[論文レビュー] The Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) Mission Concept Study Final Report

B. Scott Gaudi, Sara Seager+184 more|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2020

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 146

ひとこと要約

HabExはL2軌道にある直径4 mのオフ軸宇宙望遠鏡で、CoronagraphとStarshadeを用いて地球型系外惑星の直接撮像と広範なUV–near-IR天体物理学を実現する構想で、2030年代のGreat Observatoryを目指す。

ABSTRACT

The Habitable Exoplanet Observatory, or HabEx, has been designed to be the Great Observatory of the 2030s. For the first time in human history, technologies have matured sufficiently to enable an affordable space-based telescope mission capable of discovering and characterizing Earthlike planets orbiting nearby bright sunlike stars in order to search for signs of habitability and biosignatures. Such a mission can also be equipped with instrumentation that will enable broad and exciting general astrophysics and planetary science not possible from current or planned facilities. HabEx is a space telescope with unique imaging and multi-object spectroscopic capabilities at wavelengths ranging from ultraviolet (UV) to near-IR. These capabilities allow for a broad suite of compelling science that cuts across the entire NASA astrophysics portfolio. HabEx has three primary science goals: (1) Seek out nearby worlds and explore their habitability; (2) Map out nearby planetary systems and understand the diversity of the worlds they contain; (3) Enable new explorations of astrophysical systems from our own solar system to external galaxies by extending our reach in the UV through near-IR. This Great Observatory science will be selected through a competed GO program, and will account for about 50% of the HabEx primary mission. The preferred HabEx architecture is a 4m, monolithic, off-axis telescope that is diffraction-limited at 0.4 microns and is in an L2 orbit. HabEx employs two starlight suppression systems: a coronagraph and a starshade, each with their own dedicated instrument.

研究の動機と目的

• 近くの明るい太陽様似星の周囲で地球型惑星を発見・特性評価することを目指す。
• 近傍の系外惑星の居住性と潜在的なバイオシグネチャの評価を行う。
• UVから近赤外波長域にわたる広範な天体物理学および惑星科学を支援する。
• 2030年代のGreat Observatoryのためのアーキテクチャとミッション計画を定義する。
• 主要ミッションのおよそ50%を占める競争型Guest Observer (GO)プログラムとの統合を評価する。

提案手法

• L2軌道で0.4ミクロンで回折限界となる4 mの単一体のオフ軸望遠鏡を提案する。
• コロナグラフとスターシェードという2つの星光抑制システムを組み込み、それぞれに専用の計器を装備。
• 広範な天体物理学および惑星科学の目標を支えるUVから近赤外領域の能力を提供する。
• Great Observatoryのためのミッションアーキテクチャ、期待される性能、およびプログラム上の考慮事項を概説する。
• GOプログラムへの参加とそれが主要ミッション計画に与える影響について議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近傍の星周囲の地球様類似惑星を直接成像し、特徴づけることができる望遠鏡および星光抑制アーキテクチャは何か？
• RQ2 HabExは高コントラストの惑星撮像を達成しつつ、広範なUV–近赤外の科学プログラムをどう実現できるか？
• RQ3 2030年代に実用的なGreat Observatoryとするためのミッション設計、軌道、および機器要件は何か？
• RQ4 HabExの主要ミッションの約半分をコミュニティサイエンスに充てるよう、GOプログラムをどのように統合すべきか？

主な発見

• HabExは2030年代のGreat Observatoryとして位置づけられ、系外惑星の撮像と一般天体物理学の能力を網羅する。
• 推奨アーキテクチャは、L2軌道で0.4ミクロンで回折限界を満たす4 mの単一体、オフ軸望遠鏡である。
• コロナグラフとスターシェードの2つの星光抑制システムが含まれ、それぞれ専用の計器を備える。
• このミッションは、UVから近赤外領域にわたる広範な科学群を、系外惑星および天体物理学的標的にわたって可能にする。
• HabExの主要ミッション科学の約50%が競争型Guest Observerプログラムから得られる。