The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE) -- II. Observations, Data reduction and analysis Detection performances and early-results
M. Langlois, R. Gratton, A. -M. Lagrange, P. Delorme, A. Boccaletti, M. Bonnefoy, A. -L. Maire, D. Mesa, G. Chauvin, S. Desidera, A. Vigan, A. Cheetham, J. Hage… 展开作者
M. Langlois, R. Gratton, A. -M. Lagrange, P. Delorme, A. Boccaletti, M. Bonnefoy, A. -L. Maire, D. Mesa, G. Chauvin, S. Desidera, A. Vigan, A. Cheetham, J. Hagelberg, M. Feldt, M. Meyer, P. Rubini, H. Le Coroller, F. Cantalloube, B. Biller, M. Bonavita, T. Bhowmik, W. Brandner, S. Daemgen, V. D'Orazi, O. Flasseur, C. Fontanive, R. Galicher, J. Girard, P. Janin-Potiron, M. Janson, M. Keppler, T. Kopytova, E. Lagadec, J. Lannier, C. Lazzoni, R. Ligi, N. Meunier, A. Perreti, C. Perrot, L. Rodet, C. Romero, D. Rouan, M. Samland, G. Salter, E. Sissa, T. Schmidt, A. Zurlo, D. Mouillet, L. Denis, E. Thiebaut, J. Milli, Z. Wahhaj, J. -L. Beuzit, C. Dominik, Th. Henning, F. Menard, A. Muller, H. M. Schmid, M. Turatto, S. Udry, L. Abe, J. Antichi, F. Allard, A. Baruffolo, P. Baudoz, J. Baudrand, A. Bazzon, P. Blanchard, M. Carbillet, M. Carle, E. Cascone, J. Charton, R. Claudi, A. Costille, V. De Caprio, A. Delboulbe, K. Dohlen, D. Fantinel, P. Feautrier, T. Fusco, P. Gigan, E. Giro, D. Gisler, L. Gluck, C. Gry, N. Hubin, E. Hugot, M. Jaquet, M. Kasper, D. Le Mignant, M. Llored, F. Madec, Y. Magnard, P. Martinez, D. Maurel, S. Messina, O. Moller-Nilsson, L. Mugnier, T. Moulin, A. Origne, A. Pavlov, D. Perret, C. Petit, J. Pragt, P. Puget, P. Rabou, J. Ramos, F. Rigal, S. Rochat, R. Roelfsema, G. Rousset, A. Roux, B. Salasnich, J. F. Sauvage, A. Sevin, C. Soenke, E. Stadler, M. Suarez, L. Weber, F. Wildi, E. Rickman
Over the past decades, direct imaging has confirmed the existence of substellar companions (exoplanets or brown dwarfs) on wide orbits (>10 au) from their host stars. To understand their formation and evolution mechanisms, we have initiated in 2015 the SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE), a systematic direct imaging survey of young, nearby stars to explore their demographics.} {We aim to detect and characterize the population of giant planets and brown dwarfs beyond the snow line around young, nearby stars. Combined with the survey completeness, our observations offer the opportunity to constrain the statistical properties (occurrence, mass and orbital distributions, dependency on the stellar mass) of these young giant planets.} {In this study, we present the observing and data analysis strategy, the ranking process of the detected candidates, and the survey performances for a subsample of 150 stars, which are representative of the full SHINE sample. The observations were conducted in an homogeneous way from February 2015 to February 2017 with the dedicated ground-based VLT/SPHERE instrument equipped with the IFS integral field spectrograph and the IRDIS dual-band imager covering a spectral range between 0.9 and 2.3 $μ$m. We used coronographic, angular and spectral differential imaging techniques to reach the best detection performances for this study down to the planetary mass regime.}
An optimised survey strategy for the ERIS/NIX imager: searching for young giant exoplanets and very low mass brown dwarfs using the K-peak custom photometric filter
The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE) V. Full sample characterization
INAF-Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；University of Exeter（埃克塞特大学）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学、蔚蓝海岸天文台、法国国家科学研究中心拉格朗日实验室）；Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台、巴黎文理研究大学、索邦大学、巴黎西岱大学、CY塞尔吉巴黎大学、法国国家科学研究中心）；Università di Roma Tor Vergata（罗马第二大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天文学研究所）；Aix Marseille Université, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心拉格朗日天体物理学实验室）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）
New substellar candidates identified through deep learning in the F150 sample of the large-scale SHINE direct imaging survey
Geneva Observatory, University of Geneva（日内瓦天文台，日内瓦大学）；STAR Institute, Université de Liège（STAR研究所，列日大学）；Montefiore Institute, Université de Liège（蒙特菲奥雷研究所，列日大学）；IPAG, 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）
SPHERE/SHINE reveals concentric rings in the debris disk of HIP 73145
HIP 73145的碎片盘已经在近红外和远红外波长的散射光中被检测到，但迄今为止还没有看到子结构。探测这些子结构并结合详细的建模，可以暗示扰动行星体的存在，或者揭示其他机制，以补充气体和尘埃库并形成螺旋或环等结构。我们获得了多波长图像与SPHERE在近红外的H2和H3波段的IRDIS相机和0.95-1.35微米的光谱立方体与IFS。在光瞳跟踪模式下采集数据，从而允许角度差分成像。应用了角差分成像算法的SPHERE标准套件。ALMA Band 6观测补充了SPHERE数据。我们探测到一个明亮的散射光环，里面有更多的结构，其中至少有一个与第一个形成了第二个同心环。这是第一次在总强度散射光中检测到这个圆盘。第二个物体在高对比度下被探测到，但被认为是背景恒星。正演建模产生关于盘的主要参数的信息，并且确认检测到的子结构不是由于数据分析方法，该方法有时会导致虚假结构。我们在HIP 73145周围的圆盘中检测到一系列同心环。这是一个罕见的情况下，多个组件是必要的，以适应SED，也检测到散射光。这种环状结构的存在多少质疑了该天体作为纯碎片盘的性质，但气体和尘埃的含量可能为这种结构的形成提供了足够的解释。
High-Cadence, High-Contrast Imaging for Exoplanet Mapping: Observations of the HR 8799 Planets with VLT/SPHERE Satellite Spot-Corrected Relative Photometry
VIBES: VIsual Binary Exoplanet survey with SPHERE Upper limits on wide S-planet and S-BD frequencies, triple system discovery, and astrometric confirmation of 20 stellar binaries and three triple systems
Combining angular differential imaging and accurate polarimetry with SPHERE/IRDIS to characterize young giant exoplanets
年轻的巨大系外行星发出的红外辐射可以被线性偏振到百分之几。这种线性偏振可以追踪：1）大气云和霾层的存在，2）空间结构，例如云带和旋转扁平化，3）自旋轴方向和4）颗粒大小和云顶压力。我们介绍了一种新的高对比度的成像方案，结合角度差分成像（ADI）和精确的近红外偏振来表征自发光的巨型系外行星。我们在VLT/SPHERE-IRDIS上实现了这一技术，并开发了相应的观测策略、偏振校正和数据处理方法。通过结合ADI和偏振测量，我们可以表征行星，可以直接成像具有非常高的信噪比。我们使用IRDIS的光瞳跟踪模式，并结合ADI和主成分分析，以减少斑点噪声。我们利用IRDIS的双光束偏振模式来消除严重限制偏振灵敏度的差分效应（平场误差、差分像差和视宁度），从而进一步抑制斑点噪声。为了纠正仪器的偏振效应，我们应用一个详细的米勒矩阵模型，描述了望远镜和仪器，并具有绝对的偏振精度$\leq0.1\%$。使用这种技术，我们已经观察到HR 8799的行星和（亚恒星）伴星PZ Tel B。不幸的是，我们在第一次分析中没有检测到偏振信号。我们估计初步$1σ$的$\sim1\%$和$\sim0.1\%$的HR 8799和PZ Tel B的行星的线性偏振度的上限。所实现的低于百分之一的灵敏度和准确度表明，我们的技术在通过直接成像偏振测量来表征系外行星方面具有巨大的前景。
A survey of the linear polarization of directly imaged exoplanets and brown dwarf companions with SPHERE-IRDIS. First polarimetric detections revealing disks around DH Tau B and GSC 6214-210 B
年轻的巨行星和褐矮星同伴发出近红外辐射，可以线性偏振高达百分之几。这种偏振现象可以揭示出星下吸积盘的存在，旋转引起的大气扁率，或者大气尘埃云的不均匀分布。我们测量了近红外线偏振的20个已知的直接成像的系外行星和褐矮星同伴与高对比度成像仪SPHERE-IRDIS在VLT。我们使用IRDAP管道减少了数据，以校正仪器偏振和串扰，偏振度的绝对偏振精度<0.1%。我们报告了第一次探测到来自亚恒星同伴的偏振，DH Tau B和GSC 6214-210 B在H波段的偏振为百分之零点几。通过将测量到的偏振与邻近恒星的偏振进行比较，我们发现这种偏振不太可能是由星际尘埃引起的。因为同伴们先前已经测量过氢的发射谱线和红色，所以偏振极有可能来自环亚恒星盘。通过辐射转移模型，我们约束的磁盘的位置角度，并发现磁盘必须有很大的倾角。这些盘的存在以及DH Tau B的盘与其主星周围的盘的错位表明伴星是在原地形成的。对于其他18个同伴，我们没有检测到显着的极化和地方subpercent上限的极化程度。这些未被探测到的现象可能表明没有环亚恒星盘，年轻伴星的旋转速度很慢，上层大气主要含有亚微米大小的尘埃颗粒，和/或有限的云不均匀性。最后，我们给出了DH Tau，GQ Lup，PDS 70，Beta Pic和HD 106906的拱星盘的图像。
Calibration of quasi-static aberrations in exoplanet direct-imaging instruments with a Zernike phase-mask sensor. II. Concept validation with ZELDA on VLT/SPHERE
Prospects of detecting the polarimetric signature of the Earth-mass planet alpha Centauri B b with SPHERE / ZIMPOL
在过去的五年里，径向速度和凌日技术揭示了一个新的类地行星群，其质量只有几个地球质量。它们围绕主星的轨道非常接近，需要一个精致的内部工作角度才能在直接成像中被检测到，这对在可见光范围内工作的直接成像仪（如SPHERE / ZIMPOL）提出了挑战。在所有已知的小于25个地球质量的系外行星中，我们首先预测了直接成像的最佳候选者。然后，我们的主要目标是提供最好的仪器设置和观测策略，以检测这样一个特殊的对象与ZIMPOL。作为第二步，我们的目标是预测其探测率。利用系外行星的径向速度测量，偏振模型和衍射传播代码CAOS的约束下的属性，我们估计的探测灵敏度ZIMPOL这样的行星在不同的观测模式的仪器。我们展示了如何优化观察策略，以获得对特定目标的最佳检测性能。在我们目前对系外行星系统的了解中，半人马座α B b是ZIMPOL最有希望的目标，其质量小于25个地球。由于有气体瑞利散射的大气层和良好的倾角，这颗行星可以在大约4小时的观测时间内被发现，使用I波段的四象限相位掩模日冕仪。然而，如果半人马座α B b显示出与我们的月球相似的不利的偏振和反射特性，那么它比ZIMPOL的最佳灵敏度要暗50倍左右。Alpha Centauri B是SPHERE的主要目标。如果行星的偏振特性是有利的，专门针对径向速度检测的行星进行专门的深度观测可以导致检测。
Increasing the raw contrast of VLT/SPHERE with dark hole techniques III. Broadband reference differential imaging of HR\,4796 using a four-quadrant phase mask
Spectral cube extraction for the VLT/SPHERE IFS: Open-source pipeline with full forward modeling and improved sensitivity
我们提出了一个新的开源数据简化管道，从原始的SPHERE积分场光谱仪（IFS）数据重建光谱数据立方体。管道是用Python编写的，基于为CHARIS IFS开发的管道。它介绍了几个改进SPHERE数据分析，最终产生显着的改善后处理的灵敏度。我们首先使用新的数据来测量在四个激光校准波长处的SPHERE小透镜点扩散函数（PSF）。这些小透镜PSF使我们能够对SPHERE数据进行前向建模，使用最小二乘拟合提取光谱，并使用测量的小透镜PSF去除光谱串扰。我们的方法还减少了所需的插值，光谱和空间的数量，并可以保持原来的六边形小透镜的几何形状在SPHERE IFS。在最小二乘提取的情况下，不进行数据插值。我们展示了直接成像的系外行星51 Eri b和HD 2133的热白矮星伴星的观测上的新管道。HD 2133B的提取光谱与理论模型相匹配，表明分光光度校准良好到几个百分点。对两个51 Eri b数据集的后处理表明，与使用SPHERE数据中心重建的立方体相比，2015年和2017年数据的灵敏度分别提高了80%和30%。最大的改进是在观测条件较差的情况下。新的SPHERE管道在现代笔记本电脑上生成一个数据立方体只需不到三分钟的时间，因此可以重新处理所有SPHERE IFS数据。
The $β$ Pictoris b Hill sphere transit campaign. Paper II: Searching for the signatures of the $β$ Pictoris exoplanets through time delay analysis of the $δ$ Scuti pulsations
Deep learning for exoplanet detection and characterization by direct imaging at high contrast
Département d'Informatique de l' \'E cole normale supérieure (ENS-PSL, CNRS, Inria)；Universite Claude Bernard Lyon 1, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon UMR 5574, ENS de Lyon, CNRS, Villeurbanne, France；Université Grenoble Alpes, Inria, CNRS, Grenoble INP, LJK；Courant Institute；Center for Data Science, New York University；LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CNRS, Meudon, France
