SUPERSHARP——用于高角分辨率光谱成像系外行星研究的展开式分段主镜
天体物理仪器与方法
2018-01-19 v1
摘要
我们提议在约 100 颗已知位于宜居带（HZ）内绕转的地球大小行星的反射光光谱中搜寻生物标志。对于 G 型和 K 型宿主恒星样本，这些行星大多距其宿主恒星 25 至 50 毫角秒（mas），且暗 10 亿至 100 亿倍。为了在氧生物标志波长（763nm）处将行星图像与其宿主恒星图像分离，我们需要一台口径 16 米的望远镜。此外，必须抑制宿主恒星光在系外行星图像位置处的强度，否则系外行星将淹没于眩光中。这带来了巨大的技术挑战。地球大气湍流使得在地面于 763nm 处无法达到所需对比度。因此望远镜需置于太空中，且为装入火箭整流罩，其折叠时尺寸须比工作时小 4 倍或更多。为获取行星在 763nm 处生物标志的光谱，我们需要使用视场（FOV）为 1000×1000 毫角秒（mas）、光谱分辨率为 100 的积分视场光谱仪（IFS）。该设备同时拍摄系外行星在多幅稍不同波长下的图像，并记录为具有两个空间维和一个波长维的数据立方体。在每个数据立方体波长切片中，行星图像处的宿主恒星背景光须最小化。这通过 coronagraph（日冕仪）阻挡宿主恒星光，以及主动/自适应光学技术持续保持极高精度光路对齐以使图像尽可能锐利来实现。这些正是设计研究中需解决的技术挑战。
引用
@article{arxiv.1801.06111,
title = {SUPERSHARP - Segmented Unfolding Primary for Exoplanet Research via Spectroscopic High Angular Resolution Photography},
author = {Ian Parry and Didier Queloz and Grant Kennedy and Nikku Madhusudhan and Amaury Triaud and Nic Walton and Ranjan Vasudevan and Piotr Zulawski and Kevin Heng and Willy Benz and Christoph Mordasini and Nicolas Thomas and Daniele Piazza and Stephane Udry and Sascha Quanz and David Mouillet and Jean-Luc Beuzit and Ignas Snellen and Matt Kenworthy and Don Pollaco and Sasha Hinkley and Beth Biller and Sarah Rugheimer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06111},
year = {2018}
}
备注
A proposal in response to the ESA New Science Ideas call. Sept 2016. 25 pages