Алгоритм ADORA повысит точность астрометрии в миссии SHERA по поиску обитаемых экзопланет
Международная группа исследователей разработала и протестировала новый вычислительный фреймворк ADORA (Astrometric Differentiable Optics and Retrieval Algorithm), предназначенный для обработки астрометрических данных будущей космической миссии SHERA. Работа опубликована на arXiv и описывает метод, позволяющий отделять астрофизическое движение звёзд от инструментальных эффектов с высокой точностью.
Миссия SHERA (Searching for Habitable Exoplanets with Relative Astrometry) является предлагаемой малой космической обсерваторией, цель которой — измерение взаимного положения близких двойных звёзд с точностью до долей микроугловой секунды. Такие измерения позволят обнаруживать планеты, пригодные для жизни, по гравитационному влиянию на движение родительской звезды.
Основная трудность заключается в том, что наблюдаемый сигнал включает не только движение звёзд, но и изменения ориентации телескопа, масштаба изображения, волновых аберраций и калибровки детектора. ADORA решает эту задачу, объединяя дифференцируемую физическую модель оптики с иерархическим алгоритмом астрометрического вывода. Модель включает дифракционную апертуру, волновые ошибки для каждого зеркала, полихроматические источники и детекторные эффекты.
В пятиминутных симуляциях, соответствующих реальным наблюдениям, метод не показал обнаружимого смещения при текущем уровне статистики, а разброс между различными реализациями составил приблизительно 11 микроугловых секунд. Такой результат подтверждает пригодность ADORA для планируемой точности SHERA.
Анализ целевых объектов миссии показал, что астрометрическая информация сильно зависит от выбора звезды: между Альфой Центавра и 61 Лебедя разница более чем в пять раз. Это означает, что для разных целей потребуется адаптивная стратегия накопления данных и частота обновления решения.
Особое внимание авторы уделили влиянию ошибок в знании аберраций высокого порядка. Оказалось, что даже небольшое несоответствие модели может привести к значительному смещению итогового астрометрического результата, в то время как локальная неопределённость (сигма апостериорного распределения) остаётся практически неизменной. Это демонстрирует, что стандартная статистическая оценка не учитывает несмоделированные систематические ошибки.
В то же время ошибки в положении пикселей детектора в проверенном диапазоне влияли на результат лишь в пределах уровня, предсказанного моделью, что говорит об устойчивости метода к некоторым типам калибровочных погрешностей. ADORA представляет собой гибкий инструмент для дальнейшего изучения астрометрической экстракции, диагностики калибровочных смещений и уточнения требований к будущей миссии SHERA.
