PACOME：用于联合系外行星探测与轨道估计的直接成像观测最优多历元组合
天体物理仪器与方法
2023-11-01 v1 地球与行星天体物理
摘要
通过直接成像进行的系外行星探测与表征需要高对比度与高角分辨率。这些要求通常需要（i）尖端仪器设施，（ii）优化的差分成像以在所寻目标信号中引入多样性，以及（iii）专用处理算法以进一步消除残余恒星泄漏。人们在设计更高效的后处理算法方面已付出大量努力，但由于单独处理各观测历元所引入的多样性不足，其性能在较短角间距处仍受上限制约。我们提出一种新算法，能够通过考虑所寻源跨历元的开普勒轨道运动，组合同一恒星的多次观测，从而建设性叠加其微弱信号。所提算法 PACOME 将 plausible 轨道的探索整合进统计探测与估计形式体系。它扩展至 PACO（一种单历元后处理算法）最大似然框架的多历元组合。我们推导了可靠的多历元探测判据，可从探测概率与虚警概率两方面解释。我们在由 VLT/SPHERE 仪器的 IRDIS 与 IFS 获取的多个数据集上测试了所提算法。借助合成系外行星的注入，我们表明 PACOME 能够探测单历元框架下仍不可探测的源。探测灵敏度的增益最高可达历元数的平方根量级。我们还将 PACOME 应用于宿主四颗已知系外行星的 HR 8799 恒星的一组观测，这些行星以极高信噪比被探测到。此外，其实现高效、快速且完全自动化。
引用
@article{arxiv.2309.08679,
title = {PACOME: Optimal multi-epoch combination of direct imaging observations for joint exoplanet detection and orbit estimation},
author = {Jules Dallant and Maud Langlois and Olivier Flasseur and Éric Thiébaut},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.08679},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in A&A