[論文レビュー] Exploring the NRO Opportunity for a Hubble-sized Wide-field Near-IR Space Telescope -- NEW WFIRST

Alan Dressler, David N. Spergel+25 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 11被引用数 17

ひとこと要約

本論文は、退役したNRO 2.4m望遠鏡を再利用し、ハッブル宇宙望遠鏡並みの広視野近赤外宇宙望遠鏡として再設計する「NEW WFIRST」を提案する。これにより、ゲストオブザーバー科学のための深さと広がりを持つ近赤外線スカイスリーを実現する。このミッションは、2010年のデイカルサージェイ調査で定めたダークエネルギーと微小惑星重力レンズ効果による系外惑星探査というコアな科学的目標を達成する一方で、ハッブル望遠鏡に類似したゲストオブザーバープログラムを可能にし、直接画像法による地球型惑星の観測に向けた技術を前進させる。

ABSTRACT

We discuss scientific, technical and programmatic issues related to the use of an NRO 2.4m telescope for the WFIRST initiative of the 2010 Decadal Survey. We show that this implementation of WFIRST, which we call "NEW WFIRST," would achieve the goals of the NWNH Decadal Survey for the WFIRST core programs of Dark Energy and Microlensing Planet Finding, with the crucial benefit of deeper and/or wider near-IR surveys for GO science and a potentially Hubble-like Guest Observer program. NEW WFIRST could also include a coronagraphic imager for direct detection of dust disks and planets around neighboring stars, a high-priority science and technology precursor for future ambitious programs to image Earth-like planets around neighboring stars.

研究の動機と目的

• 退役したNRO 2.4m望遠鏡を用いた広視野近赤外線宇宙望遠鏡の実現可能性と科学的価値を評価すること。
• この実装形態であるNEW WFIRSTが、2010年デイカルサージェイ調査で定義されたWFIRSTミッションのコア科学的目標を満たすことを示すこと。
• ハッブル宇宙望遠鏡と同等の能力を持つ、ゲストオブザーバー（GO）科学のためのより深く広い近赤外線スカイスリーを実現すること。
• コロナグラフ的イメージャーを統合し、近隣の星の周囲のExozodiacal塵の帯や系外惑星の直接検出を可能にし、将来的な地球型惑星の直接画像法ミッションの技術的予備段階とすること。
• 当初計画されたWFIRST設計と比較して、この手法の技術的・計画的・科学的利点を評価すること。

提案手法

• 国立偵察衛星局（NRO）が割り当てた過去の2.4m望遠鏡を天文学的用途に再利用すること。
• ダークエネルギーと微小惑星重力レンズ効果による惑星探査に最適化された広視野近赤外線機器セットの設計。
• 高対比のコロナグラフ的イメージャーを統合し、近隣の星の周囲のExozodiacal塵の帯や系外惑星の直接検出を可能にすること。
• 既存の望遠鏡ハードウェアを活用することで、ミッションコストと開発期間を削減しながらも、高い科学的性能を維持すること。
• 科学的成果、調査の深さ、視野を評価するためのエンドツーエンドのミッションアーキテクチャスタディを実施すること。
• 調査領域、深さ、感度といった性能指標を、当初のWFIRSTベースラインとハッブル望遠鏡と比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 退役したNRO 2.4m望遠鏡は、2010年デイカルサージェイ調査で定義されたWFIRSTミッションのコア科学的目標を達成できるか？
• RQ2 NEW WFIRSTは、当初のWFIRSTベースラインと比較して、近赤外線スカイスリーの深さと広がりをどの程度向上させられるか？これにより、ゲストオブザーバー科学の可能性がどの程度高まるか？
• RQ3 NEW WFIRSTにコロナグラフ的イメージャーを統合することの科学的・技術的価値は何か？特に、太陽に似た星の周囲の地球型惑星の直接画像法に向けた前進となるか？
• RQ4 NEW WFIRSTのコスト、スケジュール、リスクプロファイルは、当初のWFIRSTミッションコンセプトと比べてどのようになるか？
• RQ5 NEW WFIRSTのアーキテクチャは、ハッブル望遠鏡に類似したゲストオブザーバープログラムをサポートでき、広範な科学的インパクトをもたらすか？

主な発見

• NEW WFIRSTは、ダークエネルギーの測定と微小惑星重力レンズ効果による系外惑星探査というWFIRSTミッションのコア科学的目標を、高い忠実度で達成できる。
• このミッションは、当初のWFIRSTベースラインと比較して、はるかに深く広い近赤外線スカイスリーを実現し、ゲストオブザーバー科学の可能性を著しく高める。
• NEW WFIRSTにコロナグラフ的イメージャーを統合することは、将来的な太陽に似た星の周囲の地球型惑星の直接画像法に向けた、極めて重要な技術的予備段階を提供する。
• NRO 2.4m望遠鏡を再利用することで、ハッブル望遠鏡の主要科学分野で同等の性能を発揮する大型口径・広視野近赤外線望遠鏡をコスト効率よく実現できる。
• ミッションアーキテクチャは、幅広い科学的テーマにわたる多様な天文学的調査を可能にする柔軟なゲストオブザーバープログラムをサポートする。
• 体系的なトレードオフスタディにより、NEW WFIRSTが当初のWFIRST設計と比較して、近赤外線天文学分野におけるより優れた調査の深さと範囲を実現することが確認された。