Метод FLIP для JWST NIRCam повысил чувствительность в 2–15 раз и выявил 51 Eridani b на 4,3 мкм
Авторы сообщили о физическом методе вычитания света звезды, который моделирует нестабильности телескопа вместо опоры на опорные снимки; проверен на данных JWST.
Группа под руководством Родриго Феррера-Чавеса из Северо-Западного университета представила новый метод вычитания света звезды для коронографических снимков экзопланет, говорится в статье на nature.com 
nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Применённый к наблюдениям коронографа NIRCam (Near-InfraRed Camera) космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST), метод показал чувствительность в 2–15 раз выше стандартных, сообщили авторы nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Он же дал первое обнаружение планеты 51 Eridani b на длине волны 4,3 мкм nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
Почему опорных снимков недостаточно
Для прямого получения изображений нужно подавить блеск родительской звезды. Даже самые яркие молодые планеты-гиганты в ближнем инфракрасном диапазоне примерно в 10^5 раз слабее своих звёзд nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Стандартные алгоритмы строят модель функции рассеяния точки (PSF) звезды по опорным наблюдениям, сделанным в другое время или на другой длине волны, либо по другим звёздам nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
Эти алгоритмы ограничены нестабильностью телескопа, в основном ошибками наведения и тепловым дрейфом: из-за них опорная PSF отличается от научной nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Модельное вычитание, которое восстанавливает PSF по физике прибора, считалось способом ослабить требования к стабильности. Ранее отмечалось, что сложность оптических систем мешала точному моделированию, а синтетические PSF на JWST NIRCam ни разу не давали чувствительности выше стандартных методов, пишут авторы nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
Как работает FLIP
Метод, получивший название FLIP, сначала калибрует модель прибора по опорным снимкам, чтобы она воспроизводила опорную PSF. Затем он подбирает малые изменения аберраций телескопа, которые лучше объясняют научный снимок nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Многоэтапная оптимизация в сочетании с гибкой физической моделью позволяет моделировать и компенсировать нестабильности прибора nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
Для оптимизации миллионов параметров модели используется автоматическое дифференцирование, а вычисления делают посильными дифференцируемые модели на GPU nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. По словам авторов, насколько им известно, это первый случай, когда такой подход показал существенно более высокую чувствительность на реальных коронографических снимках неба nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
Они добавляют, что метод можно распространить на другие действующие и будущие наземные и космические обсерватории, включая телескоп Nancy Grace Roman и Habitable Worlds Observatory (HWO) nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. HWO нацелена на съёмку аналогов Земли у звёзд солнечного типа, то есть на контраст яркости 10^10, для чего нужна стабильность на уровне пикометров, в 100–1000 раз выше, чем у JWST nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. По мнению авторов, подход потенциально может ослабить такие требования к стабильности nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.
