Imaging kæmpe eksoplaneter omkring stjerner i nærheden

Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) er den højest rangerede anbefaling for en stor rummission i NRC 2010-dekadalundersøgelsen, Nye verdener, New Horizons (NWNH) i astronomi og astrofysik. WFIRST coronagraph instrument (CGI) bliver det første stjernekoronagraf med høj kontrast i rummet. Det vil sætte WFIRST i stand til at reagere på NWNHs mål ved direkte billeddannelse og spektral karakterisering af kæmpe exoplaneter svarende til Neptun og Jupiter, og muligvis endda super-jordarter (ekstrasolare planeter med en masse højere end Jordens, men lavere end vores solsystems isgiganter, Neptun og Uranus), omkring nærliggende stjerner. WFIRST CGI inkluderer både en Shaped Pupil Coronagraph (SPC) og en Hybrid Lyot Coronagraph (HLC). Alle tre af WFIRSTs milepæle for CGI -teknologi for 2015 blev bestået med succes.

Først, HLC demonstrerede en rå kontrast (spikkel/stjerneintensitetsforhold) på 10-8, ved hjælp af et 10% båndbreddefilter i synligt lys (550 nm), i et statisk miljø. Sekund, produktresuméet opnåede den samme milepæl under de samme betingelser. For både HLC og SPC, ovenstående figur viser fremragende gennemsnitlig kontrast (blå-grøn) over det meste af synsfeltet, og let opslag (rød) ved den indre og ydre radius, som forventet. Den tredje milepæl blev opnået, da delsystemet Low Order Wavefront Sensing and Control (LOWFS) nåede sit mål om at levere sensing af pegende rystelser og kontrol på 0,4 milli-bue-sekund rootmean-square (RMS) niveau, som vil holde en målstjerne tilstrækkeligt centreret på coronagraph-stjerneblokerende maske, når WFIRST -teleskopet oplever pegende drift og rystelser.

Med opnåelsen af ​​disse milepæle, NASA er et stort skridt tættere på at være overbevist om, at WFIRST direkte kan se planeter og støvskiver omkring nærliggende stjerner. Der er mindst 15 radialhastigheds-exoplaneter, som begge koronagrafer vil kunne se i deres mørke hulområder, på et par timers integrationstid hver. WFIRST coronagraph vil gøre det muligt for forskere at se disse exoplaneter direkte for første gang, og billederne vil være i deres sande farver (ved hjælp af nogle af de andre farvefiltre i CGI). En simulering er vist i figuren på side 9, hvor den blokerede stjerne er skjult inde i annulus; en planet ses omkring klokken 5, og stjernen antages at have intet stjernetegn omkring sig (venstre) eller en stærk støvsky (højre).

WFIRST afsluttede med succes sin Mission Concept Review i december 2015, som forberedelse til sin fase-A start den følgende januar (hvilket også var en succes). CGI er baselined som et teknologisk demonstrationsinstrument på WFIRST; det driver ikke missionskrav ud over dem, der er nødvendige for Wide Field Instrument. Imidlertid, med et års tildelt observationstid ud af en seksårig mission, NASA forventer, at det vil opnå banebrydende videnskab, og vil demonstrere vigtige teknologiske elementer til opfølgningsmissioner, den næste kan være rettet mod at finde beboelige jordlignende planeter omkring nærliggende stjerner.