基于低质量太阳系外行星搜寻的天文光梳定标精度研究

The search and study of extra-solar planets is one of the most hot topic in the frontier domains of modern astrophysics. The research of low-mass exoplanets in the habitable zone around solar-like stars has profound significance and becomes the most popular research domain. With the advent of promising laser frequency comb for wavelength calibration, this kind of precision and high level stability can be achieved. Nowadays, the new LFC mounted on 2.16m telescope has finished on the hardware aspect. On the next step, the key problem is how to develop an efficient data reduction pipeline and data analysis system, as well as how to improvement of the precision for wavelength calibration, which are highly required. In this work, based on the questions above, we use the new data analysis method to study the LFC data, and investigate how to improve the precision of wavelength calibration and RV, in aim of make progress in the exoplanets research domain. This set of model and algorithm can be widely used in different astro-comb in the world and can also be a fundamental research work for the next generation large telescope's wavelength calibration system.

太阳系外行星的搜寻与研究是目前天文学中的一个热点课题，该领域的核心任务是探测和研究类太阳恒星宜居带内的类地行星, 这种低质量的行星候选体需要视向速度测量精度达到几十cm/s量级。新兴的激光频率梳应用于高分辨率光谱的波长定标，理论上可以实现视向速度的探测精度长期稳定在厘米每秒的量级。目前，依托于我国2.16米望远镜高分辨率光纤光谱仪的激光频率梳的硬件部分已经安装调试完成，而如何实现与之相对应的数据处理和分析流程；以及如何将它的高精度特性应用于实际光谱观测中，已成为了亟需解决的重要环节。本课题正是基于以上几个关键问题，通过详实的数据分析，研究波长定标精度、视向速度精度的提高和改进，并发展出一系列有特色的模型算法和数据分析方法。同时，本套模型算法具有可扩展性，适用于国内外不同类型的天文光梳，并为我国在未来即将建设的大望远镜的定标系统提供所急需的天文新技术方法的前期概念性、原理性研究。

本课题研究了系外行星探测过程中提高视向速度测量精度的一个关键环节，按照本项目的执行计划，利用高精度波长定标手段，消除视向速度噪声，提高探测的长期稳定性，为搜寻和发现类地行星提供理论和实践的基础。我们通过对目前国际上视向速度观测精度最高的HARPS(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher)光谱仪观测数据的分析，首次提出了CTI修正模型，使HARPS的视向速度探测精度从1m/s提高到了20cm/s的量级，接近光子噪声极限。我们也将此项模型和分析方法应用到我国2.16米望远镜搜寻系外行星的观测和数据处理过程中来，并已取得了阶段性进展，相关科研成果已正式发表在MNRAS和A&A期刊上（第一作者，第一单位，第一标注）。