The Planet Formation Imager
行星形成成像仪（PFI，www.planetformationimager.org）是下一代红外干涉仪阵列，其主要目标是对附近恒星形成区域中行星形成的活动阶段进行成像。PFI将利用近红外精确条纹跟踪所带来的中红外能力，对暖尘埃排放敏感。L/M波段组合器将对年轻系外行星（及其盘）的热发射特别敏感，具有高光谱分辨率模式，以探测CO和H2O气体的运动学。在本文中，我们给出了PFI的主要科学目标的概述，定义了一个基线PFI架构，可以实现这些目标，在剩余的技术挑战点，并建议今天的活动，这将有助于使行星形成成像设施成为现实。
2018-07-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planet Formation Imager (PFI): science vision and key requirements
行星形成成像仪（PFI）项目旨在为下一代超大望远镜之外的地基光学天文学提供强大的科学视野。我们提出的情况下，需要在角分辨率成像能力的突破，以解开参与行星形成的过程。PFI将被优化，以提供一个完整的人口普查的原行星人口在所有的星心半径和年龄范围从0.1至约1亿年。在这个年龄段，行星系统经历了戏剧性的变化，行星系统的最终结构是确定的。我们的目标是在自然空间尺度上研究行星的诞生，在那里物质被组装，这是形成行星的“希尔球”，并通过测量它们的质量和物理性质来确定原行星的核心。我们的科学工作组已经研究了这些年轻原行星的观测特征以及可能改变系统结构的迁移机制。我们模拟了行星在盘中留下的印记，并研究了PFI如何彻底改变从系外行星到河外科学的领域。在这篇文章中，我们概述了PFI的关键科学驱动因素，并讨论了指导技术选择、选址和潜在科学/技术权衡的要求。
2016-08-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Architecture design study and technology roadmap for the Planet Formation Imager (PFI)
行星形成成像仪（PFI）项目已经成立了一个技术工作组（TWG），以探索可能的设施架构，以满足PFI的主要科学目标，即在附近的恒星形成区域原位成像行星形成。在太阳系尺度上对尘埃排放敏感和解决形成巨行星周围的希尔球的目标可以通过热红外中的亚毫弧秒成像来最好地实现。利用8-13微米的大气窗口，一个大约有20个孔径（包括10公里基线）的地基长基线干涉仪将具有必要的分辨率，可以对金牛座T金牛座盘的0.1毫角秒（0.014 AU）结构进行成像。即使使用大型望远镜，该阵列也不会具有直接跟踪我们主要目标的中红外条纹的灵敏度，并且需要近红外条纹跟踪系统。虽然使用现代中红外激光梳技术的外差架构仍然是一个有竞争力的选择（特别是对于有趣的24和40μm大气窗口），但PFI科学工作组（SWG）对CO/H2O振动水平的3-5μm观测的优先级推动了TWG需要使用潜在冷却光学器件的真空管道光束传输。我们在这里提出了一个模拟的L-和N-波段PFI观测的一个现实的4行星盘模拟的初步研究，发现21 × 2.5米PFI可以很容易地发现吸积原行星在L和N-波段，但只能看到非吸积行星在L波段。（摘要见PDF）
2016-08-16 astro-ph.IM
A Dispersed Heterodyne Design for the Planet Formation Imager (PFI)
行星形成成像仪（PFI）是一个未来世界的设施，将图像的行星形成的过程。它将具有足够的角分辨率和灵敏度，以解析在附近恒星形成区围绕太阳型恒星运行的新形成的巨行星周围的希尔球结构。我们提出了一个概念，这种设计包括27个或更多的4米望远镜与公里基线饲料中红外光谱仪星光与频率梳激光混合。条纹跟踪将在H波段使用光纤馈送的直接检测干涉仪进行，这意味着所有光束传输都是由通信波段光纤完成的。虽然外差干涉测量法通常具有比直接检测干涉测量法更低的信噪比，但是它对于利用许多分辨率元件对视场进行成像具有优势，因为直接检测中的信号必须以许多方式分离，而外差干涉测量法中的信号可以在组合每个基线对之前被放大。我们比较了这种设计的性能和成本信封一个可比的直接检测设计。
2014-07-25 astro-ph.IM
Planet Formation Imager (PFI): Introduction and Technical Considerations
复杂的非线性和动态过程是行星形成过程的核心。通过数值模拟和基本的观测限制，行星形成的基础知识现在正成为焦点。在一定波长范围内的高分辨率成像将使我们能够一瞥我们自己的太阳系的过去，并为预测行星系统架构提供一个强大的理论框架，该框架围绕着一系列被具有多种初始条件的圆盘包围的恒星。只有长基线干涉测量术才能提供所需的角分辨率和波长覆盖范围，以达到这些目标，我们从这里开始我们的规划工作。"行星形成成像仪"项目的目的是为建造一个新的近/中红外干涉测量设施制定路线图，该设施将得到优化，以揭示行星形成的所有主要阶段，从最初的尘埃凝结、间隙形成、过渡盘的演变、行星胚胎的质量吸积到最终的盘分散。PFI将能够在前100 Myrs期间探测到冷却的新形成的行星本身的排放，从而开启光谱研究，并为行星结构的早期动力学历史提供充满活力的视角。在这里，我们介绍了行星形成成像仪（PFI）项目（www.example.com），并给出了初步的想法，可能的设施架构和技术进步，将需要满足具有挑战性的顶级科学要求。
2014-07-25 astro-ph.IM
Cophasing the Planet Formation Imager
行星形成成像仪（PFI）是一个非常大的光学干涉仪项目，旨在获得行星形成过程的图像，其尺度小到巨型系外行星的希尔球。它的主要科学仪器将在热红外线下工作，但它将在近红外线下同相工作，这也需要一些科学成像能力。PFI成像和分辨率规格意味着12至20个孔径和基线的阵列高达几公里，在近红外相干幅度高达10。本文讨论了各种同相结构和相应的最小直径的个别孔径，这是主要因素的PFI成本估计。从全球分析成对条纹传感器的可能组合，我们表明，在目前的干涉仪中使用的传统方法意味着使用过大的望远镜，我们指出的创新策略，将允许建设PFI与负担得起的孔径小于2米的直径。具有最佳潜力的方法似乎是基于“双光束空间滤波器”的分级条纹跟踪，其使相邻望远镜对与双望远镜条纹跟踪器的所有效率同相，并且将大部分通量传输，就好像它是由独特的单模孔径产生的一样，以同相成对的孔径，然后成对的孔径组。我们还考虑适应PFI的更传统的方法，如重力像条纹跟踪器或单个或多个链的2T条纹跟踪器的组合。
2016-10-26 astro-ph.IM
Shaped pupil design for the Gemini Planet Imager
双子座行星成像仪（Gemini Planet Imager，GPI）是为双子座南望远镜设计的一种仪器，用于在红外线下拍摄年轻的小行星。为了达到所需的高对比度，它采用了一个变迹的瞳孔Lyot日冕（APLC）来去除大部分的星光。目前的设计使用部分传输切趾器的瞳孔，我们研究使用的二进制切趾的形式，星形瞳孔，并提出了一种设计，可以实现可比的性能，以及一系列的设计准则，用于创建形状的瞳孔版本的APLC在其他系统。
2009-05-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations II: Detector Performance and Calibration
双子座行星成像仪是一台新投入使用的设施仪器，旨在测量太阳附近年轻太阳系外行星的近红外光谱，并获得星周盘的成像偏振测量。GPI的科学仪器是一个积分场摄谱仪，它使用了带有SIDECAR ASIC读出系统的HAWAII-2 RG探测器。本文介绍了GPI数据简化管道执行的探测器表征和校准，以补偿包括坏/热/冷像素、持久性、非线性、振动引起的颤噪和相关读取噪声在内的影响。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations VII: On-Sky Polarimetric Performance of the Gemini Planet Imager
我们目前的天空偏振观测与双子座行星成像仪（GPI）在直卡塞格伦焦点双子座南8米望远镜。观测偏振校准星，范围从几乎非偏振到强偏振，使望远镜和仪器偏振相结合的确定。我们发现斯托克斯$I$到仪器坐标系中的线偏振和圆偏振的转换是$I \rightarrow (Q_{\rm IP}, U_{\rm IP}, P_{\rm IP}, V_{\rm IP}) = (-0.037 \pm 0.010\%, +0.4338 \pm 0.0075\%, 0.4354 \pm 0.0075\%, -6.64 \pm 0.56\%)$。这种仪器偏振的精确测量使$\sim 0.1\%$能够绝对准确地测量线性偏振，这与GPI的高对比度一起，将使GPI能够以前所未有的细节探索来自星周盘的散射光，对一系列其他天体进行观测，甚至可能研究来自年轻系外行星的偏振热发射。对非偏振标准恒星的观测也让我们量化GPI的差分偏振测量模式对恒星PSF晕的抑制程度。我们表明，GPI偏振测量实现了取消非偏振星光的因素为100-200，达到光子噪声极限的灵敏度拱星散射光的所有，但最小的分离，仪器偏振校准目前设置的限制。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations III: Empirical Measurement Methods and Applications of High-Resolution Microlens PSFs
新投入使用的双子座行星成像仪（GPI）结合了极端的自适应光学、先进的日冕仪、精确的波前控制和基于小透镜的积分场光谱仪（IFS），可以测量0.9-2.5微米之间的年轻太阳系外巨行星的光谱。每个GPI探测器图像，当在光谱模型中时，由约37，000个微光谱组成，这些微光谱在空间方向上被欠采样或临界采样。本文介绍了如何获得高分辨率的微透镜PSF，并讨论了它们在增强波长校准，弯曲补偿和光谱提取中的用途。这种方法通常适用于任何基于小透镜的积分场摄谱仪，包括拟议的未来仪器概念的空间任务。
2014-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Keck Planet Imager and Characterizer: Phase I fiber injection unit early performance and commissioning
Keck Planet Imager and Characterizer（KPIC）是Keck II自适应光学系统和仪器套件的升级版，旨在提高巨型系外行星的直接成像和高分辨率光谱表征能力。KPIC第一阶段包括一个光纤注入单元（FIU）下游的一个新的金字塔波前传感器，耦合行星光到单模光纤馈入NIRSPEC，凯克的高分辨率红外光谱仪。这使得直接成像的系外行星的高色散光谱（HDS）能够以更小的间隔和更高的对比度，提高我们对这些物体的光谱表征能力。在这里，我们报告了KPIC第一阶段FIU调试的性能结果，包括对仪器的吞吐量、稳定性和灵敏度的分析。
2020-12-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterization of the Atmospheric Dispersion Corrector of the Gemini Planet Imager
大气色散校正器（ADC）使用双棱镜布置来抵消由大气在非零天顶距处引入的垂直色散。安装在双子座行星成像仪（GPI）上的ADC于2012年8月首次进行测试，当时仪器还在实验室中。GPI于2013年8月安装在双子座南望远镜上，并于当年11月11日晚些时候首次出现。在本文中，我们给出了一个概述的特点和性能的ADC单元在实验室和天空，以及其控制软件的结构。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager integration to the Gemini South telescope software environment
Gemini Planet Imager是一种极端的AO仪器，具有在Y，J，H和K波段工作的积分场摄谱仪（IFS）。双子座望远镜和GPI仪器都是非常复杂的复杂系统。我们的目标是，组合望远镜和仪器系统可以由一个观察员操作仪器，一个操作员控制望远镜和仪器的光采集。这需要两个系统之间的平滑集成和易于操作的控制界面。我们讨论的软件和硬件接口的定义，其实施和测试，以及仪器与望远镜环境的集成。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Automated Alignment and On-Sky Performance of the Gemini Planet Imager Coronagraph
双子座行星成像仪（GPI）是下一代设施仪器，目前正在双子座南天文台投入使用。GPI结合了一个极端的自适应光学系统和积分场摄谱仪（IFS）与变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC），产生了前所未有的直接成像和光谱表征太阳系外行星的能力。GPI的$10^{-7}$对比度的操作目标要求日冕仪的各种元件（两个光瞳掩模和一个焦平面掩模）之间非常精确的对准，并对整个仪器的光束路径进行主动控制。在这里，我们描述了用于自动对齐GPI并在整个科学观察过程中保持对齐的技术。我们讨论的特殊挑战，保持精确的对齐卡塞格伦安装的仪器和策略，我们已经开发，使GPI实现高对比度，即使在恶劣的条件下看到。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager One Button Approach
双子座行星成像仪（GPI）是一个“极端”的自适应光学日冕系统，现在在智利的双子座南望远镜上。该文书由三个不同的系统组成，这些系统在历史上一直是独立的文书。这些系统是极端的自适应光学系统，具有可变形反射镜，包括高阶64 x64元件MEMS系统;科学仪器，这是一个近红外积分场光谱仪;和校准系统，一个精密的红外波前传感器，也拥有关键的日冕组件。每个系统协调需要精确计时的行动。天文台负责启动这些操作，并且通常在独立系统之间异步完成。尽管如此复杂，我们还是努力提供一个尽可能接近一键方法的界面。本文将介绍这些系统的内部和外部通过观测站的顺序。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations IX: Least-Squares Inversion Flux Extraction
Gemini Planet Imager（GPI）是一种仪器，设计用于使用高对比度自适应光学和基于小透镜的积分场摄谱仪直接对0.9至2.5微米（$YJHK$红外波段）的行星和星周盘成像。我们开发了一种基于最小二乘法的提取算法，同时解开光谱和系统噪声的贡献。我们利用两种方法来调整GPI光学器件的弯曲效应，其移动入射到检测器上的光的位置。第一种方法是重复提取以实现最小残差，第二种方法是在迭代提取步骤中将检测器图像与模型图像互相关以确定偏移。到目前为止，该过程通过减少莫尔图案对立方体提取进行了明确的质量改进。与之前的像素精度相比，还改进了用于查找挠曲偏移的自动例程，其对于$\sim0.5$像素精度是可靠的。在实施到GPI管道之前，将进行进一步的测试和优化。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
The vortex fiber nulling mode of the Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC)
Keck Planet Imager and Characterizer（KPIC）是Keck II自适应光学系统的升级版，该系统包括一个有源光纤注入单元（FIU），用于有效地将来自系外行星的光路由到高分辨率光谱仪NIRSPEC。到2019年底，我们将增加一套新的日冕模式以及高阶变形镜。其中一种模式，在$K$波段（2. 2 $μm$）工作，将是第一个进入天空的涡流光纤零化器。涡旋纤维零化（VFN）是一种新的干涉方法，用于抑制星光，以便在传统日冕系统无法达到的角分离处光谱表征系外行星。$6\times10^{-5}$在635 nm激光中的单色星光抑制已经在实验室的VFN试验台上得到了证明。多色实验正在进行中，$<5\times10^{-4}$和$\sim5\%$的耦合效率已分别为恒星和行星在10%带宽的光。在这里，我们描述了这些实验，新的KPIC VFN模式，并使用实际的参数确定在KPIC调试期间完成的天空测试，这种模式的预期性能。
2019-09-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Gemini Planet Imager: First Light
双子座行星成像仪（GPI）是一个专门用于直接成像和光谱表征太阳系外行星的设施。它结合了一个非常高阶的自适应光学系统，一个衍射抑制日冕，和一个积分场光谱仪具有低光谱分辨率，但高空间分辨率。GPI的每一个方面都经过了调整，以便对明亮恒星附近的微弱行星具有最大的灵敏度。在第一次光观测期间，我们获得了估计的H带Strehl比为0.89，并且在0.75弧秒处获得了$10^6$和在0.35弧秒处获得了$10^5$的5 σ对比度。对美如画β的观测清楚地发现了行星美如画β b，在一次60秒的曝光中，只有最少的后处理。在$434 \pm 6$毫角秒和位置角$211.8 \pm 0.5$度的间隔处观察到β Picaib。拟合开普勒轨道的β Pic b使用新的位置与以前的天体测量给出了一个因素的三个改善，在大多数参数比以前的解决方案。这颗行星的轨道半长轴为$9.0^{+0.8}_{-0.4}$ AU，与先前已知的6 AU小行星带的3：2共振，并与内部翘曲盘对齐。这些观测给出了2017年底行星过境的4%后验概率。
2014-03-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations VIII: Characterization and Role of Satellite Spots
双子座行星成像仪（GPI）结合了极端的自适应光学，积分场摄谱仪和高性能日冕仪，以直接在近红外成像太阳系外行星。由于日冕物质阻挡了大部分来自恒星的光线，因此无法直接测量宿主恒星的性质。取而代之的是，由光瞳平面中的正方形网格衍射产生的卫星斑点可以用来定位恒星并提取其光谱。我们描述的技术实施到GPI数据简化管道测量的卫星斑点的属性，并讨论了重建的天体测量和光度计的掩星的精度。我们发现在$H$波段数据立方体中卫星点的天体测量精度为$0.05$像素，并且当单个卫星点具有$> 20$的信噪比（SNR）时是最好的。在卫星斑分光光度法中，我们发现卫星斑的总通量对$\sim 7\%$是稳定的，并与中心恒星亮度成线性比例，卫星斑光谱的形状在$2\%$水平上变化。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet imager Observational Calibrations X: Non-Redundant Masking on GPI
Gemini Planet Imager（GPI）Extreme自适应光学Coronograph包含干涉模式：在其光瞳轮中的10孔非冗余掩模（NRM）。GPI在$Y, J, H$和$K$波段工作，使用积分场单元摄谱仪（IFS）获得每个图像像素的光谱数据。GPI上的NRM能够在中等对比度下以半分辨率元件内部工作角成像，探测日冕斑点后面的区域。NRM PSF的精细功能可以提供对板刻度的可靠检查，同时还可以作为光谱标准校准器的衰减器，否则会使整个瞳孔饱和。NRM调试数据提供关于光学器件中的波前误差以及自适应光学控制的操作的细节，而无需来自校准系统的指向控制。我们比较实验室和天空的结果，以评估系统的仪器性能，并检查在连续曝光的稳定性数据。我们讨论了早期的天空性能，比较图像集成和测试与第一个天空图像，并演示解决一个已知的二进制。我们讨论了自然资源管理的现状和对未来科学的启示。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations IV: Wavelength Calibration and Flexure Correction for the Integral Field Spectrograph
我们提出了基于小透镜的积分场光谱仪（IFS），作为双子座行星成像仪（GPI）的科学仪器的波长校准。GPI IFS具有2.7”x 2.7”的视场和190 x 190的小透镜阵列（14.3质量/小透镜），工作在$Y$、$J$、$H$和$K$波段，光谱分辨率范围为$R$ $\sim$ 35至78。由于整个视场的变化，为每个小透镜确定唯一的波长解决方案，其特征在于二维位置、光谱色散和光谱相对于检测器轴的旋转。四个自由参数拟合使用约束Levenberg-Marquardt最小二乘最小化算法，其将单个小透镜的弧光灯光谱与模拟的弧光灯光谱进行比较。这种方法能够使用Gemini的设施校准灯单元GCAL在GPI IFS探测器上测量优于1/10像素的光谱位置，与早期方法相比提高了光谱提取精度。使用这样的波长校准，我们已经测量了如何改变天顶距光谱仪的内部弯曲移动检测器上的光谱。我们描述的方法来补偿这些变化时，组装数据立方体从使用GPI的天空观测。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Planetary Systems Imager Adaptive Optics System: An Initial Optical Design and Performance Analysis Tools for the PSI-Red AO System
行星系统成像仪（PSI）是一种用于30米望远镜（TMT）的仪器，它为高对比度科学优化的多波长仪器套件提供了极端的自适应光学（AO）校正。PSI具有广泛的能力，涵盖成像，偏振测量，积分场光谱学和0.6-5微米的高分辨率光谱学，具有10微米的潜在通道，将使系外行星形成和演化领域的突破性科学成为可能。在这里，我们提出了一个初步的光学设计和性能分析工具集的2-5微米组件的PSI AO系统，它必须提供必要的波前质量，以支持红外高对比度的科学案例。PSI-AO是一个两级系统，初始可变形镜和红外波前传感器为所有PSI科学仪器提供共同的波前校正，然后是将“PSI-Red”（2-5微米）与“PSI-Blue”（0.5-1.8微米）分开的分色。为了满足可见波长高对比度科学的需求，PSI-Blue臂将包括第二个可变形反射镜和可见波长波前传感器。除了PSI-Red AO系统的初始光学设计外，我们还提出了一套初步的端到端AO模拟工具，在未来的工作中，这些工具将用于演示PSI-Red可实现的行星与恒星的对比度。
2021-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterization of lemniscate atmospheric aberrations in Gemini Planet Imager data
为了研究大气视宁度对自适应光学成像系统的影响，建立了一个模拟大气视宁度影响的半解析框架。仿真结果表明，由于伺服滞后引起的孔径补偿相位误差具有与风传播方向正交的优先方向，当傅立叶变换到像平面上时，沿风向呈现其特征双纽线形状。我们开发了一个度量，以量化的分数标准偏差的影响，这种像差在一个环中心周围的PSF，并使用望远镜指向相关的大气模型，NOAA GFS的数据与这种效果。我们的结果表明，高度为100-200 hPa（相当于海拔10-15 km）的急流与强蝴蝶高度相关（13.2 $σ$），而地面风和其他层或多或少不相关。
2018-07-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Large collaboration in observational astronomy: the Gemini Planet Imager exoplanet survey case
Gemini Planet Imager（GPI）是为Gemini天文台建造的下一代高对比度成像仪。GPI系外行星调查（GPIES）联盟由来自北美、南美和欧洲28个机构的102名研究人员组成。2014年11月，我们开始寻找年轻的木星行星和碎片盘。在本文中，我们讨论了我们如何协调这个庞大的团队所做的工作，以提高该运动的技术和科学生产力，并描述了我们学到的经验教训，可能是有用的，为未来的仪器为基础的天文调查。GPIES的成功主要在于其分散的结构，明确的政策定义，由每个成员签署，以及大量使用现代工具进行通信，交换信息和处理数据。
2016-09-27 astro-ph.IM
The Integral Field Spectrograph for the Gemini Planet Imager
双子座行星成像仪（Gemini Planet Imager，GPI）是一个复杂的光学系统，旨在直接探测年轻行星在其宿主恒星两角秒内的自我发射。采用先进的自适应光学系统和切趾日冕物质流抑制星光后，焦平面上主要的残余污染是大气散斑和光学表面散斑。由于散斑在本质上是衍射的，它们在场中的位置强烈地依赖于波长，而实际的伴星将保持固定的距离。通过比较同时拍摄的不同波长的多张图像，我们可以冻结散斑图案并提取行星光，增加一个数量级的对比度。为了实现20%的带通，足以执行散斑抑制，并观察整个两个角秒的视野在衍射极限采样，我们设计并建立了一个积分场光谱仪具有极低的波前误差，几乎没有色差。光谱仪是完全低温的，工作波长范围为1至2.4微米，有五个可选的过滤器。棱镜用于在主检测波段产生45的光谱分辨率并保持高通量。基于Keck的OSIRIS光谱仪，我们选择使用基于小透镜的光谱仪来实现约25 nm的均方根波前误差。超过36，000个光谱被同时拍摄，并重新组装成具有大约192x192空间元素的图像立方体，包含11到20个光谱通道。在双极化测量中，可以用沃拉斯顿棱镜代替主色散棱镜。光谱仪还具有用于对准和校准的光瞳观察模式。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations V: Astrometry and Distortion
我们提出的双子座行星成像仪（GPI）的实验室和天空天体测量特性的结果。该表征包括积分场光谱仪（IFS）的像素尺度的测量、探测器相对于北的位置以及光学失真。这三个量中的两个（像素尺度和失真）是在实验室中使用两个透明的斑点网格测量的，一个是正方形图案，另一个是随机图案。利用GPI自适应光学系统中的人造星单元（ASU）的微小运动，估算了实验室中的像素尺度。在天空中，像素尺度和北角是使用许多已知的二元或多元系统和太阳系物体来确定的，其中一个子样本在凯克天文台进行了同步测量。我们目前对GPI像素尺度的估计是14.14 $\pm$ 0.01毫秒/像素，北向角是-1.00 $\pm$ 0.03 $°$。失真被示出为是小的，在视场上具有0.26像素的平均位置残差，并且使用5阶多项式进行校正。我们还介绍了GPI系外行星巡天（GPIES）的蒙特卡罗模拟结果，假设GPI达到~1毫角秒的相对天体测量精度。我们发现，有了这样的精度，我们将能够限制所有探测到的行星的偏心率，并可能确定广泛分离的木星的基本偏心率分布。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Status of the Keck Planet Imager and Characterizer Phase II Development
凯克行星成像仪和表征仪包括对凯克II自适应光学系统和仪器套件的一系列升级，以分别提高设施仪器NIRC2和NIRSPEC的直接成像和高分辨率光谱能力。KPIC的第一阶段包括一个近红外金字塔波前传感器和一个光纤注入单元（FIU），以向NIRSPEC提供单模光纤，这些设备已经安装，目前正在调试中。KPIC将首次实现直接成像系外行星的高色散日冕测量（HDC），与直接成像相比，提供了潜在的改进检测意义和光谱表征能力。在有利的情况下，多普勒成像，自旋测量和分子映射也是可能的。这一科学目标推动了KPIC第二阶段的发展，该阶段计划于2020年初部署。第二阶段优化系统的吞吐量和对比度，使用各种额外的子模块，包括952元素可变形反射镜，相位诱导振幅变迹透镜，大气色散补偿器，多个日冕仪，泽尼克波前传感器，和多个科学端口。加州理工学院的系外行星技术实验室正在建造一个测试平台，以便在KPIC第二阶段部署到Keck之前表征和测试每个子模块的设计。本文概述了第二阶段的设计和实验室测试的结果报告。
2019-09-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analyzing the Atmospheric Dispersion Correction of the Gemini Planet Imager: residual dispersion above design requirements
本研究分析双子星行星成像仪大气色散校正器残余色散超标的原因，发现模型低估湿度影响、H波段欠校正及J波段棱镜取向偏差导致问题，并提出更准确的空气折射率近似公式以提升系外行星探测能力。
2024-04-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations I: Overview of the GPI Data Reduction Pipeline
双子座行星成像仪（GPI）的科学仪器是红外积分场摄谱仪/偏振仪（IFS）。积分场光谱仪在科学上是强大的，但需要复杂的数据处理系统。为了使GPI实现其系外行星和盘表征的科学目标，IFS数据必须通过广泛的双子座社区使用的灵活软件，在光谱和偏振模式下重建成高质量的天体测量和光度测量准确的数据管。GPI仪器团队为满足这些需求而开发的数据简化管道在GPI调试后现已公开可用。本文是系列文章的第一篇，提供了GPI数据简化的广泛概述，总结了关键步骤，并介绍了整体软件框架和实现。随后的论文更详细地描述了校准GPI数据所需的算法。GPI数据简化管道是开源的，可从planetimager.org获得，并将在仪器的整个生命周期中继续增强。它实现了一套广泛的任务基元，可以将其组装成还原配方，以生成可用于科学分析的校准数据集。支持角度、光谱和偏振差分成像。图形化工具可自动生成和编辑配方，集成的校准数据库可管理参考文件，为高对比度成像定制的交互式数据查看器可用于探索和操作数据。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations VI: Photometric and Spectroscopic Calibration for the Integral Field Spectrograph
双子座行星成像仪（GPI）是双子座天文台的一种新设备，旨在直接探测和表征太阳附近恒星周围的行星和碎片盘。除了其极端的自适应光学和电晕图形系统，使访问高角分辨率和高对比度成像能力，GPI包含一个积分场摄谱仪提供低分辨率光谱在五个波段之间的0.95和2.5 $μ$ m。本文介绍了GPI科学数据的分光光度校准所需的处理步骤和必要的校准文件。基于白矮星HD 8049 B的定标观测，我们估计GPI观测光谱的系统误差小于5%。在日冕GPI观测中，被遮蔽的恒星和基准卫星点的通量比，需要估计目标和任何分辨出的伴星之间的星等差，在$H$波段中测量，在实验室测量中为$Δm = 9.23\pm0.06$，在天空观测中为$Δm = 9.39\pm 0.11$。还提供了$Y$、$J$、$K1$和$K2$过滤器的实验室测量结果。还在每个光度通带测量了GPI、双子座南和地球大气的总通量，在非日冕模式下，$H$ -波段的典型通量为18%，在可获得观测的六个月期间观察到一些变化。我们还报告正在进行的开发和改进的数据立方体提取算法。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Fringing analysis and forward modeling of Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) spectra
针对KPIC光谱中条纹噪声主导系统误差的问题，通过识别三个条纹来源并应用Fabry-Perot腔模型，结合对内部透射光学元件的楔形处理，将残差幅度降低了10倍。
2025-08-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Automated data processing architecture for the Gemini Planet Imager Exoplanet Survey
双子座行星成像仪系外行星巡天（GPIES）是一项对600颗恒星进行的多年直接成像巡天，旨在发现和描述年轻的木星系外行星及其环境。我们开发了一个自动化的数据架构，统一处理和索引与调查有关的所有数据。一个自动化和灵活的数据处理框架，我们称之为Data Cruncher，将多个数据简化管道结合在一起，以处理GPIES采集的所有光谱，偏振和校准数据。在没有人为干预的情况下，在获取数据后不到一小时就可以提供经过充分简化和校准的数据产品，以加快对潜在感兴趣物体的后续行动。数据压缩器可以在超级计算机上运行，在一天内重新处理所有GPIES数据，因为我们对数据简化管道进行了改进。后端MySQL数据库索引所有文件，这些文件同步到云，前端Web服务器允许轻松浏览与GPIES相关的所有文件。为了帮助观察者，快速查看显示器在实时处理时显示减少的数据，Slack上的聊天机器人发布观察信息以及减少的数据产品。GPIES自动化数据处理架构减少了我们的工作量，提供了实时数据简化，优化了我们的观测策略，并维护了一个均匀简化的数据集，以研究行星的出现和仪器性能。
2018-01-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Resolving the HD 100546 Protoplanetary System with the Gemini Planet Imager: Evidence for Multiple Forming, Accreting Planets
我们报告双子座行星成像仪H波段高对比度成像/积分场光谱学和偏振的HD 100546，一个10 $Myr$-老的早期型恒星最近证实主机热红外明亮（超）木星原行星在宽分离，HD 100546 b。我们在偏振光中解析了圆盘内腔，恢复了热红外（IR）亮臂，并确定了一个额外的旋臂。我们很容易恢复HD 100546 b，并表明它的大部分发射起源于一个未解决的，点源。HD 100546 b的红外线颜色可能比褐矮星更红，在性质上类似于年轻的云状超木星行星，但这些颜色可能表明HD 100546 b仍在从环行星际盘吸积物质。此外，我们在$r_{proj}$ $\sim$ 14天文单位处发现了第二个点源样峰，它位于盘壁内侧或内侧，与10 - 20 $M_{J}$候选第二颗原行星--"HD 100546 c"--一致，位于盘的弱偏振区域内，但沿着热红外明亮旋臂的延伸。或者，这是同样合理的，这一特点是一个弱偏振，但局部明亮的区域内磁盘壁。在接下来的2年里，对这一特征的天体测量监测和发射谱线测量可以确认它作为原行星的状态，旋转盘热点可能是原行星的路标，或者是盘内的固定发射源。
2015-11-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Upgrading the Gemini Planet Imager: GPI 2.0
双子座行星成像仪（Gemini Planet Imager，GPI）是位于双子座南部的专用高对比度成像设施，旨在直接探测和表征年轻的木星质量系外行星。2019年，Gemini正在考虑将GPI从Gemini South转移到Gemini North。对GPI的竣工性能的分析突出了其检测能力的几个关键改进领域，同时利用其作为设施级仪器的现有能力。我们提出了建议的升级，其中包括金字塔波前传感器，宽带低光谱分辨率棱镜和新的切趾光瞳Lyot日冕仪设计，所有这些都将提高目前的科学能力，同时使新的科学计划。
2018-07-18 astro-ph.IM
The Gemini Planet Imager: Looking back over five years and forward to the future
双子座行星成像仪（GPI）是一种为太阳系外行星光谱学设计的日冕自适应光学仪器，于2013年首次亮相[13]。五年后，GPI已经观测了500多颗恒星，产生了大量的科学图像和相关的遥测数据库，可以进行分析以确定性能预测。我们将总结空中性能和经验教训。决定亮星对比度性能的两个最重要的因素是大气相干时间和圆顶视宁度的存在。随着可能的移动到双子座北，我们正在计划潜在的升级，包括一个基于传感器的AO系统与预测控制;我们将总结升级选项和科学，他们将使。
2018-07-18 astro-ph.IM
The high-contrast performance of the Keck Planet Imager and Characterizer
本研究利用四年在轨数据测量凯克II升级项目KPIC的高对比度性能，明确其不同角距离下的对比度水平、噪声限制因素及校正后效果，为系外行星高分辨率光谱观测提供支撑。
2024-06-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Atmospheric characterization of Proxima b by coupling the Sphere high-contrast imager to the Espresso spectrograph
上下文温和的地球质量行星Proxima b是距离地球最近的系外行星，可能是我们在太阳系外寻找生命的最佳机会。目的。我们的目标是直接探测Proxima b，并通过空间分辨行星并获得高分辨率反射光谱来表征其大气层。方法.我们建议开发SPHERE高对比度成像仪和新的ESTERO光谱仪之间的耦合接口，两者都安装在ESO VLT。比邻星b和它的主星之间的角距为37质量，需要使用8.2米的望远镜使用可见光波长来空间分辨这颗行星。据估计，Proxima b的行星与恒星的反射光对比度约为10^-7，单用SPHERE探测它极具挑战性。然而，将SPHERE的~10^3-10^4对比度增强与ESTERO的高光谱分辨率相结合，可以揭示行星的光谱特征，并将它们与恒星的光谱特征分开。结果我们发现，对SPHERE和ESTERO进行重大但现实的升级将使对行星的5-sigma检测成为可能，并在20-40个望远镜时间的夜晚测量其真实质量和质量，假设类似地球的大气成分。此外，还可以探测627、686和760 nm处的O2谱带，717 nm处的水蒸气谱带和715 nm处的甲烷谱带。特别是，3.6西格玛探测O2可以在大约60个夜晚的望远镜时间。考虑到该行星的最佳可观测性条件，这些观测需要在3年内进行。结论. Proxima b的存在和SPHERE-ESSENO的协同作用代表了在不久的将来探测系外行星生物特征的独特机会。这也…
2017-01-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Polarized Light Imaging of the HD 142527 Transition Disk with the Gemini Planet Imager: Dust around the Close-in Companion
当巨行星形成时，它们通过吸积气体和尘埃而成长。HD 142527是一颗年轻的恒星，它提供了这一过程的放大视图。它有一个广泛的，不对称的气体和尘埃环超过\about 100 AU和一个广泛的内部差距。在这个间隙中，一个低质量的伴星围绕主星运行，距离只有\about 12天文单位，主星和次级恒星都在吸积气体。为了直接探测这种吸积气体的尘埃对应物，我们用双子座行星成像仪在$Y$波段（0.95-1.14 \microns）的偏振光下观测了HD 142527。我们清楚地检测到伴星的总强度，并表明它的位置和测光一般与预期值一致。我们还检测到一个点源偏振光，可能是空间分离的\about几个AU的总强度的同伴的位置。这表明尘埃很可能落在伴星上或围绕伴星运行。考虑到来自这颗尘埃的散射光可能对先前报道的伴星测光有贡献，目前的质量极限应该只被视为上限。如果伴星附近的尘埃最终被证实是空间分离的，这个系统将类似于LkCa 15周围过渡盘间隙内的年轻行星系统的放大版本。
2014-07-25 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
On-sky performance during verification and commissioning of the Gemini Planet Imager's adaptive optics system
Gemini Planet Imager仪器的自适应光学（AO）子系统是专门为促进高对比度成像而设计的。它具有几项新技术，包括傅里叶变换的计算效率波前重建，每8秒的模式增益优化，以及空间滤波波前传感器。它还使用线性二次高斯（LQG）控制器（又名卡尔曼滤波器）进行指向和聚焦。我们展示了从2013年12月到2014年5月的验证和调试运行的空中性能结果。有效的重构和模态增益优化按设计进行。LQG控制器可有效消除振动。空间滤波器可以去除混叠，但由于稳定性问题，我们通常使用尺寸超过60%的空间滤波器。
2014-07-08 astro-ph.IM
On-sky vibration environment for the Gemini Planet Imager and mitigation effort
双子座行星成像仪（GPI）进入天空调试，并于2013年11月在双子座南（GS）望远镜首次亮相。GPI是一种极端的自适应光学（XAO），高对比度成像仪和积分场光谱仪，致力于直接探测热系外行星，直到木星质量。变迹光瞳Lyot日冕仪的性能主要取决于残余波前误差（设计目标为60 nm RMS，5 mas RMS倾斜/倾斜），因此对Gemini仪器套件的振动（内部或外部）最敏感。过度振动可以通过各种方法来减轻，例如在仪器或望远镜结构处的被动或主动阻尼，或者使用AO控制回路对特定频率进行卡尔曼滤波。了解振动的来源、幅度和影响是缓解的关键。本文概述了相关的调查的基础上的仪器数据（GPI AO模块），以及外部数据的加速度计传感器放置在不同位置的GS望远镜结构。我们报告相关的缓解工作的状态，并提出相应的结果。
2014-07-29 astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibrations XIV: Polarimetric Contrasts and New Data Reduction Techniques
双子座行星成像仪（GPI）是为直接探测和表征系外行星和星周盘而设计的。GPI配备了双通道偏振测量模式，旨在利用星周物质散射的固有偏振光，进一步抑制自适应光学未校正的剩余视宁晕。我们探讨如何在数据减少技术的最新进展，减少系统性和提高可实现的对比度偏振模式。特别是，我们考虑不同的通量提取技术时，从原始数据，划分由极化平场和减去仪器极化的方法构建数据立方体。使用非偏振标准星的观测，我们发现GPI的仪器偏振是一致的波长无关在我们的误差。此外，我们还提供偏振对比度曲线，展示整个GPIES活动的典型性能。
2016-09-27 astro-ph.IM
Polarimetry with the Gemini Planet Imager: Methods, Performance at First Light, and the Circumstellar Ring around HR 4796A
我们提出的第一个结果从双子座行星成像仪（GPI），它使用了一个新的积分场偏振结构，以提供高对比度的线性偏振与正交偏振之间的系统偏差最小的偏振模式。我们描述的设计，数据处理方法，和性能的偏振GPI。通过差分偏振法的点扩散函数减法抑制非偏振星光的因子超过100，并提供对达到这些观测的光子噪声极限的星周尘埃的灵敏度。在HR 4796 A周围的拱星盘的情况下，GPI先进的自适应光学系统甚至在PSF扣除之前就清楚地显示了盘。在偏振光下，圆盘第一次被看到一直到它的半短轴。该盘在偏振强度上表现出令人惊讶的强不对称性，尽管东侧的总强度略亮，但西侧比东侧亮>9倍。基于对总强度和偏振强度的综合，我们现在相信西边离我们更近，这与大多数先前的解释相反。相对较大的硅酸盐尘埃粒子的前向散射导致西侧的强偏振强度，环必须稍微光学厚，以解释那里总强度较低的亮度。这些发现表明，土星环在几何学上是狭窄的，动力学上是冷的，也许是由更大的天体以与土星F环相同的方式引导的。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Phase II of the Keck Planet Imager and Characterizer: system-level laboratory characterization and preliminary on-sky commissioning
凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）是凯克II自适应光学（AO）系统和NIRSPEC摄谱仪的一系列升级，以实现K和L波段的系外行星和低质量伴星的衍射限制，高分辨率（$R>30,000$）光谱学。第一阶段由单模光纤注入/提取单元（FIU/FEU）与H波段金字塔波前传感器结合使用。第二阶段将于2022年部署和投入使用，增加了一个1000个致动器的可变形反射镜，光束整形光学器件，涡流日冕仪以及FIU/FEU的其他升级。单模光纤的使用提供了恒星抑制的增益，天空背景的大幅减少，以及光谱仪上极其稳定的线扩展函数。在本文中，我们提出了广泛的系统级实验室测试和表征的结果，显示仪器的第二阶段的吞吐量，稳定性，可重复性和其他关键性能指标之前，交付和安装在凯克。我们还演示了使用内部测试光源的新系统模块所支持的各种观察模式的功能。最后，我们展示了在第二阶段调试的头几个月进行的天空测试的初步结果以及仪器的下一步。一旦第二阶段的调试完成，KPIC将继续以前所未有的光谱分辨率表征系外行星，从而增加其在第一阶段已经成功探测到的23颗系外行星和褐矮星的记录。使用新的涡旋纤维零化（VFN）模式，第二阶段还将能够搜索小于45毫角秒的小角距的系外行星，这是传统日冕仪无法达到的。
2022-10-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Air, Telescope, and Instrument Temperature Effects on the Gemini Planet Imager's Image Quality
双子座行星成像仪（GPI）是一种近红外仪器，使用自适应光学（AO）、日冕仪和先进的数据处理技术来获得系外行星的高对比度图像。GPI系外行星巡天（GPIES）是一项600颗恒星的巡天活动，旨在探测和表征轨道距离大于5 au的年轻、大质量和自发光系外行星。科学观测与环境数据同时进行，揭示了望远镜环境中的湍流信息以及GPI AO系统的局限性。以前的工作已经表明，湍流的时间尺度，Tau0，是一个强大的预测AO性能，但分析的圆顶湍流AO性能还没有做过。在这里，我们研究图像对比度和残余波前误差（WFE）与温度测量从内部和外部的圆顶多个位置之间的相关性。我们的分析表明，GPI的性能与望远镜主镜和外部空气之间的温差最相关。我们还评估了目前的温度控制和通风策略在南双子座（GS）的影响。
2018-07-18 astro-ph.IM
Status and performance of the Gemini Planet Imager adaptive optics system
双子座行星成像仪是一种高对比度近红外仪器，专门设计用于在狭窄的视野范围内对系外行星和星周盘进行成像。我们使用科学数据和AO遥测在第一个1.5年的GPI系外行星调查，以量化AO系统的性能。在典型的60秒H波段曝光中，GPI在0.4”处实现了10 $^{-4}$的5 $σ$原始对比度;对于完整的1小时序列，典型的最终5 $σ$对比度比原始对比度好10倍以上。我们发现，对比度是有限的带宽波前误差超过大部分的PSF。初步的探索性因素分析可以解释60-70%的变化，在原始对比与组合的视宁度和波前误差指标。我们还研究了更高的环路增益对比度的影响，通过比较波前误差图重建AO遥测并发IFS图像。这些结果指出了GPI性能可以在软件或硬件中改进的几种方法。
2016-09-27 astro-ph.IM
The Keck Planet Imager and Characterizer: A dedicated single-mode fiber injection unit for high resolution exoplanet spectroscopy
凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）是一种专用仪器，用于演示最初为系外行星直接成像领域开发的新技术和仪器概念。KPIC位于当前Keck II自适应光学系统的下游，包含一个光纤注入单元（FIU），能够将自适应光学系统的高对比度成像能力与当前Keck高分辨率红外光谱仪（NIRSPEC）的高色散光谱能力相结合。该仪器于2018年9月部署在Keck，已用于获取多个目标的高分辨率光谱（$R > 30,000$）。在近期，它将用于对已知的直接成像的系外行星和北半球可见的低质量褐矮星伴星进行光谱表征，其光谱分辨率高到足以进行自旋和行星径向速度测量以及大气天气现象的多普勒成像。在这里，我们提出了设计的FIU，独特的校准程序需要操作一个单模光纤仪器和系统性能。
2021-07-27 astro-ph.IM
Estimating Atmospheric Wind Speeds From Gemini Planet Imager AO Telemetry
本文提出利用伪开环波前传感器斜率，通过时空协方差图和离焦项功率谱密度两种方法估算大气有效风速，并结合模拟与 Gemini Planet Imager 遥测数据进行验证。
2024-10-02 astro-ph.IM
GPI 2.0: Optical Designs for the Upgrade of the Gemini Planet Imager Coronagraphic system
双子座行星成像仪（GPI）是一个积分场摄谱仪（IFS）和日冕仪，是少数几个最适合对亚恒星伴星进行高对比度直接成像的当代仪器之一。该仪器正在升级，并从目前安装在智利Cerro Pachon的双子座南天文台移至莫纳克亚山上的双子座北天文台（俗称“GPI 2.0”）。我们提出的设计，已经开发的GPI 2.0的一部分，涉及到升级的GPI日冕系统的各种光学组件。更具体地说，我们提出了切趾器和Lyot光阑（LS）的新设计，这些设计在暗区的内部工作角处实现了更好的原始对比度，并提高了核心吞吐量，同时保持了对LS未对准的类似水平的鲁棒性。为了生成这些升级的设计，我们使用我们自己的公开可用的软件包，称为APLC-Optimization，该软件包将商业线性求解器（Guideline）与高对比度成像模拟包（HCIPy）相结合，以便通过切趾相位lyot日冕仪（APLC）的模拟模型迭代地传播光，从而优化最佳的日冕仪性能指标。这些设计最近已经由一家商业制造商完成了平版印刷，并将在2023年GPI 2.0升空时投入使用。
2022-09-26 astro-ph.IM
Gemini Planet Imager Observational Calibration XIII: Wavelength Calibration Improvements, Stability, and Nonlinearity
我们提出了改进的波长校准的小透镜为基础的积分场光谱仪（IFS），作为科学仪器的双子座行星成像仪（GPI）。GPI IFS具有2.7”$\times$ 2.7”视场和190 $\times$ 190小透镜阵列（14.1 mas/小透镜），光谱分辨率范围为R $\sim$ 35至78。一个独特的波长的解决方案是确定每个小透镜的特征在于一个二维的位置，一个n维多项式描述的光谱色散，和旋转的光谱相对于检测器轴。我们研究了所有Y，J，H和K波段的光谱色散的非线性，通过两个天空弧光灯图像和模拟IFS图像使用的光路模型。此外，10孔非冗余掩模模式GPI提供了一个替代措施的波长色散内的数据立方体通过互相关的参考PSF与科学图像。这种方法可以用来确认从线性分散的减少数据立方体的偏差。我们发现，包括一个二次项提供了一个因素的10改善波长的解决方案的精度在线性解决方案，是必要的，以实现在J波段的像素的百分之几的不确定性在K波段的像素的几千。这对应于所有滤波器的波长不确定度为$\sim$ 0.2 nm。
2016-09-27 astro-ph.IM
Hi-5: a potential high-contrast thermal near-infrared imager for the VLTI
Hi-5是VLTI的高对比度（或高动态范围）红外成像仪项目。它的主要目标是描述太阳系外年轻行星系统和南部主序星周围的外黄带尘埃的特征。在本文中，我们提出了一个更新的项目和关键技术途径，以提高对比度实现的VLTI。特别是，我们讨论了使用在近红外、热近红外（L和M波段，3-5~ $μ$ m）中经过验证的集成光学器件和高级条纹跟踪策略的可能性。我们还解决了强大的系外行星科学的情况下（年轻的系外行星，行星形成，和exozodiacal磁盘）提供的波长制度，以及其他可能的科学情况下，如恒星物理学（基本参数和多重性）和河外天体物理学（活动星系核和基本常数）。还简要讨论了其他潜在的未来仪器，如行星形成成像仪的协同作用和科学准备。
2018-07-19 astro-ph.IM
Estimating effective wind speed from Gemini Planet Imager's adaptive optics data using covariance maps
地球大气层的湍流导致地面可见光和近红外望远镜观测到的天体图像斑点和模糊。自适应光学（AO）系统通过使用波前传感器（WFS）和可变形反射镜来减小这些大气影响。一些AO系统不够快，无法校正导致风蝶效应或风驱动晕的强、快、高湍流风层，从而降低了日冕照相图像的对比度。估计大气的有效风速允许我们计算大气相干时间。这不仅是了解站点特征的重要参数，而且可以用于帮助在后处理中去除风蝶。在这里，我们提出了一种方法来估计大气有效风速的时空协方差图产生的伪开环（POL）WFS数据。使用POL WFS数据，因为它旨在在闭环操作时重建完整的波前信息。协方差图显示了不同的大气湍流层如何穿过望远镜。我们的方法成功地恢复了有效的风速从模拟WFS数据生成的socompython库。模拟的大气湍流廓线由强度和速度不等的两个湍流层组成。该方法也被应用到双子座行星成像仪（GPI）AO WFS数据。这使我们能够深入了解有效风速如何影响AO图像点扩散函数中的风驱动晕。在本文中，我们将介绍模拟和GPI WFS数据的结果。
2022-11-29 astro-ph.IM
Multiband Polarimetric Imaging of HR 4796A with the Gemini Planet Imager
HR 4796 A拥有一个经过充分研究的碎片盘，由于其高的分数光度和良好的倾斜度，它具有悠久的历史，可以很好地进行未解决和解决的观测。我们提出了新的J-和K1-波段图像的解决碎片盘HR 4796 A的双子座行星成像仪（GPI）的偏振模式。偏振强度具有强烈的前向散射亮度分布，并且在盘的远侧未被检测到。在所有散射角度下检测总强度，并且还表现出强的前向散射峰。我们使用一个前向建模的几何盘，以提取几何参数，偏振分数和总强度散射相位函数，这些数据以及H-波段数据先前采取的GPI。我们发现，偏振相位函数变得越来越多的前向散射随着波长的增加。我们拟合米氏和分布的空心球颗粒（DHS）模型提取的功能。我们发现，虽然它是可能的，以描述生成一个令人满意的模型的总强度使用DHS模型，但不是与米氏模型。我们发现，没有一个单一的粮食人口的DHS或米氏颗粒的任意组合物可以同时再现的偏振分数和总强度散射相函数，表明需要更复杂的粮食模型。
2020-06-11 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Keck Planet Imager and Characterizer: Demonstrating advanced exoplanet characterization techniques for future extremely large telescopes
凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）是凯克II自适应光学系统的升级版，能够在中红外（2-5微米）对巨型系外行星进行高对比度成像和高分辨率光谱表征。KPIC仪器将分阶段开发。第一阶段需要安装一个基于快速，低噪声SAPHIRA IR-APD阵列的红外金字塔波前传感器（PyWFS）。超灵敏的红外PyWFS将使高对比度的研究婴儿系外行星周围的冷，红色，和/或模糊的目标在恒星形成区域。此外，PyWFS下游的光将在有源光纤注入单元（FIU）的帮助下耦合到单模光纤阵列中。反过来，这些光纤将光路由到Keck的高分辨率红外光谱仪NIRSPEC，从而首次实现了高色散日冕仪（HDC）。HDC最佳地将高对比度成像和高分辨率光谱学结合在一起，可以详细描述系外行星的大气层，包括分子组成，自旋测量和多普勒成像。在这里，我们提供了一个概述的仪器，其科学范围，并报告最近的结果，从天空调试的第一阶段。仪器设计和开发的技术将是未来超大望远镜所需的更先进仪器概念的关键。
2019-09-10 astro-ph.IM
Debris Disk Results from the Gemini Planet Imager Exoplanet Survey's Polarimetric Imaging Campaign
我们报告的结果，${\sim}4$一年的直接成像调查的104颗恒星，解决和表征拱星碎片盘散射光的双子座行星成像仪系外行星调查的一部分。我们的目标是附近的（${\lesssim}150$ pc），年轻的（${\lesssim}500$ Myr）恒星具有高红外过量（$L_{\mathrm{IR}} / L_\star > 10^{-5}$），包括38个以前解决的磁盘。观测是使用双子座行星成像仪高对比度积分场摄谱仪在$H$ -波段（1.6 $μ$ m）日冕偏振模式下进行的，以测量偏振和总强度。我们解决了26个碎片盘和三个原行星/过渡盘。七碎片磁盘解决散射光的第一次，包括新提出的HD 117214和HD 156623，我们量化的基本形态，其中五个使用辐射转移模型。除了HD 156623之外，我们所有探测到的碎片盘都有灰尘贫乏的内孔，它们的散射光半径通常大于从分辨的热发射测量的相应半径和从光谱能量分布推断的半径。为了评估灵敏度，我们报告对比并考虑未检测到的原因。检测与高IR过量和高倾斜度密切相关，尽管偏振测定优于用于检测低倾斜度盘（${\lesssim} 70 °$）的总强度角差分成像。基于调查后的统计数据，我们改进了我们的调查前的目标优先级度量预测极化磁盘可检测性。我们还研究了散射光磁盘的背景下，气体，远红外，毫米探测。比较两个磁盘的$H$ -带和ALMA通量显示不同的晶粒特性的初步证据。…
2020-06-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
