論文の概要: Exoplanet Detection via Differentiable Rendering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.01912v1
• Date: Fri, 03 Jan 2025 17:30:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-06 15:10:46.027579
• Title: Exoplanet Detection via Differentiable Rendering
• Title（参考訳）: 微分レンダリングによる外惑星検出
• Authors: Brandon Y. Feng, Rodrigo Ferrer-Chávez, Aviad Levis, Jason J. Wang, Katherine L. Bouman, William T. Freeman,
• Abstract要約: 太陽系外惑星の直接撮像は、主星と惑星の間の高コントラストのために大きな課題に直面している。 波面収差は、惑星の外観を模した回折された星のパターンである望遠鏡科学画像にスペックルを導入している。 従来の後処理方式は、主に画像強度領域で動作するが、波面センシングデータを統合していない。 本稿では、これらの波面センシングデータを利用して、外惑星検出を改善する微分可能なレンダリング手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.64604723151245
• License:
• Abstract: Direct imaging of exoplanets is crucial for advancing our understanding of planetary systems beyond our solar system, but it faces significant challenges due to the high contrast between host stars and their planets. Wavefront aberrations introduce speckles in the telescope science images, which are patterns of diffracted starlight that can mimic the appearance of planets, complicating the detection of faint exoplanet signals. Traditional post-processing methods, operating primarily in the image intensity domain, do not integrate wavefront sensing data. These data, measured mainly for adaptive optics corrections, have been overlooked as a potential resource for post-processing, partly due to the challenge of the evolving nature of wavefront aberrations. In this paper, we present a differentiable rendering approach that leverages these wavefront sensing data to improve exoplanet detection. Our differentiable renderer models wave-based light propagation through a coronagraphic telescope system, allowing gradient-based optimization to significantly improve starlight subtraction and increase sensitivity to faint exoplanets. Simulation experiments based on the James Webb Space Telescope configuration demonstrate the effectiveness of our approach, achieving substantial improvements in contrast and planet detection limits. Our results showcase how the computational advancements enabled by differentiable rendering can revitalize previously underexploited wavefront data, opening new avenues for enhancing exoplanet imaging and characterization.
• Abstract（参考訳）: 太陽系以外の惑星系への理解を深めるためには、太陽系外惑星の直接イメージングが不可欠ですが、ホスト星と惑星の間のコントラストが高いため、大きな課題に直面しています。 ウェーブフロントの収差は望遠鏡の科学画像にスペックルを導入しており、これは惑星の外観を模倣し、かすかな太陽系外惑星の信号を検出するのを複雑にする、回折された星の光のパターンである。 従来の後処理方式は、主に画像強度領域で動作するが、波面センシングデータを統合していない。 これらのデータは、主に適応光学補正のために測定され、波面収差の進化的な性質のために、後処理の潜在的な資源として見過ごされている。 本稿では、これらの波面センシングデータを利用して、外惑星検出を改善する微分可能なレンダリング手法を提案する。 我々の微分可能なレンダラーは、コロナ望遠鏡システムによる波動ベースの光伝搬をモデル化し、勾配に基づく最適化により、星の減光を著しく改善し、かすかな太陽系外惑星に対する感度を高めることができる。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の構成に基づくシミュレーション実験は、我々のアプローチの有効性を実証し、コントラストと惑星検出の限界を大幅に改善した。 以上の結果から, 従来未開拓だった波面データを再活性化し, 太陽系外惑星イメージングとキャラクタリゼーションを向上するための新たな道を開いた。

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