十字准线中：利用 WFIRST 衍射尖峰进行天体测量系外行星探测

WFIRST 将开展一项日冕仪计划，以表征明亮近邻恒星周围行星的大气。当使用 WFIRST 广角相机观测时，这些恒星会使探测器饱和并产生非常强的衍射尖峰。在本文中，我们预测了 WFIRST 通过对高度饱和恒星的衍射尖峰进行定心所能达到的天体测量精度。这一测量原理得到了 WFIRST H4RG 探测器的极大便利，该探测器将多余电荷限制在饱和像素的势阱内。通过采用由遮挡望远镜光圈的单个支撑杆引起的衍射尖峰的简化解析模型，并在 WFIRST 像素尺寸上进行积分，我们利用 Fisher 矩阵形式预测了该方法的性能。我们讨论了模型的有效性，并发现对于 R = 6 或 J = 5 的恒星，单次 100 s 曝光即可实现 10 $\mu$as 的天体测量精度。我们讨论了光学畸变校正和像素级伪影带来的观测限制，这些需要在 10 - 20 $\mu$as 的水平上进行校准，以免主导误差预算。为了抑制这些系统误差，我们建议进行一系列短时间曝光，并至少抖动几百个像素，以达到优于 10 $\mu$as 的单次访问有效天体测量精度。如果能够实现这一点，一个专门的 WFIRST GO 计划将能够探测到几秒差距内恒星周围轨道周期为 1 年的地球质量系外行星，以及周期较短或围绕质量更大或更远恒星的类海王星行星。该计划还将允许对 WFIRST 日冕仪和“遮星器”许多预期的直接成像系外行星目标进行质量测量。