在近红外中精确的径向速度(RV)测量是探测和表征低质量恒星或具有较高磁活动的年轻恒星周围的系外行星的有力工具。然而,在近红外中随时间显著变化的强的大地吸收线和发射谱线的存在可以防止通过经典技术从这些光谱中提取RV信息,经典技术忽略或掩蔽大地线。我们提出了一种方法和流水线,以获得精确的RV从近红外光谱使用前向建模技术。我们将其应用于光谱与宽波长覆盖(Y,J,和H波段,同时),采取了斯巴鲁8.2米望远镜的红外多普勒(IRD)摄谱仪。我们的管道提取每个光谱段的光谱仪的瞬时仪器配置文件,基于与恒星光同时注入光谱仪的激光频率梳的参考光谱。这些配置文件是用来获得的内在恒星模板光谱,这是免费的仪器加宽和大地特征,以及模型和适合个人观察到的光谱在RV分析。实施了一系列的数值模拟,使用理论光谱,模仿IRD数据,我们测试的管道,并表明IRD可以实现$<2$ m s $^{-1}$精度缓慢旋转中晚期M矮星的信噪比$> 100$每像素在1000 nm。RV精度对各种恒星参数的依赖性(例如,$T_{\rm eff}$,$v\sin i$,[Fe/H])的混合,以及碲线混合对RV精度的影响。我们还将RV分析管道应用于GJ 699和TRAPPIST-1的观测光谱,表明摄谱仪和管道能够至少在几个月的时间尺度上具有$<3$ m s $^{-1}$的RV精度。
英文摘要:
Precision radial velocity (RV) measurements in the near-infrared are a powerful tool to detect and characterize exoplanets around low-mass stars or young stars with higher magnetic activity. However, the presence of strong telluric absorption lines and emission lines in the near infrared that significantly vary in time can prevent extraction of RV information from these spectra by classical techniques, which ignore or mask the telluric lines. We present a methodology and pipeline to derive precision RVs from near-infrared spectra using a forward-modeling technique. We applied this to spectra with a wide wavelength coverage (Y, J, and H bands, simultaneously), taken by the InfraRed Doppler (IRD) spectrograph on the Subaru 8.2-m telescope. Our pipeline extracts the instantaneous instrumental profile of the spectrograph for each spectral segment, based on a reference spectrum of the laser-frequency comb that is injected into the spectrograph simultaneously with the stellar light. These profiles are used to derive the intrinsic stellar template spectrum, which is free from instrumental broadening and telluric features, as well as model and fit individual observed spectra in the RV analysis. Implementing a series of numerical simulations using theoretical spectra that mimic IRD data, we test the pipeline and show that IRD can achieve $<2$ m s$^{-1}$ precision for slowly rotating mid-to-late M dwarfs with a signal-to-noise ratio $> 100$ per pixel at 1000 nm. Dependences of RV precision on various stellar parameters (e.g., $T_{\rm eff}$, $v\sin i$, [Fe/H]) and the impact of telluric-line blendings on the RV accuracy are discussed through the mock spectra analyses. We also apply the RV-analysis pipeline to the observed spectra of GJ 699 and TRAPPIST-1, demonstrating that the spectrograph and the pipeline are capable of an RV accuracy of $<3$ m s$^{-1}$ at least on a time scale of a few months.
The Epoch of Giant Planet Migration Planet Search Program. I. Near-Infrared Radial Velocity Jitter of Young Sun-like Stars
我们目前的早期结果,从大行星迁移计划的时代,精确的RV调查超过100个中间年龄($\sim$ 20 $-$ 200百万年)G和K矮星与可移动带行星光谱仪(HPF)在麦当劳天文台的霍比-埃伯利望远镜(HET)。该计划的目标是确定巨行星迁移到类太阳恒星水冰线内部的时间尺度和主导物理机制。在这里,我们总结了该计划前14个月的结果,重点是我们为HPF定制的RV管道,测量年轻太阳类似物的固有近红外RV活动,并对恒星抖动的潜在人口水平分布进行建模。我们证明了在2 m s $^{-1}$以下的K2标准HD 3765使用最小二乘匹配方法提取精确的RV水平的天空稳定性。基于我们计划中至少进行三次RV测量的29颗恒星的子样本,我们发现中值RMS水平为34 m s $^{-1}$。这几乎是一个因素,低于60米秒的$^{-1}$的光学中值RMS水平的比较样品与相似的年龄和光谱型作为我们的目标。该子样本的近红外抖动测量结果与$μ=4.15$和$σ=1.02$的对数正态母体分布吻合良好。最后,通过编译RMS值从以前的行星搜索计划,我们表明,G和K矮星的近红外抖动一般随着年龄的衰减以类似的方式光学波长,虽然有一个较浅的斜率和较低的整体价值年龄$\lesssim$ 1 Gyr。
The ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures (ARKS) XI: Gas-dust interactions and radial offsets between micron and millimetre-sized grains
The University of Tokyo(东京大学);Universidad de La Laguna(拉各拉纳加大学);Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS)(年轻系外行星及其卫星千年核);Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics Space Exploration (CIRAS), Universidad de Santiago(圣地亚哥大学天体物理与空间探索跨学科研究中心);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Institute of Physics Belgrade, University of Belgrade(贝尔格莱德大学物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Exeter(埃克塞特大学物理与天文学系);Astrophysikalisches Institut und Universitätssternwarte, Friedrich-Schiller-Universität Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学天体物理研究所及大学天文台);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、IPAG);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台)
The SPIRou Legacy Survey: Detection of a nearby world orbiting in the habitable zone of Gl725B achieved by correcting strong telluric contamination in near-infrared radial velocities with WAPITI
Université de Toulouse, UPS-OMP, IRAP, CNRS(图卢兹大学);SUPA School of Physics and Astronomy, University of St Andrews(圣安德鲁斯大学物理与天文学学院);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal(蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所);Observatoire du Mont-Mégantic, Université de Montréal(蒙特利尔大学蒙梅吉亚克天文台);Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, Institut Origines, LAM(艾克斯马赛大学);Université Marie et Louis Pasteur, CNRS, Observatoire des Sciences de l’Univers THETA Franche-Comté Bourgogne, Institut UTINAM (UMR 6213)(弗朗什-孔泰-勃艮第宇宙科学观测站)
Predictions of planet detections with near infrared radial velocities in the up-coming SPIRou Legacy Survey-Planet Search
SPIRou近红外分光偏振仪将于2018年年中在加拿大-法国-夏威夷望远镜上开始科学操作。该仪器的主要科学目标之一是通过对附近的M矮星进行为期3-5年的径向速度调查,以$\sim 1$ m s $^{-1}$的预期精度发现离太阳系最近的系外行星; SPIRou遗产调查-行星搜索(SLS-PS)。在这项研究中,我们进行了详细的蒙特卡罗模拟的SLS-PS使用我们目前的理解的发生率的M矮行星系统和恒星活动的物理模型。通过对行星信号和活动的同步建模,我们预测了在SLS-PS中探测到的行星数量。根据我们的基准观测策略和预期仪器性能,在$\sim 3$年的标称观测长度内,我们预计SPIRou将从100颗M1-M8.5矮星的样本中检测到$85.3^{+29.3}_{-12.4}$行星,包括$20.0^{+16.8}_{-7.2}$适居带行星和$8.1^{+7.6}_{-3.2}$类地行星。通过研究以前无法用现有光学速度计测量的中晚期M型矮星,SPIRou将对这些恒星周围行星的出现率施加有意义的限制,包括$η_{\oplus}$的值,其预期精度为$\lesssim 45$ %。我们还预测,$46.7^{+16.0}_{-6.0}$行星的一个子集可能是可访问的专用高对比度成像仪的下一代ELT,包括$4.9^{+4.7}_{-2.0}$潜在的成像类地行星。最后,我们将我们的基准调查策略的结果与其他可预…
First radial velocity results from the MINiature Exoplanet Radial Velocity Array (MINERVA)
微型系外行星径向速度阵列(MINERVA)是一个由四个0.7米机器人望远镜组成的专用天文台,光纤馈入KiwiSpec光谱仪。MINERVA的任务是在附近恒星的宜居带中发现超级地球。这可以通过MINERVA独特的高精度和长时间高节奏的组合来实现。在这项工作中,我们详细介绍了自我们上一篇论文以来发生的MINERVA设施的变化。然后,我们描述了MINERVA的机器人控制软件,我们执行1D光谱提取的过程中,我们的前向建模多普勒管道。在改进我们的前向建模过程中,我们发现我们的光谱仪的内在仪器配置文件是稳定的至少九个月。正因为如此,我们的特点是我们的仪器配置文件与时间无关,三次样条函数的基础上,在交叉色散方向上的配置文件,我们实现了径向速度精度类似于使用传统的“高斯求和”仪器配置文件:1.8 m s $^{-1}$超过1.5个月的RV标准星HD 122064。因此,我们得出结论,仪器配置文件不需要完全准确,只要它是稳定的。此外,我们观察到51 Peg,我们的结果与文献一致,证实了我们的光谱仪和多普勒管道正在产生准确和精确的径向速度。
The Flying Saucer edge-on disc's Near Infrared silhouette revealed by the JWST JEDIce program
Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, CNRS, Univ. Paris-Saclay(奥尔赛分子科学研究所,法国国家科学研究中心,巴黎萨克雷大学);Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires, CNRS, Aix Marseille Université(离子与分子相互作用物理实验室,法国国家科学研究中心,艾克斯-马赛大学);Dept. Chemistry, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校化学系);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(喷气推进实验室,加州理工学院);Astronomy Department, University of Virginia(弗吉尼亚大学天文系);Institute of Astronomy, Department of Physics, National Tsing Hua University(国立清华大学物理天体物理研究所);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿大学莱顿天文台);Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian(哈佛史密森尼天体物理中心);Astrophysics & Space Institute, Schmidt Sciences(施密特科学天文与空间研究所);Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos und Weltstrahlungszentrum(达沃斯物理气象观测站与世界辐射中心);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,IPAG研究所);Star and Planet Formation Laboratory(恒星与行星形成实验室)