SPHERE/IFS 的光谱与角差分成像：各类基于 PCA 的 PSF 减除方法性能评估
天体物理仪器与方法
2021-08-11 v1 地球与行星天体物理
摘要
角差分成像（ADI）与光谱差分成像（SDI）常用于 SPHERE/IFS 仪器所获数据中年轻类木系外行星的直接探测与表征。我们比较了 ADI、SDI 及三种 ADI 与 SDI 组合方法的性能，以探寻何种技术取得最高信噪比（S/N），并分析其性能随积分时间、视场旋转与波长范围的变化。我们分析 SPHERE/IFS 对三颗已知系外行星（即绘架座 β b、波江座 51 b 与 HR 8799 e）的观测，采用五种差分成像技术。我们将数据集拆分为子集以在数据处理前改变各参数。差分成像技术均使用主成分分析（PCA）应用。测试表明，SDI 与 ADI 的组合始终优于单独 ADI，且同时采用 SDI 与 ADI（组合差分成像；CODI）取得最佳结果。积分时间测试显示，分离角大于 0.24 角秒、积分时间超过 10^3 s 的目标受光子噪声限制。视场旋转显示其与 S/N 在旋转至 1 个半高全宽（FWHM）前强相关，此后未观测到 S/N 随视场旋转显著增加。波长范围变化显示更宽波长范围下 S/N 总体提升，但未见明确相关性。相较于常规 ADI，光谱信息对提升 S/N 至关重要。我们的结果表明，CODI 应作为 SPHERE/IFS 搜寻新系外行星的首选处理技术。为优化直接成像观测，视场旋转应超过 1 FWHM 以探测小分离角处系外行星。
引用
@article{arxiv.2106.05278,
title = {Spectral and angular differential imaging with SPHERE/IFS. Assessing the performance of various PCA-based approaches to PSF subtraction},
author = {S. Kiefer and A. J. Bohn and S. P. Quanz and M. Kenworthy and T. Stolker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05278},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in A&A (10 pages, 13 figures, 3 tables)