星罩图像中的系外行星探测

星罩（starshade）在望远镜像面中将星光抑制至1E11倍，这对直接成像类地系外行星至关重要。现有最先进的高对比度后处理与信号探测方法专为内冕仪系统所拍图像开发，侧重于消除准静态散斑。这些方法对不存在此类散斑的星罩图像用处不大。本文致力于研究专为星罩图像高效工作而定制的信号处理方法。我们描述了一种用于星罩任务的信号探测方法——广义似然比检验（GLRT），并探讨三个重要问题。首先，即便有星罩提供的光抑制，岩质系外行星因其绝对暗弱在反射光中仍难以探测，GLRT可成功标记这些暗弱行星；此外，GLRT提供行星位置与强度的估计以及探测的理论虚警率。其次，星罩微小形状误差（如花瓣尖截断）可产生难以与真实行星信号区分的伪影；该探测方法可帮助区分行星信号与此类伪影。第三个直接成像问题是系外黄道尘会降低探测性能，我们开发了迭代广义似然比检验以减轻尘埃对图像的影响。此外，我们就如何在探测前将多少张光子计数图像合并为一张叠加图像提供指导，有助于高效利用观测时间。所有方法均在逼真模拟图像上演示。