First performance of the gems + gmos system. Part1. Imaging
在双子座MCAO系统（GeMS）的调试期间，我们有机会在2012年3月和5月获得双子座南天文台使用最多的仪器双子座多目标光谱仪（GMOS）的数据。在成像模式下观察到几个球状星团，使我们能够研究这种新的未经测试的组合的性能。GMOS是一种可见光仪器，因此将MCAO推向可见光。我们在这里报告GMOS仪器的结果，从半高宽（FWHM）和吞吐量方面得出测光性能。在大多数情况下，我们获得了一个改善因子至少为2对自然看到。这一结果也取决于选择的自然导航星星座的观测，然后我们研究了导航星的选择对FWHM性能的影响，我们还得到了第一个天体测量分析表明，GeMS+GMOS系统提供了一个绝对天体测量精度优于8mas和相对天体测量精度低于50 mas。
2016-04-12 astro-ph.IM
Methods for multiple telescope beam imaging and guiding in the near infrared
大气湍流和任意两台望远镜之间的天体测量基线矢量的精确测量是相位参考干涉天体测量和成像的两个主要挑战。它们通过降低仪器灵敏度和天体测量精度以及由于不准确的相位而引入图像重建误差来限制光纤馈送干涉仪的性能。一个多光束采集和引导相机，以满足这些挑战，最近委托四光束组合器仪器，重力，在ESO甚大望远镜干涉仪。对于每个望远镜光束，它测量：a）通过对天空中的恒星进行成像来测量视场尖端倾斜; b）通过使用$2 \times 2$小透镜对安装在每个望远镜上的光瞳参考激光信标进行成像来测量望远镜光瞳偏移; c）使用$9 \times 9$ Shack-Hartmann的高阶像差。望远镜的瞳孔被成像，以便在观察时进行视觉监测。这些测量使得能够通过致动分别放置在光瞳和场平面中的倾斜镜的训练来进行主动场和光瞳引导。Shack-Hartmann测量的准静态像差用于聚焦辅助望远镜，并允许校正单位望远镜自适应光学系统和重力之间的非公共路径误差。这种引导使光注入单模光纤稳定，提高了灵敏度，减少了天体测量和图像重建误差。光束引导使得能够实现小于$50\,μ$的天体测量误差。本文介绍了多光束采集制导相机的数据处理方法、实验室试验及其在天空中的性能。
2018-01-31 astro-ph.IM
ethraid: A simple method for characterizing long-period companions using Doppler, astrometric, and imaging constraints
提出开源Python包ethraid，通过在贝叶斯框架中联合建模径向速度、天体测量和直接成像数据，高效利用部分轨道数据约束长周期伴星的质量和分离距离。
2024-03-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Astrometric and photometric accuracies in high contrast imaging: The SPHERE speckle calibration tool (SpeCal)
安装在甚大望远镜（SPHERE/VLT）上的光谱偏振高对比度系外行星研究联盟自2015年2月以来一直在运行其保证的观测时间（五年内260个夜晚）。这段时间的主要部分（200个夜晚）致力于探测和描述宽轨道上的年轻和巨大系外行星。大量的数据必须统一处理，这样才能对野外的任何源获得准确和均匀的测光和天体测量。为了补充欧洲南方天文台的管道，SPHERE联盟开发了一款专用软件来处理数据。首先，该软件校正仪器伪影。然后，它使用斑点校准工具（SpeCal）来最大限度地减少恒星光晕，这会阻止我们检测像系外行星或星周盘这样的微弱光源。SpeCal旨在提取探测到的点状源（系外行星，棕矮星或背景源）的天体测量和测光。SpeCal经过了严格的测试，以确保所有SPHERE观测策略（ADI，SDI，ASDI）的所有简化图像（cADI，Loci，TLoci，PCA等）的一致性以及检测到的点状源的天体测量和测光的准确性。SpeCal在检测和表征高对比度图像中的点状源方面是稳健的、用户友好的和高效的。它被用来系统地处理所有SPHERE数据，其产出已被用于迄今为止的大多数SPHERE联合体文件。SpeCal也是一个有用的框架，可以使用不同的数据集（不同的观测模式和条件）来比较不同的算法。最后，我们的测试表明，提取的天体测量和测光是准确的，没有偏见。
2018-05-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Towards sub-milliarcsecond astrometric precision using seeing-limited imaging
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天体宇宙科学研究所）；Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文提出利用受限视宁度成像结合AGIS方法，实现亚毫角秒精度的天体测量，用于探测银河系黑洞。
2025-12-25 astro-ph.IM astro-ph.SR
WFST Astrometric Calibration -- I. Modeling Global Geometric Distortion with Zernike Polynomials
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Tsung-Dao Lee Institute and State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所暗物质物理全国重点实验室）；Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文学系）
本文提出基于泽尼克多项式对WFST全球几何畸变建模的自校准方法，实现与Gaia DR3坐标系的精确关联。
2026-02-26 astro-ph.IM
Astrometric Calibration and Source Characterisation of the Latest Generation Neuromorphic Event-based Cameras for Space Imaging
作为一种新兴的空间态势感知和空间成像方法，基于事件的相机在空间成像中用于精确源分析的实际使用仍处于起步阶段。需要进一步探索基于事件的空间成像和数据收集的性质，以开发更有效的基于事件的空间成像系统，并通过改进目标测量模型提高基于事件的跟踪系统的能力。此外，为了使事件测量有意义，必须研究一个框架，用于基于事件的照相机校准，以便将事件从图像平面中的像素阵列坐标投影到目标驻留空间物体的参考坐标系中的坐标。在本文中，传统的天文学的传统技术被重新考虑，以适当地利用基于事件的相机空间成像和空间态势感知。本文介绍了用于校准基于事件的摄像机的技术和系统，以实现可靠和准确的测量采集。这些技术对于建立能够执行真实空间态势感知任务的基于事件的空间成像系统至关重要。通过校准使用基于事件的照相机探测到的源，探测到的源或“事件源”的时空特征可以与基础天体物理物体的光度特征相关。最后，这些特点进行了分析，建立一个基础的原则性处理和观察技术，适当地利用基于事件的相机的能力。
2022-11-17 astro-ph.IM eess.IV eess.SP
Orbital and dynamical analysis of the system around HR 8799. New astrometric epochs from VLT/SPHERE and LBT/LUCI
HR\，8799是一个年轻的行星系，由4颗行星和一个双碎片带组成。它是第一个利用直接成像技术发现的多行星系，自1998年以来一直被广泛观测。这一广泛的天体测量基线在20年内进行了50多次观测，因此可以对该系统进行详细的轨道和动力学分析。为了探索行星的轨道参数、动力学历史和行星与盘的相互作用，我们在VLT/SPHERE GTO计划期间对该系统进行了跟踪观测。我们获得了21个观测结果，其中大部分是在有利的条件下。此外，我们还用LBT/LUCI仪器观测了HR 18799。所有的观察减少与国家的最先进的算法实施应用光谱和角度差分成像方法。我们重新简化了在仪器调试期间和3个开放时间程序中获得的SPHERE数据，以获得均匀的天体测量。利用假负伴星法计算了这4颗行星相对于主星的精确位置。为了改进轨道拟合，我们还考虑了文献中所有的天体测量数据。根据不同波长的光度测量，我们根据演化模型估计了行星的质量。我们得到了更新的参数的轨道与假设的共面性，相对较小的偏心率，和周期非常接近的2：1共振。我们还改进了每个行星的动力学质量和系统的视差（24.49 $\pm$ 0.07 mas）。我们还进行了详细的$N$天体模拟，指出了一颗质量低于$\simeq 3$ ~ \MJup目前探测极限的~推测的第五颗最内层行星的可能位置。
2022-07-21 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Vector speckle grid: instantaneous incoherent speckle grid for high-precision astrometry and photometry in high-contrast imaging
对直接成像的系外行星进行测光和天体测量监测，将对它们的旋转周期、云结构分布、天气和轨道参数提供独特的见解。当主星被日冕遮蔽时，斑点网格（SG）被引入作为天体测量和光度测量的参考。散斑网格被实现为衍射光瞳平面光学器件，其在已知位置和亮度处生成人工散斑。它们的性能受到由演变的未校正波前误差引起的潜在斑点晕的限制。散斑晕会干扰相干SG，影响其测光和天体测量精度。我们的目的是表明，通过施加相反的振幅或相位调制的相反的偏振状态，SG可以瞬间与底层晕不相干，大大提高了精度。我们将这些称为矢量散斑网格（VSG）。我们推导出分析的不一致性产生的机制，并探讨在各种大气条件下的理想化模拟的性能增益。我们表明，VSG是完全非相干的非偏振光和基本的限制因素是在网格中的散斑之间的串扰。在模拟中，我们发现，对于短曝光图像的VSG达到$\sim$ 0.3-0.8\%的测光误差和$\sim$ $3-10\cdot10^{-3}$ $λ/D$天体测量误差，这是一个性能的因素$\sim$ 20和$\sim$ 5，分别增加。此外，我们概述了如何使用液晶技术实现VSG，以在圆偏振态上施加几何相位。VSG是一种很有前途的新方法，用于产生具有大大提高的天体测量和测光精度的测光和天体测量参考SG。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Quantification of the expected residual dispersion of the MICADO Near-IR imaging instrument
MICADO是一种用于极大望远镜的近红外成像仪，其设计目的是提供衍射极限成像和50微弧秒（$μ$ as）的天体测量精度。MICADO采用大气色散校正器（ADC）来控制点扩散函数（PSF）的色度伸长。我们必须了解校正后的色散和残差，以达到最佳性能。因此，我们确定了MICADO ADC需要考虑的几个色散来源。首先，我们比较了常见的大气扩散模型，以研究这些模型是否仍然适合MICADO。结果表明，对于H波段的大多数观测，一般大气模式与全大气积分之间的差频散小于10 $μ$。然后，我们进行了误差传播分析，以了解大气扩散的不确定性作为大气条件的函数。此外，我们还研究了测光颜色对天体测量性能的影响。虽然同一视场内恒星之间的折射差异可能很大，但ADC的加入使这种影响可以忽略不计。对于MICADO具体来说，我们发现，目前的光学机械设计占主导地位的剩余色散预算为0.4毫角秒（mas），与0.31 mas的贡献，由于棱镜的定位精度和高达0.15 mas由于玻璃和大气的色散特性之间的不匹配。在MICADO ADC的设计中，我们发现相对天体测量精度达到50 $μ$时，没有出现任何问题。
2020-06-22 astro-ph.IM
A Fourier optics approach to evaluate the astrometric performance of MICADO
本文研究了波前误差对傅里叶光学高精度天体测量的影响。MICADO是即将推出的用于超大望远镜的近红外成像仪器，将提供相对天体测量能力，精度为50微弧秒（μ s）。由于与天体测量要求相比，点扩散函数（PSF）的尺寸很大，因此必须很好地理解PSF在探测器上的详细形状和位置。此外，由于MICADO的大气色散校正器是一个移动部件，在其他大多数静态仪器中，它可能不足以进行简单的观测前校准。因此，我们已经建立了一个傅立叶光学框架，使我们能够评估PSF的质心位置的微小变化作为波前误差的函数。为了进行完整的评估，我们使用Zernike多项式对低阶表面形状误差进行建模，并使用功率谱密度分析对中高空间频率进行建模。所描述的工作，然后将有可能，执行全衍射光束传播，以评估MICADO的预期天体测量性能。
2020-11-18 astro-ph.IM
High Precision Astrometry with Adaptive Optics aided Imaging
已知的系外行星超过450颗，而且这个数字几乎每天都在增加。由于大多数系外行星都是间接探测到的，因此只能确定其轨道参数和物理特征的一些限制。通过测量主恒星的摆动来测量行星的天体测量信号，可以得到完整的轨道参数。有了这些信息，就可以确定行星候选者的真实质量，从而有可能将候选者确定为真正的行星、棕矮星（BD）或低质量恒星。在这篇论文的背景下，一个M-矮星与BD候选同伴，发现径向速度测量，在一个监测计划，以检测天体测量信号进行了观察。地面自适应光学辅助成像与ESO/NACO被用来建立它的真实性质（BD与恒星），并探讨这种技术的前景，为系外行星探测。介绍了进行高精度天体测量所需的天体测量改正，并研究了它们对整体精度的贡献。由于探测器的像素尺度和方向存在很大的不确定性，因此无法探测到天体测量轨道信号。地面望远镜的图像质量受到地球大气层湍流的限制。利用自适应光学技术可以测量和校正光的诱导畸变。然而，校正仅在围绕引导星的小角度内有用。多共轭自适应光学是一种新的校正技术，它利用多颗导星来校正较大的视场。建立VLT/MAD仪器来演示这种技术。本文从天体测量精度的角度对MAD观测进行了分析。比较了两种不同校正模式下的资料：纯地层校正和完全多重共轭校正。
2010-05-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Stellar Density Classification and Regression for CSST Multi-color Imaging Using Deep Learning
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学天文与前沿科学研究院）；School of Physics and Astronomy, China West Normal University（西华师范大学物理与天文学学院）
本文提出一种分层两阶段深度学习模型，用于CSST多色成像数据中的星密度分类与回归，以提高数据处理的准确性和一致性，从而提升CSST及未来大天区巡天数据产品的精度和一致性。
2026-05-17 astro-ph.IM
A simple optimized amplitude pupil mask for attempting to direct imaging of Proxima b with SPHERE/ZIMPOL at VLT
Proxima b是一颗类地系外行星，位于距离我们最近的恒星Proxima Centauri的宜居带。行星和恒星之间的距离约为40质量，这是目前的仪器只能通过直接成像，使用像SPHERE/ZIMPOL这样的视觉极端AO系统。不幸的是，这颗行星落在I波段2 $λ$ /D的第一个艾里环下，这降低了可实现的对比度。我们提出的设计，光学模拟和测试的ZIMPOL的振幅光瞳掩模，重塑PSF，提高对比度在$r = 2λ$ /D约一个数量级。简单的遮罩可以直接插入到SPHERE的当前设置中。
2018-08-21 astro-ph.IM
Imaging on a Sphere with Interferometers: the Spherical Wave Harmonic Transform
我提出了一个精确的和明确的解决方案标量（斯托克斯通量强度）无线电干涉仪成像方程的球面上，这也是有效的非共面干涉仪配置。该成像方程与$w$项成像算法相当，但是通过使用球面而不是笛卡尔公式，该项没有特殊意义。提出的解决方案还允许直接识别天空中的标量（自旋0加权）球谐函数。该方法应感兴趣的未来多航天器干涉仪，宽场成像与非共面阵列，和CMB球面谐波测量使用干涉仪。
2015-04-21 astro-ph.IM
The SPHERE data center: a reference for high contrast imaging processing
SPHERE数据中心的目标是优化SPHERE在VLT的科学回报，提供优化的还原程序，为用户提供服务和公开可用的还原数据。本文介绍了我们的动机，实施的服务（合作伙伴，基础设施和发展），服务，描述的在线数据，和未来的发展。SPHERE数据中心已投入运行，并已向许多观察者提供反应良好的精简数据。2017年提供了第一批公开的简化数据。SPHERE数据中心正在收集有关SPHERE数据的强大专业知识，并处于非常有利的地位，可以在未来提出新的简化数据以及改进的简化程序。
2017-12-19 astro-ph.IM
The Calar Alto CAFOS Direct Imaging First Data Release
我们提出了Calar Alto CAFOS直接成像数据的第一个版本，这是由西班牙虚拟天文台领导的一个项目，其目标是提高天体物理学界对Calar Alto档案的使用。数据发布1包含2008年3月至2019年7月拍摄的23903张简化和天体测量校准的图像，天体测量校准的平均不确定性中位数为0.04弧秒。与Sloan gris滤镜中的6132张图像相关的目录为139337个点状检测提供了准确的天体测量和PSF校准的测光，这些检测对应于从2338张优质图像中提取的21985个不同来源。平均内部天体测量和测光精度分别为0.05弧秒和0.04 mag。在这项工作中，我们描述了处理和校准图像的方法，以及相关目录的建设，以及进行的验证质量测试。最后，我们提出了三个案例来证明目录的科学能力：发现和识别小行星，识别潜在的瞬变，并确定冷和超冷矮星。
2023-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
High contrast imaging with ELT/METIS: The wind driven halo, from SPHERE to METIS
METIS是计划用于ELT的三个第一光仪器之一，主要致力于中红外的高对比度成像。在目前安装在VLT的SPHERE高对比度仪器上，我们观察到主要的对比度限制之一是风驱动的晕，这是由于相对于大气湍流时间演化的有限AO运行速度。从这个观察，我们推断出这个签名的ELT/METIS仪器，这是配备了一个单一的共轭自适应光学系统和几个coronagraphic设备。利用一个分析型AO模拟器，在相同的湍流条件下，我们比较了SPHERE和METIS观测到的风致晕的数量。
2019-11-25 astro-ph.IM
Astrometric precision tests on TESS data
背景天体测量在或低于微弧秒水平与成像望远镜假设的不确定性的位置上的一个未解决的来源可以是一个任意小的分数的探测器像素，给定足够的光子预算。瞄准本文探讨了几何极限精度，在CCD像素分数，实现了一个大的一组星场图像，选择公开可用的科学数据的TESS任务。法使用TESS光变曲线文件中提供的位置估计，以像素为单位计算选定亮星之间的距离（$G \simeq 5\,mag$）的统计数据。结果在$0.01$像素的水平上，坐标差的分散似乎受到长期变化和噪声周期的影响。相对于低通滤波数据（跟踪长期演化）的残差，这是解释为实验天体测量噪声，达到几个毫像素或以下的水平，下至$1/5,900$像素。饱和的图像是存在的，证明天体测量精度主要是保存在整个CCD列，而它具有沿列方向的优雅的退化。图像集的累积性能是跨列的几个微像素，或者沿着列的几个10微像素。结论.天文测量精度下降到一个CCD像素的一小部分，给出足够信噪比的想法，证实了从飞行中的科学仪器的$10^{-6}$像素级的实际数据。简要讨论了未来高精度天体测量任务的影响。
2022-12-05 astro-ph.IM
Direct Imaging and Astrometric Detection of a Gas Giant Planet Orbiting an Accelerating Star
本文利用 Gaia 和 Hipparcos 天体测量数据发现 HIP 99770 周围存在气态巨行星的动力学证据，并通过 Subaru 极端自适应光学系统直接成像确认，测得其轨道距离为 17 天文单位、质量为 13.9--16.1 倍木星质量，为天体测量引导直接成像提供了新范例。
2023-04-13 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Astrometric detection of exoplanets from the ground
天体测量学是研究太阳系外行星在邻近恒星周围的种群的一种强有力的技术。它提供了一个独特的参数空间，因此需要获得一个全面的图片的属性，丰度和建筑的系外行星系统。在这篇评论中，我们讨论了科学潜力，提出了可用的技术和仪器，并强调了一些天体测量行星搜索的结果，重点是从地面观测。特别是，我们讨论了天体测量观测与甚大望远镜（VLT）干涉仪和一个方案，采用光学成像与VLT相机，都旨在天体测量探测系外行星。最后，我们将这些努力置于盖亚的背景下，欧空局的天体测量任务计划于2013年发射，并提出了从地面进行天体测量系外行星探测的未来前景。
2013-09-02 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
High precision astrometry with a diffractive pupil telescope
对地球质量系外行星的天体测量探测和质量测定需要亚微弧秒的精度，这在理论上是可能的，因为成像空间望远镜使用视场星作为天体测量参考。然而，测量必须克服远大于光子噪声极限的天体测量失真。为了解决这个问题，我们建议使用添加到主镜（PM）表面的规则间隔的小黑点的二维网格来产生微弱的恒星衍射尖峰。通过比较尖峰和背景场恒星的位置，可以得到主恒星的精确天体测量运动。这些尖峰并不对磁场中心的散射光有贡献，因此可以不受干扰地观测恒星周围的日冕。由于衍射尖峰是在PM上产生的，并在与背景恒星相同的焦平面探测器上成像，因此天体测量失真对衍射尖峰和背景恒星的影响是相等的，因此需要进行校准。我们描述的技术，详细介绍了如何收集的数据由宽视场相机被用来推导天体测量运动，并确定天体测量误差的主要来源，使用数值模拟和分析推导。我们发现，我们采用的1.4米口径望远镜，0.3平方度视场作为基线设计，单次测量天体测量精度达到0.2微弧秒。衍射光瞳的概念，从而使亚微弧秒天体测量，而不依赖于准确的指向，外部计量或高稳定性的硬件所需的先前提出的高精度天体测量概念。
2013-04-01 astro-ph.IM
High Precision Astrometry with MICADO at the European Extremely Large Telescope
在这篇文章中，我们确定和讨论各种统计和系统的影响与MICADO，近红外成像相机提出的42米欧洲极大望远镜（E-ELT）实现的天体测量精度。这些效应是仪器效应（例如几何失真）、大气效应（例如色差折射）和天文效应（参考源选择）。我们发现有几种现象对~100微弧秒尺度有影响，这意味着它们可以大大大于光学/近红外42米望远镜的理论统计天体测量精度。根据类型的不同，这些影响需要通过专用的仪器设计属性或通过专用的校准程序进行控制。我们的结论是，如果这样做是正确的，40微弧秒或更好的天体测量精度-40微弧秒/年的自行对应于约20公里/秒，在100千秒差距-可以实现在一个历元的实际观测
2009-10-27 astro-ph.IM
Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES). IV. Synergy between astrometry and direct imaging missions of the Habitable World Observatory for detecting Earth-like planets
本文研究CHES天体测量与HWO直接成像的协同作用，发现先验CHES轨道约束可将类地行星探测完备性提高约10%，探测效率提升2至30倍。
2025-05-05 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Synergy of Direct Imaging and Astrometry for Orbit Determination of exo-Earths
系外行星搜索的圣杯是系外地球，一个地球质量的行星，位于附近恒星周围的宜居带。质量是行星最重要的参数，只能通过观察恒星围绕行星-恒星质心的运动来测量。然而，一颗行星的单一图像并不能证明这颗行星的质量与地球相当，也不能证明它处于宜居带轨道上。然而，行星的轨道可以通过在多个时期拍摄行星的图像来测量，或者通过基于空间的天体测量在多个时期测量恒星的位置来测量。通过直接成像测量系外行星的轨道是复杂的，有许多因素：（1）内工作角（IWA）;（2）取决于轨道相位的行星的视亮度;（3）多个行星的存在引起的混乱;和（4）行星-恒星的对比度。在本文中，我们解决了这个问题：“可以识别哪些恒星具有类地行星的先前天体测量任务是否可以显着提高对系外地球进行成像的任务的科学产量？“我们发现，掩星臭氧观测站（一个小型的外部掩星任务，不能测量光谱）可以确认约4到5倍的系外地球的轨道，如果一个天体测量任务在它之前，以确定哪些恒星有这样的行星。我们发现，在一个内部日冕的情况下，最近的~60颗恒星的调查可以做一个望远镜的一半大小，如果一个天体测量任务已经首先确定了存在的类地行星在宜居带，并测量其轨道参数。
2010-06-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simultaneous Exoplanet Characterization and deep wide-field imaging with a diffractive pupil telescope
高精度的天体测量可以识别系外行星并测量它们的轨道和质量，而日冕成像可以通过光谱学详细描述它们的物理特性和大气成分。在以前的论文中，我们表明，空间中的衍射光瞳望远镜（DPT）可以通过在明亮的目标恒星周围产生微弱但尖锐的衍射尖峰，从宽视场图像中进行亚微弧秒精度的天体测量。DPT允许同时进行天体测量和日冕成像，我们在本文中讨论和量化了这种组合对系外行星科学研究的科学益处：识别具有更高灵敏度和鲁棒性的系外行星，以及高精度测量行星质量的能力。我们展示了如何使用这两种测量来识别行星并测量它们的质量，提供了更高的灵敏度，并提供了比单独任务更可靠的测量，因此导致任务效率大幅提高。综合测量可靠地确定潜在的宜居行星在多个系统与一些观测，而天体测量或成像单独将需要在很长一段时间的基线许多测量。此外，结合测量可以直接确定恒星质量的精度达到100万级，使用行星作为测试粒子。我们还表明，DPT保持了望远镜对深宽视场成像的全部灵敏度，因此与与系外行星无关的同步科学观测兼容。我们的结论是，天体测量，日冕，深宽视场成像可以同时进行一个单一的望远镜没有显着的负面影响的性能上的任何三种技术。
2013-04-01 astro-ph.IM
High-resolution imaging at the SOAR telescope
在4.1米望远镜上用快速电子倍增照相机在可见光自适应光学系统进行部分湍流校正的情况下观测到明亮的单星和双星。我们比较的角分辨率实现简单的平均AO校正图像（长时间曝光），选择和重新定心（移位和添加或“幸运”成像）和斑点干涉。部分AO校正，振动和图像后处理的效果上所达到的分辨率。这些技术的潜在有用性进行评估，以达到地面光学成像的衍射极限。在这些测试中获得的75个双星的测量和特别感兴趣的对象进行了讨论。我们报告Zeta Aqr B的天体测量伴星的初步分辨率。提出了一种先进的高分辨率相机的概念。
2010-10-20 astro-ph.IM
SCExAO/CHARIS and Gaia Direct Imaging and Astrometric Discovery of a Superjovian Planet 3--4 lambda/D from the Accelerating Star HIP 54515
SCExAO/CHARIS和Gaia发现HIP 54515的超木星系外行星，通过高对比度成像和高精度测距确定其质量、轨道参数及光度特性，为行星形成和演化研究提供新数据。
2025-12-05 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
orbitize! v3: Orbit fitting for the High-contrast Imaging Community
本文介绍 orbitize! v3.0，一个面向高对比度成像和双星社区的贝叶斯轨道拟合软件包，通过结合相对天体测量与视向速度等数据生成轨道后验，并在功能与可访问性上较 1.0 版本显著提升。
2024-10-02 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
MAVIS: Enabling High-Precision Ground-Based Astrometry in the Visible Spectrum
本研究聚焦将MAVIS可见光多共轭自适应光学天体测量推向极限，通过MAVISIM、Superstar和DAOPHOT集成遥测数据改进地基AO辅助天体测量精度，为下一代巨型望远镜时代铺路。
2024-10-15 astro-ph.IM
Precision premium transformation -- a high-precision astrometric solution based on the precision premium curve
针对大气湍流限制地基光学天体测量精度的问题，提出基于精度溢价曲线的精度溢价变换方法，利用小区域湍流误差相似性和密集Gaia参考星加权求解，有效提升了高恒星密度区的测量精度与适用性。
2024-03-09 astro-ph.IM
High-order myopic coronagraphic phase diversity (COFFEE) for wave-front control in high-contrast imaging systems
准静态像差的估计和补偿是实现高对比度成像系统最终性能的必要条件。COFFEE是一种焦平面波前传感方法，其包括将相位分集扩展到高对比度成像系统。基于贝叶斯方法，它估计从科学相机本身记录的两个焦平面图像的准静态像差。在本文中，我们提出了COFFEE的扩展，它允许估计的低和高阶像差与纳米精度的任何coronagraphic设备。的性能进行评估的现实模拟，在SPHERE仪器框架。我们开发了一个短视的估计，使我们能够考虑到使用的多样性阶段的不完善的知识。最后，我们评估了COFFEE在补偿过程中的性能，以优化探测器上的对比度，并表明它允许在距离恒星几个分辨率元素处达到SPHERE所需的10^-6对比度。值得注意的是，我们提出了一种非线性能量最小化方法，可用于达到非常高的对比度水平（在类球体环境中优于10^-7）
2013-10-21 astro-ph.IM
Performance of the VLT Planet Finder SPHERE I. Photometry and astrometry precision with IRDIS and IFS in laboratory
甚大望远镜（VLT）的新行星发现者，光谱偏振高对比度系外行星研究（SPHERE），刚刚在帕拉纳尔首次亮相。一种直接探测行星的专用仪器SPHERE由一台可见光偏振照相机、苏黎世IMAGER偏振仪（ZIMPOL）和两个近红外子系统组成：一台用于成像、偏振测定和长缝光谱学的多用途照相机-红光双光束成像仪和光谱仪，以及一台积分场光谱仪（IFS）。我们提出了从实验室集成和验证阶段的数据分析中获得的结果，合成行星注入后。由于在实验室中无法进行连续磁场旋转，因此本分析提供了使用不使用角微分成像（ADI）技术的还原技术获得的结果。为了进行模拟，我们使用的仪器点扩散函数（PSF）和模型光谱的L和T型对象的对比度相对于宿主星。我们评估了天体测量和测光的预期误差作为同伴的信噪比的函数，在光谱差分成像（SDI）减少IRDIS和光谱反卷积（SD）或主成分分析（PCA）数据减少IFS。例如，我们通过分析推断，$β$ Picb是一颗年龄为1200万年的行星，半径为$\sim$ 10~ \MJ，半长轴为9--10 AU，它将被IRDIS探测到，测光误差为0.16等，相对天体测量位置误差为1.1等。用迭代函数系统可以反演出每个通道上的误差条约为0.15等，天体测量相对位置误差为0.6等。对于较暗的天体，如距离27天文单位的13颗\MJ行星HR 8799 d，IRDIS的相对天体测量误差为3 mas。
2014-10-07 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A Scalable Path to Astrometric Exomoon Discoveries with the Nautilus Space Observatory
University of Arizona（亚利桑那大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology II (CRESST II)（空间科学与技术研究探索中心二期）；NASA Ames Research Center（美国宇航局艾姆斯研究中心）；Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）；University of Graz（格拉茨大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
提出利用Nautilus空间天文台的可扩展架构，通过天体测量法监测行星反射运动，分阶段搜索系外卫星，从最近成像巨行星开始逐步扩展至邻近K型及更早型恒星。
2026-08-25 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Spectral and angular differential imaging with SPHERE/IFS. Assessing the performance of various PCA-based approaches to PSF subtraction
角微分成像（ADI）和光谱微分成像（SDI）通常用于直接探测和表征SPHERE/IFS仪器获得的数据集中的年轻木星系外行星。我们比较了ADI、SDI以及ADI和SDI的三种组合的性能，以找出哪种技术实现了最高的信噪比（S/N），并分析了它们作为积分时间、场旋转和波长范围的函数的性能。我们分析了SPHERE/IFS观测三个已知的系外行星，即Beta Picasso b，51 Eridani b和HR 8799 e，具有五种差分成像技术。我们将数据集分成子集，以便在使用每种技术处理数据之前改变每个参数。差分成像技术采用主成分分析（PCA）。测试表明，SDI和ADI的组合始终比单独使用ADI获得更好的结果，并且同时使用SDI和ADI（组合差分成像; CODI）获得最佳结果。积分时间测试表明，在积分时间大于10 $^3$ s的情况下观察到的间隔大于0.24弧秒的目标是光子噪声受限的。场旋转显示出与S/N的强相关性，场旋转达到1个半高宽（FWHM），之后没有观察到S/N随场旋转的显著增加。波长范围变化显示，对于更宽的波长范围，S/N普遍增加，但未观察到明显的相关性。与常规ADI相比，频谱信息对于提高信噪比至关重要。我们的研究结果表明，CODI应该是首选的处理技术，以寻找新的系外行星与SPHERE/IFS。为了优化直接成像观测，磁场旋转应超过1 FWHM，以检测小间距的系外行星。
2021-06-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
In the crosshair: astrometric exoplanet detection with WFIRST's diffraction spikes
WFIRST将进行一项日冕照相计划，以描述明亮的邻近恒星周围行星的大气层。当用WFIRST宽视场相机观察时，这些恒星会使探测器饱和，并产生非常强烈的衍射尖峰。本文预测了WFIRST以高饱和恒星的衍射峰为中心所能达到的天体测量精度。WFIRST H4 RG探测器极大地促进了这一测量原理，它将多余的电荷限制在饱和像素的势阱内。通过采用一个简化的分析模型的衍射尖峰所造成的一个单一的支柱模糊的望远镜孔径，集成在WFIRST像素大小，我们预测这种方法的性能与费舍尔矩阵形式主义。我们讨论了该模型的有效性，发现10 $μ$作为天体测量精度是可以实现的一个R = 6或J = 5星的一个单一的100 s曝光。我们讨论了光学畸变校正和像素级伪影的观测限制，这些伪影需要在10 - 20 $μ$的水平进行校准，以便不占主导地位的误差预算。为了抑制这些系统，我们建议一系列的短曝光，抖动至少几百个像素，达到有效的每次访问天体测量精度优于10 $μ$作为。如果能够实现这一目标，一个专门的WFIRST GO计划将能够在几个pc内探测到围绕恒星运行的轨道周期为1年的地球质量系外行星，以及周期较短或围绕更大质量或更遥远恒星运行的海王星类行星。这样的计划也将使质量测量的许多预期的直接成像系外行星目标的WFIRST日冕和一个“遮光”掩星器。
2018-02-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
spherical: A Comprehensive Database and Automated Pipeline for VLT/SPHERE High-Contrast Imaging
spherical为VLT/SPHERE高对比度成像提供综合数据库和自动化处理流程，整合约11500个观测序列，降低端到端分析门槛，支持系外行星群体研究和大气表征。
2026-10-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Reference-star differential imaging on SPHERE/IRDIS
参考星差分成像（RDI）是高对比度成像中的一种有前途的技术，其被认为在短角距（即，<0.3”）。然而，目前还不清楚是否可以通过使用所有的档案数据来优化恒星贡献的减法来提高RDI在地面仪器上的性能。我们表征的性能RDI SPHERE/IRDIS数据直接成像的系外行星和磁盘。我们利用SPHERE/IRDIS在过去五年中获得的所有H23档案数据，建立主参考库并进行RDI。在点源检测中，如果观测条件在我们的主参考库的中值条件附近，RDI可以在小角度间隔（<0.4”）下优于ADI。平均而言，对于中值条件下的观测，RDI在0.15”间隔处比ADI具有约0.8 mag的增益。我们证明，在主参考库中包含更多的参考目标确实有助于提高RDI的性能。在磁盘成像，RDI可以揭示更多的磁盘功能，并提供一个更强大的磁盘形态恢复。我们在总强度上分辨出33个盘（19个行星形成盘和14个碎片盘），其中4个只能用RDI检测到。首次在散射光中分辨出两个圆盘。首次在总强度中检测到三个圆盘。我们在这项工作中构建的主参考库可以轻松地实施到传统或未来的SPHERE调查中，以执行RDI，从而实现比ADI更好的性能。为了获得ADI的最佳RDI增益，我们建议在0.6”-0.8”的视宁度条件下进行未来的观测。
2022-08-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Astrometric Reconnaissance of Exoplanetary Systems (ARES). I. Methodology validation with HST point-source images of Proxima Centauri
ARES项目通过HST和Gaia数据验证比邻星系外行星候选体的测光参数，初步确定其位置、自行和视差，为后续高精度测光研究奠定基础。
2025-12-09 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Exoplanet Simple Orbit Fitting Toolbox (ExoSOFT): An Open-Source Tool for Efficient Fitting of Astrometric and Radial Velocity Data
我们提出了系外行星简单轨道拟合工具（ExoSOFT），这是一个新的开源套件，用于将行星或恒星质量同伴的轨道要素拟合到径向速度和天体测量数据的任何组合。为了探索开普勒模型的参数空间，ExoSOFT可以使用自己的多级采样方法进行操作，或者与第三方工具（如emcee）进行接口。此外，ExoSOFT还打包了一系列后处理工具，用于分析和汇总结果。虽然只有少数系统已经观察到径向速度和直接成像技术，这一数字将增加由于即将到来的航天器和地面调查。提供这两种形式的数据可以同时进行拟合，这有助于打破只有一种数据类型时出现的轨道要素简并。这种方法可以产生的动力学质量估计是重要的，当调查的形成机制和随后的演变亚恒星的同伴。ExoSOFT通过拟合人工数据进行了验证，并使用Python和Cython编程语言实现;可在GNU通用公共许可证v3下在https://github.com/kylemede/ExoSOFT上公开下载。
2017-11-09 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Astro-photometric study of M37 with Gaia and wide-field ugi-imaging
本文介绍了银河系疏散星团M37（NGC 2099）的天体测量和测光宽视场研究。所研究的领域进行了观察与地面的图像覆盖的区域约四平方度的斯隆式过滤器ugi。我们利用盖亚目录来校准大视场马赛克的几何失真，开发也可以应用于其他宽视场仪器的软件例程。这些数据被用来识别M37中最热的白矮星（WD）候选成员。多亏了盖亚EDR3精密的天体测量，我们确定了七个这样的WD候选者，其中一个，除了是一个高概率的天体测量成员，是一个行星状星云的假定中心恒星。据我们所知，这是一个独特的对象在一个疏散星团，我们已经获得了后续的低分辨率光谱，用于定性表征这个年轻的WD。最后，我们公开发布了一个三色地图集和视野中的源目录，这是对现有材料的补充。
2022-07-07 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Imaging Young Planets From Ground and Space
高对比度成像可以发现和表征附近年轻恒星和最近的M星周围的气体巨行星，通过探索间接方法无法达到的轨道分离来补充径向速度和天体测量搜索。地面日冕仪已经在附近25天文单位的年轻恒星范围内进行探测，以寻找小至3倍木星质量的天体。本文比较了詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的高对比度成像模式的近期和未来的地基能力。蒙特卡洛模型显示，JWST可以在广泛的轨道分离范围内检测质量小至0.2 MJup的行星。我们提出了新的计算行星亮度作为特定JWST过滤器的质量和年龄的函数，并扩展到0.1兆焦耳。
2010-01-03 astro-ph.IM astro-ph.SR
Detection of a low-mass stellar companion to the accelerating A2IV star HR 1645
Myr A2 IV的$\sim500$ HR 1645是通过比较{ \it依巴谷}和{ \it盖亚}天体测量星表而测量到的附近早期型恒星中最显著的低振幅加速度之一。这个信号与短周期（$P<1$ \，yr）上具有中等质量比（$q\sim0.5$）的伴星一致，或者与间隔足够宽的亚恒星伴星一致，可以用地面高对比度成像仪器分辨;与测量的加速度一致的长周期等质量比伴星也被排除在以前的成像观测之外。小但显著的加速幅度使HR 1645成为有针对性地搜索附近年轻恒星周围的褐矮星和行星质量伴星的有希望的候选者。在本文中，我们探索天体测量加速度的起源，通过模拟由双子座行星成像仪发现的宽轨道M8伴星引起的信号，以及一个世纪前发现的内部短周期光谱伴星的影响，但此后没有跟进。我们提出的第一个限制内伴星的轨道，并证明这是一个合理的原因的天体测量加速。这一结果表明，在对宽轨道亚恒星伴星进行有针对性的直接成像调查之前，必须对短周期恒星伴星的目标进行天体测量加速度检查。
2019-10-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Increasing the raw contrast of VLT/SPHERE with the dark-hole technique. II. On-sky wavefront correction and coherent differential imaging
上下文对系外行星的直接成像利用了最先进的自适应光学（AO）系统、日冕照相术和后处理技术。日冕仪减弱星光，以减轻系外行星与其宿主恒星之间不利的通量比。AO系统提供点光源的衍射限制图像，并最大限度地减少可能导致星光泄漏通过日冕仪的光学像差。后处理技术，然后估计和消除残余的恒星散斑，如非共路像差（NCPA）和衍射望远镜遮蔽。目标。我们的目标是证明一种有效的方法，以尽量减少由于NCPA的斑点强度在VLT/SPHERE观测的夜晚。方法.在科学观测之前，我们实现了一种迭代黑洞（DH）算法来去除天空中的恒星斑点。它使用成对探测估计器和基于电场共轭的控制器。这项工作提出了第一个这样的天空散斑最小化与DH技术的球体。结果我们表明，在原始图像中的归一化强度的标准偏差减少了高达5倍的校正区域相对于当前的校准策略下中位数条件VLT。仅用1分钟的曝光时间获得的这种对比度性能水平达到了SPHERE上的中值性能，SPHERE使用需要1小时长的观察序列的后处理方法。我们还提出了一种替代的校准方法，利用星光的相干性，并提高了约3倍的后处理的对比度水平均方根。结论.这一空中演示代表了未来设计，开发和观测下一代地基系外行星成像仪10米至40米望远镜战略的决定性里程碑。
2022-08-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
本文展示了在VLT/SPHERE四象限相位掩模日冕仪上应用暗洞技术，并结合参考差分成像对HR 4796进行观测，将H波段探测极限提高了三倍，且暗洞在恒星间保持稳定，为系外行星成像提供了新策略。
2024-03-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Coherent Differential Imaging of high-contrast extended sources with VLT/SPHERE
本文在VLT/SPHERE上验证了相干差分成像（CDI）方法，通过对AO变形镜施加相位偏移调制散斑场，结合Karhunen-Loève投影框架，成功恢复了四个恒星周围几乎正面朝向的星周盘，避免了传统ADI的自消减伪影，为未来直接成像巡天中的像差校准提供了高效且无伪影的新策略。
2025-11-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
High-contrast imaging of Galactic Cepheids with VLT/SPHERE
Universidad de Tarapacá（塔拉帕卡大学）；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，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；French-Chilean Laboratory for Astronomy, IRL 3386, CNRS and U. de Chile（法智天文学联合实验室，CNRS与智利大学）；Smithsonian Astrophysical Observatory（史密森尼天体物理台）；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研究所）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika, PAN（尼古拉·哥白尼天文中心，波兰科学院）；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）
通过高对比度成像研究银河系造父变星的视觉伴星，确定其伴星分布并限制未检测到的伴星，以约束造父多星系统的结构。
2026-04-07 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Astrometric Gravitational-Wave Detection via Stellar Interferometry
我们评估的潜在引力波（GW）检测的频率从10 nHz到1 $μ$ Hz使用极高精度的天体测量少数恒星。特别是，我们认为，非磁性，光度稳定的热白矮星（WD）位于$\sim$ kpc的距离可能是这种方法的最佳目标。以前的研究天文GW检测集中在潜在的大量恒星的不太精确的调查，我们的工作提供了一种替代的优化方法来解决这个问题。在$h_c \sim 10^{-17} \times \left(μ\text{Hz}/f_{\text{GW}}\right)$附近的特征应变处，预期该带中的感兴趣GW源。观测这些源所需的天体测量角精度是经过一段时间积分后的$Δθ\sim h_c$ $T \sim 1/f_{\text{GW}}$。我们表明，抖动的光度中心的WD这种类型的星点是有界的小到足以允许这种高精度，小$N$的方法。我们讨论了可能产生的噪音恒星反射运动引起的轨道物体，并显示如何可以减轻。能够达到必要的天体测量精度的唯一合理技术是天基恒星干涉仪。这样一个未来的任务与几米规模的收集盘和基线的$\mathcal{O}(100\text{ km})$是足够的，以达到目标的精度。这种收集器的尺寸与为一些编队飞行的天基天体测量仪或为其他科学原因提出的光学合成孔径成像阵列概念所建议的收集器大致一致。然而，拟议的基线略大于为这些概念讨论的公里尺度基线，但我们认为利用这种基线没有根本的技术障碍。因此，这种类型的…
2022-07-05 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Imaging radial velocity planets with SPHERE
我们目前的意见与行星发现者球的一个选定的样本最有前途的径向速度（RV）的同伴高对比度成像。使用蒙特卡罗模拟探索宽RV伴星轨道的所有可能倾角，我们确定了可能被SPHERE探测到的伴星系统。我们发现最适合观测的RV系统是：HD 142、GJ 676、HD 39091、HIP 70849和HD 30177，并在SPHERE保证时间观测（GTO）期间对这些系统进行了观测。为了降低星光的强度并揭示微弱的同伴，我们使用了主成分分析（PCA）算法以及角度和光谱差分成像。我们注入已知通量的合成行星，以评估由我们的数据缩减引起的自减影，并确定我们缩减图像的J带$vs$分离中的5 $σ$对比度。我们估计的上限可检测的伴星质量周围的选定的恒星从对比图从我们的数据减少。虽然我们的观测在距离主星十分之几角秒的地方实现了大于15等的对比度，但我们没有发现行星。然而，我们能够使用AMES-COND演化模型在恒星周围设置质量上限。我们可以排除在这些恒星周围存在质量大于25-28 \MJup的伴星，这证实了这些RV伴星的亚恒星性质。
2018-07-03 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The polarimetric imaging mode of VLT/SPHERE/IRDIS II: Characterization and correction of instrumental polarization effects
上下文星周盘和自发光的巨型系外行星或褐矮星伴星可以通过近红外波长的直接成像偏振测量来表征。甚大望远镜上的SPHERE/IRDIS有能力进行这种测量，但未经校准的仪器偏振效应限制了可达到的偏振精度。目标。我们的目标是表征和校正整个光学系统，即望远镜和SPHERE/IRDIS的仪器偏振效应。方法.我们创建了一个详细的米勒矩阵模型的宽带滤波器Y-，J-，H-和Ks，并校准它使用测量与SPHERE的内部光源和两个非偏振恒星的观察。我们开发了一个数据处理方法，使用该模型来校正仪器偏振效应，并将其应用于T Cha的拱星盘的观测。结果仪器偏振几乎完全由望远镜和SPHERE的第一个反射镜产生，并随望远镜的高度角而变化。串扰主要来源于镜像反旋器（K镜）。在某些方向上，去旋器会导致严重的信号损失（在H和KS波段损失>90%），并强烈抵消线偏振的角度。利用我们的校正方法，我们在所有滤波器中达到了线偏振度<0.1%的总偏振测量精度和线偏振角几度的精度。结论.该修正方法使我们能够精确测量星周盘的偏振强度和线偏振角，是探测未分辨（内）盘和测量亚恒星伴星偏振的重要工具。我们已经将校正方法纳入了一个名为IRDAP的高度自动化的端到端数据简化管道中，该管道可在https://irdap.readthedocs.io上公开获得。
2019-09-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
The polarimetric imaging mode of VLT/SPHERE/IRDIS I: Description, data reduction and observing strategy
上下文偏振成像是对原行星盘进行高对比度成像和表征的最有效技术之一，并有可能有助于表征系外行星。VLT/SPHERE包含具有双光束偏振成像（DPI）模式的红外双波段成像仪和光谱仪（IRDIS），能够获得高对比度和分辨率的线偏振图像。目标。我们的目标是提供一个概述IRDIS/DPI和研究其光学设计，以改善观测策略和数据简化。方法.对于TW Hya的H-波段观测，我们比较了两种数据减少方法，以不同的方式校正仪器偏振效应：最小化的噪声图像，和基于偏振模型的校正方法，我们提出了本研究的论文II。结果我们使用TW Hya的观测来说明数据的减少。在这颗恒星周围的原行星盘的图像中，我们检测到偏振强度和线性偏振角度的变化与指向相关的仪器配置。我们解释这些变化的仪器偏振效应，并使用我们的基于模型的校正方法校正这些影响。结论. IRDIS/DPI已被证明是一个非常成功和富有成效的高对比度偏振成像系统。但是，仪器性能取决于具体的仪器配置。我们建议调整未来的观测策略，以优化极化效率，在现场跟踪模式，避免不利的反旋角。我们建议使用称为IRDAP的管道减少天空数据，该管道包括基于模型的校正方法（在论文II中描述），以最佳地考虑剩余的望远镜和仪器偏振效应，并检索入射光的真实偏振状态。
2019-09-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Direct imaging of extra-solar planets in star forming regions: Lessons learned from a false positive around IM Lup
大多数系外行星成像仪由地面自适应光学日冕照相机组成，这些照相机目前在对比度、灵敏度和天体测量精度方面受到限制，但有利地在近红外（1- 5μm）进行观测。由于这些实际的限制，我们目前的观测目标是探测和表征行星，这对目标选择、观测策略、数据简化和后续行动都有很大的限制。因此，迄今为止的大多数调查都是针对年轻的系统（1- 100 Myr），以捕捉假定的巨行星残余热辐射，其峰值在近红外线。他们也倾向于太阳附近的系统（d<80 pc），这降低了角分辨率的要求，但也确保了对距离和自行的良好了解，这对确保行星状态至关重要，并使随后的表征成为可能。由于它们的年轻，瞄准附近的恒星形成区是非常诱人的，这些区域通常是通过直接成像寻找行星的大部分物体的两倍。探测这些有趣的水库设置额外的限制，我们在本文中审查提出的行星搜索，我们在2008年开始围绕磁盘轴承金牛座T星IM Lup（狼疮恒星形成区，140- 190 pc）。我们展示并讨论了为什么年龄的确定，中央恒星和行星的进化模型的选择，主恒星自行的精确知识，相对或绝对的天体测量精度，以及耐心是系外行星搜索更遥远的年轻恒星周围的关键因素。不幸的是，大多数时候，精度和毅力并没有得到回报：我们在2008年发现了IM Lup周围的候选伴侣，我们在这里报告为未绑定的背景对象。尽管如此，我们详细回顾了从我们的努力中吸取的教训，并提出了有史以来计算的IM Lup的最佳检测…
2012-07-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
{\sc precision}: A fast python pipeline for high-contrast imaging -- application to SPHERE observations of the red supergiant VX Sagitariae
对太阳系外行星的搜索推动了仪器的快速发展，导致了VLT的SPHERE，Gemini South的GPI和Subaru的SCExAO等相机的出现，这些相机能够在具有小内部工作角（$\sim 0\farcs{1}$）的明亮恒星周围实现非常高的对比度（$\sim10^{6}$）。能否最佳利用这些工具的数据，取决于是否有易于使用的软件来处理和分析其数据产品。我们提出了一个纯Python的管道，{ \sc precision}，它提供了快速，内存有效的减少从SPHERE/IRDIS近红外成像仪的数据，并可以很容易地扩展到其他仪器。利用{ \sc precision}对极红超巨星VX~Sgr进行观测，发现VX ~ Sgr的内部外流在近红外波段具有不对称的结构，光学偏振成像显示出明显的$\sim0.5^{\prime\prime}$尺度的扩展偏振辐射，该尺度随方位角显著变化，证实了不对称性。虽然这还不是结论性的，但这可能表明喷出物被限制在一个圆盘或环面上，我们几乎是面对面地看到的，尽管其他非球形或clusional配置仍然是可能的。VX~Sgr没有已知的伴星，使得这种几何形状很难解释，因为系统中没有明显的角动量来源。
2020-02-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
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。
2017-10-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
