结合角差分成像与精确偏振测量利用 SPHERE/IRDIS 表征年轻巨型系外行星
地球与行星天体物理
2017-10-17 v2 天体物理仪器与方法
摘要
年轻巨型系外行星发出的红外辐射的线偏振度可达百分之几。这种线偏振可以揭示：1) 大气云层和霾层的存在，2) 空间结构，例如云带和旋转压扁，3) 自转轴取向，以及 4) 粒子尺寸和云顶气压。我们引入了一种结合角差分成像（ADI）与精确近红外偏振测量的新型高对比度成像方案，用于表征自发光巨型系外行星。我们在 VLT/SPHERE-IRDIS 上实现了该技术，并开发了相应的观测策略、偏振定标和数据处理方法。通过结合 ADI 和偏振测量，我们能够以极高的信噪比表征可以直接成像的行星。我们使用 IRDIS 的瞳孔跟踪模式，并结合 ADI 和主成分分析来抑制散斑噪声。我们利用 IRDIS 的双光束偏振模式消除严重限制偏振灵敏度的差异效应（平场误差、差异像差和视宁度），从而进一步抑制散斑噪声。为了校正仪器偏振效应，我们应用了描述望远镜和仪器的详细 Mueller 矩阵模型，其绝对偏振精度 。利用该技术，我们观测了 HR 8799 的行星以及（次恒星）伴星 PZ Tel B。遗憾的是，在初步分析中我们未检测到偏振信号。我们估计 HR 8799 行星和 PZ Tel B 的线偏振度的初步 上限分别约为 和 。所实现的亚百分比灵敏度和精度表明，我们的技术通过直接成像偏振测量来表征系外行星具有广阔的前景。
引用
@article{arxiv.1709.07519,
title = {Combining angular differential imaging and accurate polarimetry with SPHERE/IRDIS to characterize young giant exoplanets},
author = {Rob G. van Holstein and Frans Snik and Julien H. Girard and Jozua de Boer and Christian Ginski and Christoph U. Keller and Daphne M. Stam and Jean-Luc Beuzit and David Mouillet and Markus Kasper and Maud Langlois and Alice Zurlo and Remco J. de Kok and Arthur Vigan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.07519},
year = {2017}
}
备注
16 pages, 8 figures, 2 tables; v2: added acknowledgement and corrected two typos