Exoplanet Atmosphere Observations In Near Infrared with The DAG 4 Meter Telescope

Öz

We present the potential of currently installing 4 meter telescope of DAG for the exoplanet atmosphere studies with the occultation observations. In order, equilibrium temperatures ($T_{eq}$) of transiting exoplanets are calculated assuming perfect heat redistribution between the day and night sides and no reflection. Using $T_{eq}$ values, occultation depths in the near-infrared J, H and K bands are calculated with the assumption that the host star and the exoplanets were blackbodies. Then, the hypothetical Signal-to-Noise ratios are calculated for the J, H, and K bands employing the {\sc signal} code for a 4 meter class telescope with a similar infrared camera to that planned to be used with the 4 meter telescope Doğu Anadolu Gözlemevi. The calculations are performed in the 6 - 15.5 magnitude range for each band with 0.5 magnitude steps. We compare the signal-to-noise ratio values with the hypothetical occultation depths and conclude that photometric precision requirements for accultation observations can be satisfied for many hot-Jupiters especially in the K band. We discuss the potential sources of correlated noise due to the small field of view provided by the infrared camera and suggest that the simultaneous observations of the target and comparison star can mitigate the correlated noise, the remains of which can be modelled by employing Gaussian Processes and then removed with the prior knowledge from high precision transit observations.

Anahtar Kelimeler

• infrared: planetary systems
• atmospheric effects
• techniques: photometric

DAG 4 Metre Teleskobuyla Yakın Kızılötede Ötegezegen Atmosferi Gözlemleri

Öz

Doğu Anadolu Gözlemevi'nde (DAG) kurulmakta olan 4 metrelik teleskop, kızılöte dalgaboylarında yapabileceği gezegen örtülme gözlemleri ile ötegezegen atmosferlerini anlamaya yönelik çalışmalara önemli katkı yapabilecek potansiyele sahiptir. Bu potansiyele yönelik bir ön-değerlendirme yapabilmek amacıyla bu çalışmada öncelikle geçiş yapan ötegezegenlerin gece-gündüz arası ısı transferinin mükemmel olduğu ve yakın kızılötede yansıtma güçlerinin sıfır olduğu varsayımlarıyla denge sıcaklıkları hesaplanmıştır. Ayrıca, denge sıcaklıklarında birer karacisim olduğu varsayılan geçiş yapan ötegezegenlerin J, H ve K bantlarında örtülme derinlikleri hesaplanmıştır. {\sc{signal}} kodu ile 4 metre sınıfında bir teleskop ve DAG'da kurulmakta olan 4 metrelik teleskobun kızılöte kamerasına benzer özelliklere sahip bir dedektör ile 6 - 15.5 kadir aralığında 0.5 kadirlik adımlarla J, H ve K bandında ulaşılabilecek Sinyal / Gürültü değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler örtülme derinlikleri ile karşılaştırılarak birçok sıcak-Jüpiter türü gezegenin örtülmelerinin gözlenmesi için yeterli fotometrik hassasiyete ulaşılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca kızılöte dedektörün gökyüzünde gördüğü alanın küçük olması sebebiyle oluşabilecek kırmızı gürültü kaynaklarının neler olabileceği tartışılmıştır. Hedef ve mukayese yıldızın peş peşe gözlenerek diferansiyel fotometri tekniği ile bu gürültünün azaltılabileceği ve yüksek hassasiyetli geçiş gözlemlerinden elde edilebilecek bilgilerin Gaussyen Süreçler tekniğinde kullanılarak geriye kalan kırmızı gürültünün modellenebileceği önerilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• infrared: planetary systems
• atmospheric effects
• techniques: photometric

Kaynakça

1. Baştürk Ö., et al., 2014, Contributions of the Astronomical Observatory Skalnate Pleso, 43, 402, ADS
2. Charbonneau D., et al., 2005, ApJ, 626, 523
3. Evans T. M., Aigrain S., Gibson N., Barstow J. K., Amundsen D. S.,Tremblin P., Mourier P., 2015, MNRAS, 451, 680
4. Garhart E., et al., 2020, AJ, 159, 137
5. Hansen B. M. S., Barman T., 2007, ApJ, 671, 861
6. Holman M., Touma J., Tremaine S., 1997, Nature, 386, 254
7. Johnson M. C., et al., 2022, preprint, (arXiv:2205.12162), ADS
8. Sudarsky D., Burrows A., Pinto P., 2000, ApJ, 538, 885

9. Wong I., et al., 2021, AJ, 162, 127
10. Yeşilyaprak C., Keskin O., 2020, in Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series. p. 1144515, doi:10.1117/12.2560942