利用光谱交叉相关与光谱成像的系外行星探测极限：应用于ELT-HARMONI案例的解析模型

高对比度成像与中高光谱分辨率光谱的结合为系外行星的探测与表征提供了新可能。分子映射技术利用行星与恒星光谱之间的差异。传统后处理技术在短角距离处迅速受散斑噪声限制，而该技术有效抑制散斑。其性能取决于多个参数，如恒星星等、自适应光学残余晕、伴星光谱、大气吸收以及望远镜和仪器特性。通过端到端模拟探索此参数空间以预测潜在科学案例并优化未来仪器设计非常耗时，难以得出结论。我们提议为此类分析定义一种高效方法学。推导了信号与噪声估计的显式表达式，并通过与端到端模拟比较进行了验证。它们提供了对仪器依赖性的理解，并有助于针对感兴趣目标讨论最优仪器选择。它们被应用于ELT/HARMONI案例，作为预测各种观测条件下对比度性能的工具。我们确认了分子映射在高对比度探测中的潜力，尤其适用于短距离处的冷行星。我们基于量化估计提供了未来仪器设计权衡的指南。我们讨论了HARMONI观测模式的行星探测性能。虽然它们很好地覆盖了温热系外行星高探测能力所需的适当要求，但延伸至J波段的透射率将是有益的。在光子噪声 regime下，对明亮目标使用分子映射，在50mas处达到几个1E-7的对比度应是可实现的。