利用前向模型匹配滤波器改进与评估GPI系外行星巡天的行星灵敏度
地球与行星天体物理
2017-06-21 v1 天体物理仪器与方法
摘要
我们提出了一种新的匹配滤波算法，用于在亮星近旁直接探测点源。首先利用Karhunen-Loève图像处理（KLIP）算法结合角微分成像与光谱微分成像（ADI和SDI）减去恒星点扩散函数（PSF）。通过在图像中每个位置计算PSF的前向模型，将KLIP引起的天体信号畸变纳入匹配滤波模板中。为优化算法性能，我们进行了大量的行星注入与恢复测试，并调整系外行星光谱模板和KLIP降维激进程度，以最大化恢复行星的信噪比（SNR）。结果表明，仅需两个光谱模板即可以最小的SNR损失恢复任何年轻的类木系外行星。我们还开发了一套完整流程，用于点源候选体的自动探测、受试者工作特征（ROC）的计算、基于假阳性的对比度曲线以及完备性等高线。我们以统一方式处理了来自双子座行星成像仪系外行星巡天（GPIES）的330多个数据集，并评估了GPI典型灵敏度随恒星和假想伴星光谱类型的变化关系。该工作首次实现了在巡天尺度上兼顾行星完备率和假阳性率的不同探测算法的比较。我们表明，在相同的假阳性率下，新的前向模型匹配滤波器相比采用高斯PSF模板的传统互相关技术能够探测到暗 的天体。
引用
@article{arxiv.1705.05477,
title = {Improving and Assessing Planet Sensitivity of the GPI Exoplanet Survey with a Forward Model Matched Filter},
author = {Jean-Baptiste Ruffio and Bruce Macintosh and Jason J. Wang and Laurent Pueyo and Eric L. Nielsen and Robert J. De Rosa and Ian Czekala and Mark S. Marley and Pauline Arriaga and Vanessa P. Bailey and Travis Barman and Joanna Bulger and Jeffrey Chilcote and Tara Cotten and Rene Doyon and Gaspard Duchêne and Michael P. Fitzgerald and Katherine B. Follette and Benjamin L. Gerard and Stephen J. Goodsell and James R. Graham and Alexandra Z. Greenbaum and Pascale Hibon and Li-Wei Hung and Patrick Ingraham and Paul Kalas and Quinn Konopacky and James E. Larkin and Jérôme Maire and Franck Marchis and Christian Marois and Stanimir Metchev and Maxwell A. Millar-Blanchaer and Katie M. Morzinski and Rebecca Oppenheimer and David Palmer and Jennifer Patience and Marshall Perrin and Lisa Poyneer and Abhijith Rajan and Julien Rameau and Fredrik T. Rantakyrö and Dmitry Savransky and Adam C. Schneider and Anand Sivaramakrishnan and Inseok Song and Remi Soummer and Sandrine Thomas and J. Kent Wallace and Kimberly Ward-Duong and Sloane Wiktorowicz and Schuyler Wolff},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.05477},
year = {2017}
}
备注
ApJ accepted