通过 SPHERE 与 CRIRES+ 耦合在高光谱分辨率下直接表征年轻巨行星系外行星
摘要
利用高分辨率光谱仪对直接成像系外行星大气的研究表明，其表征主要受限於所研究系外行星位置处恒星晕的噪声。因此，抑制该噪声并分辨谱线的高对比度成像与高光谱分辨率仪器组合可获取更高质量的光谱。我们研究了 VLT 上 SPHERE 与 CRIRES+ 之间提出的 HiRISE 光纤耦合在直接成像行星光谱表征中的性能。利用 HiRISE 端到端模拟，我们确定了在 和 波段已知系外行星分子物种探测的信噪比(S/N)，并与 CRIRES+ 进行比较。我们探究了 HiRISE 作为恒星星等函数的终极探测极限，并量化了不同日冕仪和系统透过率的影响。我们发现，对于像 Pic 或 51 Eri 这样的明亮宿主周围的伴星，HiRISE 大幅优于 CRIRES+。对于 的宿主，我们观测到 HiRISE 在 200 mas 处达到相同 S/N 的伴星观测时间最多缩短 16 倍。更一般地，对于 的宿主，HiRISE 在 50-350 mas 范围内两小时积分时间内性能优于 CRIRES+；对于 的宿主，在 50-700 mas 范围内亦如此。对于像 PDS 70 和 HIP 65426 这样较暗的宿主，未观察到显著改进。我们发现，由于更高的透过率和基于光纤的星光抑制，在表征已知系外行星时不使用日冕仪可获得最佳 S/N。我们证明，系统总透过率实际上是性能的主要驱动因素。最后，我们表明 HiRISE 对亮星的探测极限优于 SPHERE 的最佳探测极限，为表征未来通过其他技术探测到的行星伴星开辟了重大可能性。
引用
@article{arxiv.2009.01841,
title = {Direct characterization of young giant exoplanets at high spectral resolution by coupling SPHERE and CRIRES+},
author = {G. P. P. L. Otten and A. Vigan and E. Muslimov and M. N'Diaye and E. Choquet and U. Seemann and K. Dohlen and M. Houllé and P. Cristofari and M. W. Phillips and Y. Charles and I. Baraffe and J. -L. Beuzit and A. Costille and R. Dorn and M. El Morsy and M. Kasper and M. Lopez and C. Mordasini and R. Pourcelot and A. Reiners and J. -F. Sauvage},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.01841},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 17 figures. 2 tables. Originally accepted for publication in A&A. Revised version after error in sky background was discovered (too high) and corrected in proofing stage. Revisions made in Abstract, Sections 3-6 and Figures 6-12,C1,C2 that address the changes in performance. Resubmitted to A&A