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用于发现凌日系外行星的光学探测器

挑战的背景

凌日法是目前探测太阳系外行星最成功的间接技术之一。迄今为止,已经发现了3800多颗系外行星,其中大多数是用凌日法发现的。这种技术是基于从地球上的观测者那里看到的一颗行星经过它的主恒星(=凌日)的观测。凌日行星挡住了恒星的一部分光线,因此导致恒星亮度周期性地下降。这种恒星光的周期性变暗是通过凌日光曲线来测量的。

2000年,通过地面凌日观测首次发现了一颗系外行星,即热木星“HD 209458 b”。在接下来的几年里,探测到的凌日系外行星的数量迅速增加,揭示了行星类型的巨大多样性。这些发现是在地基和天基观测设施的帮助下完成的。

系外行星科学的未来目标之一是发现与地球性质相似(例如,大小,组成)的行星。使用最新的技术,在m矮星周围最容易发现这种大小的行星。m型矮星比类太阳恒星更小,温度更低。因此,一颗地球大小的系外行星凌日m矮星时,其亮度会比同样围绕类太阳恒星运行的行星更明显地下降。然而,总的来说,探测这类行星的凌日特征仍然具有挑战性,因为这类行星相对较小,并且/或主星暗淡,再加上现有仪器的灵敏度有限。

技术解决方案

安多的大面积iKon-XL和-L背光CCD相机是系外行星科学的理想解决方案,由于传感器的高灵敏度和高QE覆盖率(>90%峰值QE),结合低噪声地板支持高精度测光。扩展近红外性能的传感器选项(' BEX2-DD '和' BR-DD ')允许探测绕冷恒星运行的小行星(见图1).此外,由于独特的Andor ultraviolet™真空热电冷却技术,iKon-XL和-L非常适合在远程观测点使用,从而实现了极好的传感器寿命,并避免了重新抽真空的需要。

Andor强烈推荐安多iKon-XL和-L背光式CCD相机为了探测凌日系外行星:

发现系外行星要求 系外行星发现方案:iKon-XL和iKon-L
探测大面积天空中的恒星光度变化 iKon-XL是一款1680万像素的相机平台,集成了e2v CCD231-84和CCD230-84设备。iKon-L是一款420万像素的相机平台,集成了e2v CCD42-40设备。这两种传感器都可以支持大视场,允许在更大的天空区域内搜索拥有恒星的系外行星。
高精度光度测定 iKon-XL和iKon-L都结合了95%峰值QE和低读噪声(慢扫描)和-100°C真空TE冷却,以最小化暗噪声,即使在很长的采集周期内。
观察微弱和明亮的物体 iKon-XL独特的扩展动态范围技术(18位)可以同时测量暗星和亮星的信号。
探测绕冷恒星运行的行星 由于iKon-XL和-L都有扩展的近红外灵敏度选项,可以探测到冷恒星,如m矮星,否则它们在光谱的可见部分会太微弱(见图1)。
低维护和相机停机时间最短 iKon-XL和iKon-L是在远程观测地点持续使用的完美架构。专有的UltraVac™永久真空传感器外壳(无再抽!)提供了最终的性能寿命。热电冷却能力避免了对LN2或不可靠的低温冷却器的需求。iKon-XL还配备了一个现场可更换的快门单元。

标准硅(' BV ')和深度损耗(' BR-DD '和' BEX2-DD ') iKon-L传感器选项的量子效率曲线

图1标准硅(' BV ')和深度损耗(' BR-DD '和' BEX2-DD ') iKon-L传感器选项的量子效率曲线。该图还显示了太阳和承载m矮星GJ 1132的系外行星的峰值波长λmax,假设有效温度分别为5778 K和3270 K。它强调了使用深损耗传感器在近红外中更高的量子效率,这对于观测冷恒星(如m矮星)非常重要。

日期:2019年1月

作者:Ines Juvan-Beaulieu博士

类别:解决方案请注意

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