色散固定延迟干涉仪在搜寻 M 矮星周围行星中的基本性能

我们提出了一种新方法，用于计算近红外波段色散固定延迟干涉仪（DFDI）在寻找 M 矮星周围系外行星时的基本多普勒测量极限，以服务于未来十年。该方法基于计算 Q 因子，这是 DFDI 产生的条纹光谱中通量归一化多普勒灵敏度的一种度量。我们将 Q 因子计算为光谱分辨率 R、恒星投影自转速度 V sini、恒星有效温度 T_eff 和干涉仪光程差（OPD）的函数。我们还将 DFDI 的 Q 因子与流行的交叉色散阶梯光栅光谱仪方法（直接阶梯光栅（DE）方法）的 Q 因子进行了比较。鉴于红外多普勒测量在一段时间内可能受探测器限制，我们引入了与光子噪声限制的视向速度不确定性直接相关的新的品质函数，以评估 DFDI 和 DE 方法的多普勒性能。我们发现，在探测器资源有限的情况下，DFDI 在波长覆盖和多目标能力方面优于 DE。我们模拟了基于 DFDI 设计的红外系外行星追踪器（IRET）的性能，该仪器正被考虑用于下一代红外多普勒测量。预测的光子噪声限制的视向速度不确定性表明，如果存在的话，IRET 能够探测到附近明亮 M 矮星宜居带内的类地系外行星。我们开发了一种新方法，用于定量估计大气谱线对视向速度不确定性的影响。我们的研究表明，如果能从测量的恒星光谱中去除 99% 的大气谱线强度，就可以达到光子噪声限制的视向速度不确定性。在中等至较低的大气谱线强度去除水平（50% 至 90%）下，最佳视向速度不确定性通常比光子噪声限制的视向速度不确定性大 2-3 倍。