周期相关，表现出很小的变化。径向速度对磁循环的敏感性随着温度的升高而增加，而晚K矮星几乎不敏感。结论.活动周期确实会引起长周期、低幅度的径向速度变化，其水平高达~25 m/s。因此，在寻找长周期系外行星时必须谨慎。然而，这些影响可以被校正到高精度的径向速度数据，同时测量钙II H & K通量和线形参数的去趋势。（节录）
The correlation between photometric variability and radial velocity jitter, based on TESS and HARPS observations
目前和即将到来的高精度测光调查，如TESS，CHEOPS和PLATO将为社区提供数千个新的系外行星候选者。因此，这种相关性的存在是至关重要的，在选择目标与最低的RV抖动的有效RV后续的系外行星候选人。这种类型的研究对于设计优化的观测策略以减轻搜索地球质量系外行星时的RV抖动也至关重要。我们的目标是评估高精度光度变化测量和高精度RV抖动在不同的时间尺度之间的相关性。我们分析了171 G，K和M星与现有的TESS高精度光度时间序列和HARPS精确的RV。我们推导出了样本中恒星的恒星参数，并测量了RV抖动和光度变化。我们还估计了色球Ca II H $\&$ K活动指标$log(R' _{HK})$，$\textit{v sin i}$和恒星自转周期。最后，我们评估如何不同的恒星参数和RV采样子集可以有潜在的相关性的影响。我们发现，作为TESS光度观测和HARPS RV之间的时间间隔的函数的光度变化和RV抖动之间的相关性。随着分析所考虑的观测时间间隔的增加，相关值和显著性变得更小和更弱，以至于可以忽略不计。我们还发现，对于光度变化超过6.5 ppt的恒星，相关性明显更强。我们表明，这样的结果可能是由于现场为主的和院系为主的政权之间的过渡。我们量化了相关性，并更新了色球Ca II H $\&$ K活性指标$log(R' _{HK})$和RV抖动之间的关系。
Long-term magnetic activity of a sample of M-dwarf stars from the HARPS program II. Activity and radial velocity
由于它们的质量和光度都很低，如果希望通过径向速度（RV）方法找到类似地球的低质量行星，M矮星是理想的目标。然而，恒星的磁循环可能会增加噪音，甚至模仿长周期伴星的RV信号。在我们之前研究K矮星的活动周期和长期RV变化之间的相关性之后，我们现在将研究扩展到主序列的低端。我们的目标是检测任何长期活动的变化和观察到的RV的样本M矮星之间的相关性。我们使用了27颗M矮星的样本，平均观测时间为5.9年。由HARPS谱计算了交叉关联函数及其参数RV、二等分线反斜率、半高宽和对比度。使用Na I D双重峰导出了活性指数。将这些参数与恒星的活动水平进行比较，以寻找相关性。我们检测到RV的变化高达~5米/秒，我们可以归因于活动周期的影响。然而，只有36%的长期活动变化的恒星似乎有其RV受磁周期的影响，在典型的时间尺度上约6年。因此，我们建议在使用长时间跨度RV数据搜索太阳系外行星时仔细分析活动数据。
A HARPS radial velocity search for planets in the Scorpius-Centaurus association. And its combination with the HARPS and SOPHIE young nearby stars (YNS) surveys
A Decade of Solar High-Fidelity Spectroscopy and Precise Radial Velocities from HARPS-N
University of Geneva（日内瓦大学）；University of Oxford（牛津大学）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫天文台）；University of Birmingham（伯明翰大学）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）；DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark（丹麦技术大学国家空间研究所）
Detection Limits of Low-mass, Long-period Exoplanets Using Gaussian Processes Applied to HARPS-N Solar RVs
径向速度（RV）搜索类太阳恒星周围的宜居带中的地球质量系外行星受到恒星变化对宿主恒星的影响的限制。特别是，对流蓝移和亮度不均匀性的抑制，由于光球光斑/斑和星斑的主要贡献的变化，这样的恒星RV。高斯过程（GP）回归是一个强大的工具，统计建模这些准周期变化。我们使用800天的RVs从太阳望远镜的高精度径向速度行星搜索器的北半球（HARPS-N）摄谱仪研究这种技术的局限性。这些数据提供了恒星RV变化的良好采样时间序列。到这个数据集，我们注入开普勒信号的周期在100和500天之间，振幅在0.6和2.4 m s $^{-1}$。我们使用GP回归来拟合得到的RV，并确定恢复的周期和幅度的统计显著性。然后，我们生成具有与太阳数据相同的协方差特性的合成RV，以确定在类太阳恒星周围的金星轨道上检测低质量行星所需的观测基线的下限。我们的模拟表明，发现行星与较大的质量（$\sim$ 0.5 m s $^{-1}$）使用当前一代光谱仪和GP回归将需要超过12年的密集采样RV观测。此外，即使有一个完美的恒星变化模型，用现有的仪器发现一个真正的外金星（$\sim$ 0.1 m s $^{-1}$）也需要15年以上的时间。因此，需要下一代光谱仪和更好的恒星变化模型来探测这类行星。
HADES RV Programme with HARPS-N at TNG. VII. Rotation and activity of M-Dwarfs from time-series high-resolution spectroscopy of chromospheric indicators
The GAPS Programme with HARPS-N at TNG XVII. Line profile indicators and kernel regression as diagnostics of radial-velocity variations due to stellar activity in solar-like stars
HADES RV programme with HARPS-N at TNG XIV. A candidate super-Earth orbiting the M-dwarf GJ 9689 with a period close to half the stellar rotation period
Cold Jupiters and improved masses in 38 Kepler and K2 small planet systems from 3661 HARPS-N radial velocities. No excess of cold Jupiters in small planet systems
Measuring precise radial velocities on individual spectral lines. I. Validation of the method and application to mitigate stellar activity
恒星活动是使用RV技术探测地球孪星的主要限制。尽管许多努力试图使用经验和统计技术来减轻恒星活动的影响，但似乎我们正面临着一个使用现有技术极难克服的障碍。在本文中，我们研究了一种新的方法来获得精确的RV考虑到丰富的信息存在于高分辨率光谱。这种新的方法包括从所有的观测建立一个主光谱，并测量光谱中每条谱线相对于它的RV。当分析多个光谱时，最终产品是每条谱线作为时间函数的RV。我们证明了三颗星密集观察HARPS，我们的新方法给出的RV是非常相似的HARPS数据简化软件。我们的新方法来获得RV表明，每日HARPS波长解决方案的不稳定性引起夜间RV偏移的标准偏差为0.4米/秒，我们提出了一个解决方案来纠正这个系统。最后，这可能是最天体物理相关的结果，本文中，我们证明了一些谱线强烈的恒星活动的影响，而其他人没有。通过测量两个精心选择的谱线子样本上的RV，我们证明我们可以将2010年Alpha Cen B RV中恒星活动引起的红噪声提高2倍或减轻1.6倍。通过测量每条谱线的RV，我们能够达到与其他批准技术相同的RV精度。此外，这种新方法可以证明每条线都受到恒星活动的不同影响。初步结果表明，详细研究每条谱线的行为可能是克服恒星活动的关键。
The GAPS Programme with HARPS-N at TNG. VII. Putting exoplanets in the stellar context: magnetic activity and asteroseismology of $τ$ Bootis A
目的。我们用HARPS-N摄谱仪观测了$τ$ Boo系统，以测试一种新的观测策略，旨在联合研究星震学、行星轨道和恒星-行星磁相互作用。方法.我们几乎连续收集了11个晚上的高步频观测数据，并使用专用软件对每个晚上的原始FITS文件进行平均。这样，我们获得了光谱与高信噪比，用于研究的变化的CaII H&K线，并有径向速度值从恒星振荡，而不会丢失的振荡信息。我们开发了一个专用软件来构建一个新的自定义掩模，我们使用该掩模来改进HARPS-N管道的径向速度测定并执行光谱分析。结果我们更新了行星星历表，并显示了恒星双星伴星引起的加速度。我们对恒星活动变化的研究结果表明，在我们的观测时间跨度内存在高纬度谱斑。色球活动与行星轨道相位之间的相关性仍然不清楚。在径向速度时间序列中检测到类似太阳的振荡：我们估计了星震量，发现它们与理论预测吻合得很好。我们的恒星模型产生的年龄$τ$陀螺的$τ$布和进一步约束的恒星质量值为$1.38\pm0.05$ M $_\odot$。
A comparative study of two X2.2 and X9.3 solar flares observed with HARPS-N: Reconciling Sun-as-a-star spectroscopy and high-spatial resolution solar observations in the context of the solar-stellar connection
The Earth transiting the Sun as seen from Jupiter's moons: detection of an inverse Rossiter-McLaughlin effect produced by the Opposition Surge of the icy Europa
