[論文レビュー] Origins Space Telescope Mission Concept Study Report

M. Meixner, Asantha Cooray+67 more|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2019

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 528被引用数 50

ひとこと要約

この最終研究報告は Origins Space Telescope コンセプトの概要を示し、その科学的目標、設計能力、および 2020 年デケダル調査のために検討された 2.8–588 μm の高度に感度の高い赤外線観測衛星としての範囲を説明します。

ABSTRACT

The Origins Space Telescope (Origins) traces our cosmic history, from the formation of the first galaxies and the rise of metals to the development of habitable worlds and present-day life. Origins does this through exquisite sensitivity to infrared radiation from ions, atoms, molecules, dust, water vapor and ice, and observations of extra-solar planetary atmospheres, protoplanetary disks, and large-area extragalactic fields. Origins operates in the wavelength range 2.8 to 588 microns and is 1000 times more sensitive than its predecessors due to its large, cold (4.5 K) telescope and advanced instruments. Origins was one of four large missions studied by the community with support from NASA and industry in preparation for the 2020 Decadal Survey in Astrophysics. This is the final study report.

研究の動機と目的

• 最初の銀河から居住可能な世界まで宇宙の歴史をたどる科学的動機を説明する。
• イオン、原子、分子、塵、水蒸気、氷を観測するために必要な赤外線能力を定義する。
• 広範な銀河外、惑星、惑星系周囲科学を可能にする極度の感度（1000倍の増幅）を実現する望遠鏡および装置概念を提案する。
• 2020年の NASA デケダル調査の計画と、大規模任務概念の中でのOriginsの役割を位置づける。

提案手法

• 波長カバレッジを 2.8 から 588 ミクロンと指定し、4.5 K で動作する大型で冷却された望遠鏡の必要性を示す。
• ターゲットとなる科学分野を特定する：系外惑星大気、原行星系円盤、大面積の銀河外場、および星間介質トレーサー。
• 比類のない深さで赤外分光法と撮像を可能にする装置概念と感度要件について議論する。
• Origins コンセプトを、デケダル調査のために NASA と産業界の支援を受けて検討された4つの大規模ミッションの1つとして提示する。
• Present the Origins concept as one of four large missions studied with NASA and industry support for the Decadal Survey.

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最初の銀河の形成と金属の上昇を研究するために必要な科学的能力と波長範囲は何か？
• RQ2 前任機に対して1000倍の感度向上を達成するために必要な望遠鏡サイズ、冷却、および装置要件は何か？
• RQ3 ミッションの制約内でOriginsは系外惑星大気、原行星系円盤、および大域的な銀河外場をどのように観測できるか？
• RQ4 Origins の概念は 2020 年デケダル調査の計画と優先事項にどのように適合するか？

主な発見

• Origins は赤外線観測を通じて最初の銀河から居住可能な世界までの宇宙史をたどる道筋を描く。
• Origins は 2.8–588 μm で、大型冷却望遠鏡と高度な装置を用いて前任機を上回る 1000× の感度向上を達成する。
• 望遠鏡は極めて高い赤外線感度を可能にするために 4.5 K で動作するよう設計されている。
• Origins は 2020 年のデケダル調査のために NASA と産業界の支援を受けてコミュニティによって検討された4つの大規模ミッションのうちの1つだった。
• 本稿は Mission Concept Study 系列の Origins コンセプトに関する最終的な研究報告として提示されている。