[논문 리뷰] The Wide Field Infrared Survey Telescope: 100 Hubbles for the 2020s

Rachel Akeson, L. Armus외 104명|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 14.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 15인용 수 170

한 줄 요약

본 논문은 WFIRST의 설계와 예상 성능을 개략적으로 제시합니다. WFIRST는 2.4m 우주 망원경으로, 넓은 근적외선 시야를 갖추고 있으며, 코로그래프와 GO-program 잠재력을 지니고 있으며, 2025년에 발사될 예정입니다.

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.

연구 동기 및 목표

• Astro2020 백서의 동기를 부여하고 정보를 제공하기 위해 현재의 WFIRST 설계와 예상 역량을 요약합니다.
• WHFW = ???
• WFIRST가 Hubble Space Telescope의 UV/광학 역량에 비해 넓은 영역의 근적외선 조사에 얼마나 크게 강화되는지 강조합니다.
• WFIRST 설문조사를 통해 우주론, 외계행성 마이크로렌싱, 보관 연구 등 다양한 과학 기회를 설명합니다.
• Phase B 설계 및 생산 파이프라인의 현황, 일정, 핵심 구성요소를 제시합니다.
• 코로나그래프가 향후 외계행성 및 원반 관측을 위한 기술 시연으로 어떻게 기능하는지Outline합니다.

제안 방법

• WFIRST 기술사양: 2.4 m 망원경과 근적외선 이미징 및 슬릿리스 분광 영상 영역이 0.281 deg^2인 필드 오브 뷰를 설명합니다.
• 설계의 예상 성능과 설문조사가 대규모 영역의 시계열 데이터 세트로 어떻게 변환되는지 요약합니다.
• 코로나그래프의 기술 시연으로서의 역할과 근거리 거대 외계행성과 원반에 대한 예상 기능을 논의합니다.
• 관측 프로그램 구조를 설명합니다: 일반 GO 프로그램의 잠재적 일상 운용과 광범위한 AR 조사를 위한 풍부한 보관 데이터.
• 프로젝트 현황: Phase B (Preliminary Design and Technology Completion) 및 2025 발사 일정에 대해 제시합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WFIRST의 광대역 근적외선 조사 역량이 HST의 주요 과학 목표와 비교할 때 어떤 차이가 있는가?
• RQ2 2020년대에 WFIRST가 우주론, 외계행성 마이크로렌싱, 시간 영역 천문학에 미칠 예상 영향은 무엇인가?
• RQ3 WFIRST Phase B 설계의 핵심 성능 지표 및 기술적 이정표는 무엇인가?
• RQ4 코로나그래프가 외계행성 및 원반 연구를 위해 어떤 기능을 가능하게 하며, 이것이 기술 시연으로서 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 HST Treasury와 같은 프로그램들이 WFIRST의 GO 프로그램으로 어떻게 번역될 수 있는가?

주요 결과

• WFIRST는 HST에 비해 넓은 영역의 근적외선 설문조사에서 수백 배의 효율성을 제공합니다.
• 야심찬 다주기(HST Treasury) 프로그램은 WFIRST의 일상 GO 프로그램으로 실행될 수 있습니다.
• 대규모 영역 및 시계열 설문조사는 풍부한 데이터 세트를 만들어 보관 연구(Archival Research) 조사를 광범위하게 가능하게 합니다.
• 코로나그래프는 인근 거대 외계행성과 원반의 전례 없는 관측을 가능하게 하는 기술 시연으로 정의됩니다.
• WFIRST는 Phase B(Preliminary Design and Technology Completion)로 발사 2025일정에 맞춰 진행 중이며, 여러 핵심 구성요소가 이미 생산 중입니다.