[論文レビュー] The Wide Field Infrared Survey Telescope: 100 Hubbles for the 2020s

Rachel Akeson, L. Armus+104 more|arXiv (Cornell University)|Feb 14, 2019

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 15被引用数 170

ひとこと要約

論文は、広い近赤外線視野、コロナグラフ、GOプログラムの可能性を備え、2.4mの宇宙望遠鏡WFIRSTの設計と見込まれる性能を概説し、2025年の打ち上げを計画している。

ABSTRACT

The Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) is a 2.4m space telescope with a 0.281 deg^2 field of view for near-IR imaging and slitless spectroscopy and a coronagraph designed for > 10^8 starlight suppresion. As background information for Astro2020 white papers, this article summarizes the current design and anticipated performance of WFIRST. While WFIRST does not have the UV imaging/spectroscopic capabilities of the Hubble Space Telescope, for wide field near-IR surveys WFIRST is hundreds of times more efficient. Some of the most ambitious multi-cycle HST Treasury programs could be executed as routine General Observer (GO) programs on WFIRST. The large area and time-domain surveys planned for the cosmology and exoplanet microlensing programs will produce extraordinarily rich data sets that enable an enormous range of Archival Research (AR) investigations. Requirements for the coronagraph are defined based on its status as a technology demonstration, but its expected performance will enable unprecedented observations of nearby giant exoplanets and circumstellar disks. WFIRST is currently in the Preliminary Design and Technology Completion phase (Phase B), on schedule for launch in 2025, with several of its critical components already in production.

研究の動機と目的

• Astro2020のホワイトペーパーを動機づけ、現行のWFIRST設計と期待される能力を要約する。
• WFIRSTがHubble Space TelescopeのUV/光学能力と比較して、広域近赤外線サーベイを大幅に強化する点を強調する。
• WFIRSTサーベイが可能にする宇宙論、系外惑星マイクロレンズ、アーカイブ研究における科学機会を説明する。
• Phase B設計と製造パイプラインの現状、スケジュール、重要な構成要素を提示する。
• コロナグラフが今後の系外惑星および円盤観測の技術デモンストレーションとして果たす役割を概説する。

提案手法

• WFIRSTの技術仕様を説明する：0.281 deg^2の近赤外線イメージングおよびスリットレス分光フィールドを持つ2.4 m望遠鏡。
• 期待される性能を要約し、サーベイが大面積・時間領域データセットへどう変換されるかを説明する。
• コロナグラフの技術デモンストレーションとしての役割と、近傍の巨大惑星や周円盤観測における見込まれる能力を述べる。
• 観測プログラムの構造を説明する：潜在的な通常の GOプログラムと広範なAR調査のための豊富なアーカイブデータ。
• プロジェクト状況を提供する：Phase B（Preliminary Design and Technology Completion）と2025年の打ち上げ時期。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WFIRSTの広領域近赤外サーベイ能力は、HSTと比べて主要な科学目標にどのような差をもたらすか？
• RQ2 2020年代における宇宙論、系外惑星マイクロレンズ、時系列天文学に対するWFIRSTの影響はどの程度と見込まれるか？
• RQ3 WFIRST Phase B設計の主要な性能指標と技術的マイルストーンは何か？
• RQ4 コロナグラフは系外惑星および周円盤研究にどのような能力を提供し、これが技術デモンストレーションとしてどのように機能するか？
• RQ5 HST TreasuryのようなプログラムをWFIRSTのGOプログラムへどのように翻訳できるか？

主な発見

• WFIRSTはHSTと比較して、広域近赤外サーベイの効率性を何百倍も向上させる。
• 野心的な複数サイクルのHST Treasuryプログラムは、WFIRST上の通常のGOプログラムとして実行可能である。
• 大規模領域と時系列サーベイは、豊富なデータセットを生み出し、広範なアーカイブ調査の調査を可能にする。
• コロナグラフは技術デモンストレーションとして定義され、近隣の巨大惑星および周円盤の前例のない観測を可能にする性能を備える。
• WFIRSTはPhase B（ Preliminary Design and Technology Completion ）にあり、2025年打ち上げに向けてスケジュール通り進行中であり、いくつかの重要な要素はすでに製造中である。