Validation de stratégies de couplage de la PSF d'une exoplanète dans une fibre monomode pour la coronographie à haute dispersion

Autor: El Morsy, Mona, Vigan, Arthur, Lopez, Maxime, Otten, Gilles, Choquet, Elodie, Madec, Fabrice, Costille, Anne, Sauvage, Jean-François, Dohlen, Kjetil, Muslimov, Eduard, Pourcelot, Raphael, Floriot, Johan, Benedetti, Jean-Antoine, Blanchard, Patrick, Balard, Philippe, Murray, G.
Přispěvatelé: Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DOTA, ONERA [Salon], ONERA, Center for Advanced Instrumentation, European Project: 757561,HiRise
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Astronomy and Astrophysics-A&A
Astronomy and Astrophysics-A&A, 2022, 667, pp.A171. ⟨10.1051/0004-6361/202243408⟩
Astronomy & Astrophysics, 2022, Vol.667 [Peer Reviewed Journal]
ISSN: 0004-6361
DOI: 10.1051/0004-6361/202243408⟩
Popis: International audience; On large ground-based telescopes, the combination of extreme adaptive optics (ExAO) and coronagraphy with high-dispersion spectroscopy (HDS), sometimes referred to as high-dispersion coronagraphy (HDC), is starting to emerge as a powerful technique for the direct characterisation of giant exoplanets. The high spectral resolution not only brings a major gain in terms of accessible spectral features, but also enables a better separation of the stellar and planetary signals. Ongoing projects such as Keck/KPIC, Subaru/REACH, and VLT/HiRISE base their observing strategy on the use of a few science fibres, one of which is dedicated to sampling the planetŠs signal, while the others sample the residual starlight in the speckle field. The main challenge in this approach is to blindly centre the planet's point spread function (PSF) accurately on the science fibre, with an accuracy of less than 0.1 λ/D to maximise the coupling efficiency. In the context of the HiRISE project, three possible centring strategies are foreseen, either based on retro-injecting calibration fibres to localise the position of the science fibre or based on a dedicated centring fibre. We implemented these three approaches, and we compared their centring accuracy using an upgraded setup of the MITHiC high-contrast imaging testbed, which is similar to the setup that will be adopted in HiRISE. Our results demonstrate that reaching a specification accuracy of 0.1 λ/D is extremely challenging regardless of the chosen centring strategy. It requires a high level of accuracy at every step of the centring procedure, which can be reached with very stable instruments. We studied the contributors to the centring error in the case of MITHiC and we propose a quantification for some of the most impacting terms.; Sur les grands télescopes au sol, la combinaison de l'optique adaptative extrême (ExAO) et de la coronographie avec la spectroscopie à haute dispersion (HDS), parfois appelée coronographie à haute dispersion (HDC), commence à émerger comme une technique puissante pour la caractérisation directe des exoplanètes géantes. La haute résolution spectrale apporte non seulement un gain majeur en termes de caractéristiques spectrales accessibles, mais permet également une meilleure séparation des signaux stellaires et planétaires. Des projets en cours tels que Keck/KPIC, Subaru/REACH et VLT/HiRISE fondent leur stratégie d'observation sur l'utilisation de quelques fibres scientifiques, dont l'une est dédiée à l'échantillonnage du signal de la planète, tandis que les autres échantillonnent la lumière résiduelle des étoiles présente dans le champ de speckle. Le principal défi de cette approche est de centrer aveuglément la fonction d'étalement du point (PSF) de la planète avec précision sur la fibre scientifique, avec une précision inférieure à 0,1 Lambda / D pour maximiser l'efficacité du couplage. Dans le cadre du projet HiRISE, trois stratégies de centrage possibles sont envisagées, soit basées sur la rétro-injection de fibres d'étalonnage pour localiser la position de la fibre scientifique, soit basées sur une fibre de centrage dédiée. Nous avons mis en œuvre ces trois approches et nous avons comparé leur précision de centrage à l'aide d'une configuration améliorée du banc d'essai d'imagerie à contraste élevé MITHiC, qui est similaire à la configuration qui sera adoptée dans HiRISE. Nos résultats démontrent qu'atteindre une précision de spécification de 0,1 Lambda / D est extrêmement difficile quelle que soit la stratégie de centrage choisie. Cela nécessite un haut niveau de précision à chaque étape de la procédure de centrage, qui ne peut être atteint qu'avec des instruments très stables. Nous avons étudié les contributeurs à l'erreur de centrage dans le cas de MITHiC et nous proposons une quantification pour certains des termes les plus impactants.
Databáze: OpenAIRE
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