研究目的
展示SPHERE仪器在实验室集成与验证阶段注入合成行星后所获数据分析结果，重点关注IRDIS和IFS在不使用角差分成像（ADI）技术情况下的光度测量与天体测量精度。
研究成果
分析表明，仅使用光谱多样性方法（无需角度差分成像技术），SPHERE系统的IRDIS和IFS子系统就能对直接成像系外行星实现精确测光与天体测量。例如对于类β绘架座b行星，IRDIS可实现约0.16星等的测光误差和1.1毫角秒的天体测量误差，而IFS能提供每个通道0.15星等的光谱误差及0.6毫角秒的天体测量误差。这些结果与现有仪器相当或更优，未来结合角度差分成像技术的实地观测有望进一步提升性能，实现对系外行星系统的精细表征。
研究不足
主要限制在于实验室无法模拟连续的视场旋转，这使得角差分成像（ADI）技术无法使用。这限制了可实现的对比度水平，可能无法完全体现实际天基观测性能。此外，点扩散函数（PSF）随时间变化的稳定性可能影响精度，且实验室条件可能无法涵盖所有真实的大气变化因素。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过望远镜模拟器模拟真实观测条件，对SPHERE仪器的IRDIS和IFS子系统进行实验室测试。向数据中注入合成行星，并采用IRDIS的光谱差分成像（SDI）以及IFS的光谱解卷积（SD）或主成分分析（PCA）等降维技术，分析测光与天体测量精度。
2：样本选择与数据来源：
数据获取于IPAG的欧洲初步验收（PAE）阶段，模拟特定大气条件（视宁度0.85角秒，风速5米/秒）下对亮星的观测。在不同对比度和角距处注入具有L型与T型光谱特征的合成行星。
3：85角秒，风速5米/秒）下对亮星的观测。在不同对比度和角距处注入具有L型与T型光谱特征的合成行星。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包含配备IRDIS和IFS子系统的SPHERE仪器、带相位屏的望远镜模拟器（TSIM）、日冕仪（如切趾Lyot日冕仪）、中性密度滤光片，以及用于定心的华夫饼图案等校准工具。
4：实验流程与操作步骤：
流程包括校准序列（暗场帧、平场帧、波长校准）、离轴点扩散函数（PSF）采集、向原始数据或降维数据立方体注入合成行星，以及应用降维算法（IRDIS采用SDI，IFS采用SD和PCA）。数据处理使用定制IDL程序及数据归约处理（DRH）软件。
5：数据分析方法：
分析内容包括计算信噪比、采用最小二乘法（如MPFIT）进行测光与天体测量拟合、基于标准差评估误差，并从降维数据中推导对比度曲线与误差趋势。
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SPHERE
VLT
Planet finder instrument for direct detection and characterization of exoplanets, consisting of subsystems like IRDIS and IFS for imaging and spectroscopy.
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IRDIS
SPHERE
Infra-Red Dual-beam Imager and Spectrograph for imaging, polarimetry, and long-slit spectroscopy in the near-infrared.
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IFS
SPHERE
Integral Field Spectrograph for obtaining spectra with multiple channels in the near-infrared.
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ZIMPOL
SPHERE
Zurich IMager POLarimeter for polarimetric imaging in visible light.
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TSIM
Telescope simulator used to produce realistic pupil and turbulent conditions in the laboratory.
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MPFIT
Levenberg-Marquardt least-squares fitting routine used for photometry and astrometry analysis.
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DRH
SPHERE
Data Reduction and Handling software, the official pipeline for reducing IFS data.
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