利用 ELT/HARMONI 高对比度模块对系外行星进行直接成像与光谱观测
地球与行星天体物理
2021-08-11 v1 天体物理仪器与方法
摘要
将高对比度成像与中分辨率光谱相结合已被证明能显著提升系外行星的直接探测能力。HARMONI 是安装在 ESO 的 ELT 上的首批仪器之一，将配备单共轭自适应光学系统以在 H 和 K 波段达到 ELT 的衍射极限、专用于系外行星成像的高对比度模块，以及中分辨率（最高 R = 17 000）光学与近红外积分视场光谱仪。这些系统组合在一起，将在 50 至 400 mas 的分离距上提供前所未有的对比度极限。在本文中，我们评估了 HARMONI 高对比度模块对年轻巨系外行星直接探测的能力。我们使用该仪器的端到端模型，基于真实观测场景与条件模拟观测。我们将这些数据与所谓的“分子映射”技术结合匹配滤波方法进行分析，以将伴星与宿主恒星及大气谱线区分开，并提高行星信号的信噪比。我们在仪器的多种光谱配置下，于对比度高达 16 mag、分离距低至 75 mas 处探测到超过 5-sigma 的行星。我们表明，与基于角差分成像的最先进高对比度成像技术相比，分子映射可探测到暗至多 2.5 mag 的伴星。我们还证明，性能不受宿主恒星光谱类型的强烈影响，并且在 Armazones 最佳三个四分位观测条件下我们达到了相近的灵敏度，这意味着 HARMONI 可在 ELT 60% 至 70% 的望远镜时间内用于近临界观测。最后，我们基于种群合成模型模拟行星，以进一步探索 HARMONI 及其高对比度模块即将打开的参数空间。
引用
@article{arxiv.2104.11251,
title = {Direct imaging and spectroscopy of exoplanets with the ELT/HARMONI high-contrast module},
author = {Mathis Houllé and Arthur Vigan and Alexis Carlotti and Élodie Choquet and Faustine Cantalloube and Mark W. Phillips and Jean-François Sauvage and Noah Schwartz and Gilles P. P. L. Otten and Isabelle Baraffe and Alexandre Emsenhuber and Christoph Mordasini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.11251},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in A&A (14 pages, 9 figures)