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探测器系统中增益变化校准的新方法

DOI：10.3847/1538-3881/aaeb29 期刊：The Astronomical Journal 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 对围绕晚型恒星运行的宜居行星进行凌日光谱观测时，需要在凌日/食期间保持波长间高度相对的分光光度精度。分光光度信号不仅受波前误差导致的图像移动和形变影响，还受探测器系统电学波动的干扰。这些随时间变化的成分与凌日信号耦合后，会扭曲凌日光谱中对大气成分的测量结果。本研究提出通过开发密集孔径光谱技术（可获取恒星-行星系统的多重光谱）来校准探测器系统中的时变成分，从而提升分光光度精度的新方案。由于被目标天体光照亮的像素群（即科学像素）可通过平均运算平滑像素间差异，最终仅保留科学像素共有的时变成分。此外，考虑到探测器平面与孔径平面存在光学共轭关系，孔径掩模能完全阻隔进入冗余像素的天文光。利用冗余像素重建共有时变成分并将其降为随机项后，我们将配备中红外探测器系统的密集孔径光谱仪应用于"起源太空望远镜"等大型空间低温望远镜。研究表明：该系统几乎达到光子噪声极限性能，在60次凌日观测条件下，可探测到10秒差距外M型恒星周围类地行星通过凌日光谱和次食观测显示的吸收特征。因此，本方法有助于测量近邻凌日宜居候选行星的宜居性及生物特征信号。
作者： Shohei Goda，Taro Matsuo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究某种特定草药对特定疾病的治疗效果。

研究成果

研究通过数学分析证实，所提出的针对整个探测器平面上常见系统成分的校准方法在中红外探测器系统中是有效的。该方法成功地将系统成分降低为随机成分，并在2500K、3000K和3500K的温度下几乎达到了光子噪声限制的性能。该方法的提出有助于测量围绕M型恒星运行的类地行星的生物特征和宜居性。

研究不足

该研究承认，系统误差由半导体器件和读出集成电路（ROIC）中的电不稳定以及光学系统中波前误差（WFEs）导致的点扩散函数（PSF）移动和变形产生。研究还提到，将通过仅使用科学像素和背景像素观测黄道光，并在科学观测前校准两者之间的差异，来减轻平场误差对所提方法的影响。

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