Photometry Data Processing for ESA's CHEOPS space mission

Abstract

A pesquisa em torno da busca e estudo de planetas extra-solares está a crescer rapidamente e é definida como uma das principais prioridades da Agência Espacial Europeia (ESA) para o programa Visão Cósmica 2015-2025, com missões como a CHEOPS que será lançado no início de 2019, PLATO (PLAnetary Transit and Oscillations of Stars) por volta de 2026 e ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey) em 2028. Essas missões serão fundamentais para a compreensão e estudo do campo da ciência planetária. O papel dos dispositivos acoplados carregados (CCDs)neste campo é notório, sendo que estes detectores foram e serão amplamente utilisados em missões espaciais e terrestres. A sua alta eficiência na região óptica do espectro eletromagnético é um dos factores mais importantes para o uso deste detector. Neste trabalho apresentamos o CCD e as suas principais características. Ao longo dos anos, foi necessário não apenas colectar e armazenar as informações recolhidas por estes detectores, mas também pré-processar os dados "crus" recolhidos, removendo erros que surgem naturalmente das características do detector e das suas componentes eletrónicas, bem como de efeitos externos. Este processo de correção irá mais tarde facilitar o trabalho de análise de dados feito pelas equipas de ciência. A missão CHEOPS não é uma exceção, uma vez que foi desenvolvida uma pipeline de redução de dados. Esta pipeline é um software desenvolvido usando a linguagem de programação Python, que corrigirá as imagens "cruas" e depois extrairá a curva de luz da estrela alvo. A curva de luz representa a variação do fluxo recebido de uma estrela com o tempo. Pode ser usado no campo de exoplanetas para estudar as mudanças de fluxo criadas por um planeta transitando a sua estrela hospedeira.

The research surrounding the search and study of extra-solar planets is quickly growing and is defined as one of the main priorities of the European Space Agency(ESA) for the Cosmic Vision 2015-2025 program, with missions such as CHEOPS to be launched in the beginning of 2019, PLATO (PLAnetary Transit and Oscillations of stars) around 2026 and ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey) in 2028. These missions will be fundamental for the comprehension and study of the planetary science field. The role of Charged Coupled Devices (CCDs)in this field is notorious as these detectors have been and will be extensively used in both space and ground-based surveys. Their high efficiency in the optical region of the electromagnetic spectrum is one of the most important factors for the use of this detector. In subsection 2.3 we present the CCD and its main characteristics. Throughout the years it has been necessary not only to collect and store the information gathered by these detectors, but also to pre-process the collected raw data,removing errors that naturally arise from the detector’s and electronics’s intrinsic characteristics, as well as from environmental effects. This correction process will later facilitate the consequent job of data analysis done by the science teams. The CHEOPS mission is no exception to this, since a data reduction pipeline, hereafter DRP, has been developed. This pipeline is a software developed in the Python programming language, that will correct the raw images for undesired instrumental and astrophysical signals and then extract the light curve of the target star. The light-curve represents the variation of the flux received from a star with time. It may be used in exoplanet science to study the flux changes created by a planet transiting its host star.