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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

BGLS: A Bayesian formalism for the generalised Lomb-Scargle periodogram

A. Mortier, J. P. S. Faria, C. M. Correia, A. Santerne, N. C. Santos

Resumo
Context. Frequency analyses are very important in astronomy today, not least in the ever-growing field of exoplanets, where short-period signals in stellar radial velocity data are investigated. Periodograms are the main (and powerful) tools for this purpose. However, recovering the correct frequencies and assessing the probability of each frequency is not straightforward.
Aims.
We provide a formalism that is easy to implement in a code, to describe a Bayesian periodogram that includes weights and a constant offset in the data. The relative probability between peaks can be easily calculated with this formalism. We discuss the differences and agreements between the various periodogram formalisms with simulated examples.
Methods.
We used the Bayesian probability theory to describe the probability that a full sine function (including weights derived from the errors on the data values and a constant offset) with a specific frequency is present in the data.
Results.
From the expression for our Baysian generalised Lomb-Scargle periodogram (BGLS), we can easily recover the expression for the non-Bayesian version. In the simulated examples we show that this new formalism recovers the underlying periods better than previous versions. A Python-based code is available for the community.

Palavras chave
methods: data analysis – methods: statistica

Astronomy and Astrophysics
Volume 573, Página A101_1
janeiro 2015

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Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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