WFIRST 微透镜巡天的预言 I：束缚行星探测率

宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）是继詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）之后的下一个 NASA 天体物理旗舰任务。WFIRST 任务在 2010 年天文学与天体物理十年巡天中被选为最高优先级的大型空间任务，以实现三个主要目标：通过宽场成像巡天研究暗能量，通过微透镜巡天研究系外行星，以及支持客座观测者计划。在此我们评估若干 WFIRST 设计方案实现微透镜巡天目标的能力，即发现大量冷的低质量系外行星，其半长轴超出约 1 AU，而这大体上无法用任何其他技术探测。我们展示了一套覆盖所提议的 WFIRST 架构全范围的模拟结果，从十年巡天设想的原始设计，到利用捐赠给 NASA 的 2.4 米望远镜的当前设计。通过研究如此广泛的架构，我们能够确定设计权衡对预期系外行星产出的影响。在估计产出时，我们特别小心以确保我们假定的银河系模型预言的微透镜事件率与观测相符，考虑银河系模型的不准确性可能对产出产生的影响，并确保光变曲线计算中的数值误差不会使最小质量系外行星的产出产生偏倚。对于标称基线 WFIRST 设计和示性行星质量函数，我们预言总共应探测到约 1400 颗质量大于约 0.1 M_⊕ 的束缚系外行星，其中包括约 200 颗质量 ≤3 M_⊕ 的行星。WFIRST 应对质量低至约 0.02 M_⊕（大致为木卫三的质量）的行星具有灵敏度。