Doppelsterne, Nachbarsterne, Instrument: die Tests, die Fehlalarme enttarnen.
Wie zeigt man, dass es kein Planet ist?
Phasen 3a bis 3a-4: Viele Dellen in Lichtkurven stammen nicht von Planeten – sondern von Sternpaaren, Nachbarsternen oder dem Instrument. Gegen typische Täuscher gibt es Kein-Planet-Tests (V1 bis V12). Bevor sie an unbekannten Sternen eingesetzt wurden, liefen sie an Fällen mit bekannter Antwort.
Der Prüfstand
Bevor die Kein-Planet-Tests an unbekannten Sternen eingesetzt wurden, liefen sie an Fällen mit bekannter Antwort: an echten Planeten (dürfen nicht verworfen werden) und an echten Fehlalarmen (dürfen nicht als Kandidat durchrutschen). Bei 5 echten Planeten und 13 echten Fehlalarmen wurde kein Planet verworfen und kein Fehlalarm als Kandidat durchgelassen (2 der Fehlalarme ergaben schon gar kein Signal). Das ist eine kleine Stichprobe, kein Beweis. Hart erkannt haben echte Fehlalarme dabei die Tests V1, V2, V6, V2b; der Zentroid-Test V3 schlug bei keinem an – Fälle mit einem Nachbarstern als Ursache landen deshalb bei „unklar“. Es brauchte 4 Durchgänge; 3 davon sind an den vorab festgelegten Kriterien gescheitert. Jedes Scheitern hat etwas offengelegt, z. B. den blinden Fleck des alten Tests V2 bei elliptischen Bahnen (→ neuer Test V2b) und einen Fehler in der Auswahlregel (bekannte Planeten im Bedeckungsstern-Katalog).
WASP-49 b und WASP-35 b wurden aus dem TESS-Bedeckungssternkatalog gezogen, sind aber bekannte Planeten (laut Logbuch 3a-3 ein Katalogfehler) – die Pipeline nannte sie „Kandidat“. „unklar“ bei Fehlalarmen heißt: nicht hart widerlegt, aber auch nicht durchgelassen. Nicht gezeigt: 10 weitere gezogene Katalogsterne lagen außerhalb des vorab festgelegten Suchbereichs und wurden nicht gewertet; bei 1 fand die Suche das Katalogsignal nicht.
V2b: die versteckte zweite Delle
Ein Planet erzeugt praktisch nur eine messbare Delle pro Umlauf – wenn er hinter dem Stern verschwindet, fehlt nur sein eigenes, viel zu schwaches Licht. Zwei Sterne, die sich gegenseitig verdecken, erzeugen zwei deutliche Dellen. Ist ihre Bahn elliptisch, liegt die zweite meist nicht genau bei der halben Umlaufzeit. Deshalb sucht Test V2b die ganze Bahn nach einer zweiten Delle ab – eingeführt, nachdem der alte Test (nur Phase 0,5) solche Fälle übersah.
Bekannter Bedeckungsstern aus dem TESS-Katalog (Katalog: zweite Bedeckung bei Phase 0,645). Achtung: Das ist ein Trainingsobjekt – V2b wurde entwickelt, nachdem der alte Test V2 in Phase 3a-2 die zweite Delle bei diesem und zwei weiteren Sternen übersehen hatte; er zählt deshalb nicht als unabhängiger Beleg. An frischen Bedeckungssternen griff V2b in Phase 3a-4: TIC 317015040 (Phase 0,82, 55 σ), TIC 38937499 (Phase 0,49, 87 σ).
V1: gerade gegen ungerade
Hier fand die Suche alle 1,35 Tage eine Delle – aber jede zweite ist flacher. Ein Planet verdeckt bei jedem Durchgang gleich viel Licht. Unterschiedlich tiefe Dellen im Wechsel bedeuten: Es sind zwei verschiedene Sterne, die sich abwechselnd verdecken, und die wahre Umlaufzeit ist doppelt so lang (2,695 Tage laut Bedeckungsstern-Katalog).
Test V1 vergleicht die mittlere Tiefe der geraden und ungeraden Durchgänge. Hier zum ersten Mal an einem echten Bedeckungsstern bestätigt (Phase 3a-4). Urteil: Fehlalarm.
V6: zu groß für einen Planeten
Diese Delle schluckt rund 10 % des Lichts. Aus Tiefe und Sterngröße folgt ein Objekt mit 4,15 Jupiterradien – größer als jeder Planet sein kann. Test V6 verwirft alles über 2 Jupiterradien. Hier verdecken sich zwei Sterne gegenseitig; der Stern steht auch im TESS-Bedeckungssternkatalog.
Fund aus der echten Suche (Phase 3b). Weitere Tests schlugen ebenfalls an: Nebenbedeckung (V2, 8,1 σ) und Katalog (V11). Gold: unser Fit; Linie: Tiefe eines zentral vorbeiziehenden Planeten mit 2 Jupiterradien vor diesem Stern (R* = 1,21 R☉).
V10: der 12-Tage-Geist
Der häufigste Täuscher der Suche: 7 von 11 Signalen hatten eine Periode von 12,13 bis 12,33 Tagen. Die vermuteten Durchgänge liegen bei allen Sternen an denselben Stellen – am Anfang, in der Lücke in der Mitte und am Ende der Messreihe. Ein Planet weiß nicht, wann das Teleskop eine Pause macht: Das ist sehr wahrscheinlich ein Messartefakt (vermutlich Helligkeitsrampen an den Rändern der Datenblöcke). Test V10 (Durchgänge an Datenrändern) schlug bei 6 von 7 an. Ein weiterer Stern mit demselben Muster (TIC 389141732, P = 12,16 d) stammt aus Sektor 27.
Lehre für später (Logbuch): ein Test auf gleiche Perioden bei vielen Sternen eines Sektors. Verworfen wurden alle; wo V10 nicht anschlug, griff ein anderer Test (links neben jeder Zeile).
Phase 5 – Differenzbilder (V14)
Phase 5: Das Differenzbild (Test V14) ist das „Vorher-nachher“-Foto einer Dunkelphase: Bild außerhalb des Transits minus Bild während des Transits. Übrig bleibt nur der Fleck, der dunkler geworden ist – und damit sieht man, welcher Stern es war. Liegt er nicht auf dem Ziel, ist es kein Planet am Ziel. Der Ort wird mit dem offiziellen SPOC-Pixelmodell (PRF, die Form, in der ein Stern auf den Kamerapixeln erscheint) angepasst.
Phase 5a: Trifft V14 den richtigen Stern?
Getestet wurde V14 an Sternen, bei denen ein Nachbarstern als Verursacher der Delle bekannt ist (Fehlalarme), und an echten Planeten. Zwei Fragen: Wie viele Fehlalarme erkennt V14? Und: Wird jemals ein echter Planet verworfen? Ergebnis: Je weiter der Nachbar weg ist, desto sicherer – weit 16 von 16, mittel 16 von 17, nah nur 6 von 14. Von 27 prüfbaren Planeten (insgesamt 30) wurde keiner verworfen, und der wahre Verursacher wurde nie fälschlich entlastet. Bei „nah“ liegen Ziel und Nachbar im Bild so dicht beieinander, dass man sie schlecht trennt – dort verwirft V14 nur, was sicher ist, und lässt den Rest offen.
weit ≥ 21″
16/16
Fehlalarme verworfen
mittel 10–21″
16/17
Fehlalarme verworfen
nah 3–10″
6/14
Fehlalarme verworfen
Planeten
0/27
verworfen
Phase 5b: Hilft V14 in der ganzen Kette?
Zwei Ketten von Kein-Planet-Tests laufen an denselben 100 Objekten: A die alte Kette, B dieselbe Kette plus V14. Gute Nachricht: V14 verwirft keinen Planeten (27 Planeten-Signale, alle prüfbar). Harte Fehlalarm-Urteile steigen von 19 auf 36 von 64 Signalen, die Planeten-Kandidaten von 21 auf 26. Aber: Der Sicherheitstest K3 ist im Kern durchgefallen – ein bekannter Nachbarstern-Fehlalarm wurde durch V14 zum „Kandidat“ (siehe unten). Der „Kandidat“ heißt auch hier nur: Kein Test hatte etwas dagegen.
Planeten verworfen
0
bei 27 Signalen
Fehlalarme hart
19 → 36
von 64 Signalen
Planeten-Kandidaten
21 → 26
alte Kette → mit V14
Sicherheitstest K3
durchgefallen
TOI-5962.01
Der Sicherheitstest ist durchgefallen: TOI-5962.01
Bekannter Nachbarstern-Fehlalarm, in der Kette mit V14 als „Kandidat“ durchgekommen
Ursache: Nur etwa 1,7″ neben dem Ziel steht ein echter Begleitstern (TIC 2040198561; gleiche Entfernung und gleiche Eigenbewegung laut Gaia – ein gebundenes Sternpaar).
So dicht können Differenzbilder zwei Sterne nicht trennen. Der Nachbarstern-Test V8 würde ihn finden, überspringt aber alle Katalogsterne unter 2″ als vermutliche Doppeleinträge.
Folge: V14 kommt als harter Test in die Kette, darf V8 aber nicht entlasten. Zuerst wird V8 verbessert.
Das Bild zeigt die Lichtkurven-Auswertung dieses Objekts (nicht das Differenzbild): eine saubere Delle – genau deshalb fällt der Fehlalarm ohne den Nachbarstern-Test nicht auf.
Phase 5c: Der Nachbar-Test V8 wird repariert
Frage: Warum ließ der Nachbar-Test V8 in Phase 5b einen Fehlalarm durch? Was gemacht: V8 überspringt Sterne unter 2″ nicht mehr pauschal und rechnet Abstände mit der Eigenbewegung der Sterne – geprüft gegen Gaia DR3 an 701 Objekten. Ergebnis: ✅ bestanden; 12 Ziele hatten einen echten Begleiter unter 2″, 5 von 227 Kandidaten werden dadurch ehrlich „unklar“, und der Fehlalarm TOI-1183.01 wird gefangen.
Kriterien
5 von 5
alle bestanden, 0 Fehler
Neue Begleiter < 2″
12
alle echte Gaia-Sterne
Kandidaten → unklar
5/227
jeder Fall begründet
Fehlalarm gefangen
1
TOI-1183.01
Phase 6 – Klassifikator V15
Phase 6: V15 ist kein weiterer Einzeltest, sondern ein lernendes Modell (Gradient Boosting). Es bekommt alle unsere eigenen Testzahlen (V1 bis V14) eines Signals auf einmal und schätzt, wie wahrscheinlich es ein Planet ist. Gelernt hat es an bestätigten Planeten und bestätigten Fehlalarmen (TFOP). Vorgesehen war es nur als weicher Test: Es darf ein Signal auf „unklar“ setzen, aber nie verwerfen. Wie bei allen Phasen gilt: Kriterien und Schwelle standen vorab fest, der Test an ungesehenen Zwergsternen lief genau einmal.
Phase 6a: Taugt V15 als weicher Test?
Der Test lief einmal an ungesehenen Zwergsternen – und ist nicht bestanden. K1: Von 110 Planeten blieben 97 unangetastet (88 %, verlangt waren mindestens 90 %) ❌. K2: Von 49 Fehlalarmen markierte V15 41 (84 %, verlangt ≥ 68 %) ✅. K3: Die Trennschärfe (AUC) liegt bei 0,958 gegen 0,779 bei einer einfachen Formel ✅. K5 sagt nichts aus: Es gab nur 4 Fehlalarme, die die alte Kette durchlässt, V15 markierte einen davon. Die Folge war vorab festgelegt: V15 kommt nicht in die Kette.
Hauptgrund: 9 der 13 verlorenen Planeten streifen ihren Stern (Stoßparameter b ≥ 0,87; die Delle ist V-förmig). In einem einzelnen Sektor sehen solche Planeten aus wie Bedeckungsveränderliche (Sternpaare) – Beispiel TOI-564.01, ein bekannter streifender Heißer Jupiter. Solche Planeten waren 13 % der Test-Planeten, aber nur 6 % der Planeten, an denen V15 gelernt hat. Zur Einordnung: Die alte Kette hält ohnehin schon 45 von 49 Test-Fehlalarmen zurück.
Planeten behalten
97/110
verlangt ≥ 90 % – nicht erreicht
Fehlalarme markiert
41/49
verlangt ≥ 68 % – erreicht
Trennschärfe AUC
0,958
einfache Formel: 0,779
Streifende Planeten
9/14
von V15 markiert (b ≥ 0,85)
Phase 7 – mehrere Sektoren gemeinsam
Phase 7a: Verrät sich ein Doppelstern, wenn man mehrere Beobachtungszeiträume (Sektoren) zusammen ansieht?
Phase 7a: Helfen mehrere Sektoren gemeinsam?
Frage: Verrät sich ein Doppelstern, wenn man ihn über mehrere TESS-Sektoren ansieht (ungleiche Tiefen, Nebendelle)? Was gemacht: drei neue Tests (V1m, V2m, V2bm) an 701 bekannten Objekten. Ergebnis: ❌ nicht bestanden – sicher (1 von 353 Planeten verloren), aber fast ohne Nutzen: nur 1 von 54 Doppelsternen auf dem Ziel neu erkannt, die per Spektrum bestätigten 0 von 26. Solche Täuscher sind mit Lichtkurven allein nicht zu trennen – dafür braucht man Spektren. Die Tests kommen nicht in die Kette.
Planeten verloren
1/353
sicher ✅
Doppelsterne neu erkannt
1/54
verlangt: klar mehr ❌
Spektrum-bestätigte
0/26
nur mit Spektren lösbar
Phase 8a – in Arbeit
Die nächste Etappe: ein einzelner Test wird genauer geeicht, bevor die nächste große Suche startet. Hier steht noch kein Ergebnis, nur die Vorab-Messung.
Phase 8a: Der Nebendelle-Test V2 wird neu geeicht (in Arbeit)
Stand: in Arbeit, noch kein Ergebnis.Frage: In Phase 7a fiel auf, dass der alte Nebendelle-Test V2 seine Streuung zu klein schätzt und deshalb ab und zu echte Planeten verwirft. Was gemacht: Vorab-Messungen an 145 Objekten, die beste Variante ist ausgewählt; die Bestanden-Kriterien stehen noch im Entwurf und werden vor dem Lauf gesperrt. Bisher: Die gewählte Variante verwirft in der Vormessung etwa 1 von 1260 Planeten-Fällen statt etwa 19 mit dem alten Weg. Das ist eine Vormessung, kein Testergebnis.
