Метод FLIP из Northwestern University повысил чувствительность съёмки экзопланет JWST в 2–15 раз
Авторы метода FLIP сообщили о чувствительности в 2–15 раз выше на данных коронографа NIRCam телескопа JWST и первом обнаружении 51 Eridani b на 4,3 мкм.
Исследователи описали метод вычитания света звезды на основе физической модели для прямой съёмки экзопланет, сообщает nature.com. Метод под названием FLIP применили к наблюдениям коронографа камеры Near-InfraRed Camera (NIRCam) космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST). По данным авторов, чувствительность в 2–15 раз выше, чем у стандартных методов, включая первое обнаружение 51 Eridani b на длине волны 4,3 мкм nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. Как пишет chip.pl, работа выполнена командой Northwestern University, а в архивных данных JWST анализировали звёзды HIP 65426, 51 Eridani и TYC 5899.
Почему свет звезды ограничивает прямую съёмку
Прямая съёмка — основной метод детальной характеристики планет на орбитах дальше 1 а. е. Она требует подавления яркого света звезды: даже самые яркие молодые планеты-гиганты примерно в 10⁵ раз слабее своих звёзд в ближнем инфракрасном диапазоне. Стандартные алгоритмы строят модель функции рассеяния точки (PSF) звезды по опорным снимкам, полученным в другое время, на других длинах волн или у других звёзд. Их ограничивают нестабильности телескопа, в космосе — главным образом ошибки наведения и тепловой дрейф, из-за которых опорная и научная PSF различаются.
Для будущих миссий требования жёстче. Habitable Worlds Observatory (HWO) должна снимать аналоги Земли у солнцеподобных звёзд, то есть контраст яркости 10¹⁰. Для этого нужна стабильность на уровне пикометров, в 100–1000 раз лучше, чем у JWST, отмечают авторы.
Как FLIP моделирует PSF
FLIP сочетает многошаговую оптимизацию с гибкой физической моделью прибора. Сначала модель калибруют по опорным снимкам, чтобы воспроизвести опорную PSF, затем подбирают небольшие изменения аберраций телескопа, которые лучше объясняют научный снимок nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. Для оптимизации миллионов параметров модели используется автоматическое дифференцирование, а дифференцируемые модели на GPU делают расчёт выполнимым.
Ранее модельное вычитание не давало чувствительности выше, чем стандартные методы. По словам авторов, насколько им известно, впервые такой подход показал существенно лучшую чувствительность на реальных наблюдениях коронографом. По данным chip.pl, планету 51 Eridani b, уже известную по наземным наблюдениям, снова выделили в данных JWST, где прежде её не удавалось чётко отделить от остатков света звезды.
Авторы заявляют, что метод можно распространить на другие действующие и будущие наземные и космические обсерватории, включая телескоп Nancy Grace Roman и HWO, что потенциально смягчит требования к их стабильности.
