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    Imaginando exoplanetas gigantes ao redor de estrelas próximas

    Contrastes de marcos medidos para o HLC (meio) e SPC (à esquerda) em uma bancada de teste a vácuo em 2015, onde o contraste do alvo do marco é de 10-8 em média no buraco escuro (as regiões anulares e em forma de cunha, respectivamente) foi alcançado para ambos os coronógrafos, conforme planejado e dentro do cronograma. Crédito:NASA

    O Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) é a recomendação com a classificação mais alta para uma grande missão espacial na pesquisa de década de NRC 2010, Novos mundos, Novos Horizontes (NWNH) em Astronomia e Astrofísica. O instrumento coronógrafo WFIRST (CGI) será o primeiro coronógrafo estelar de alto contraste no espaço. Isso permitirá que o WFIRST responda aos objetivos do NWNH por meio de imagens diretas e caracterização espectral de exoplanetas gigantes semelhantes a Netuno e Júpiter, e possivelmente até super-Terras (planetas extrasolares com uma massa maior do que a da Terra, mas menor do que os gigantes de gelo do nosso Sistema Solar, Netuno e Urano), em torno de estrelas próximas. O WFIRST CGI inclui um Shaped Pupil Coronagraph (SPC) e um Hybrid Lyot Coronagraph (HLC). Todos os três marcos da tecnologia CGI do WFIRST para 2015 foram superados com sucesso.

    Primeiro, o HLC demonstrou um contraste bruto (razão de intensidade de manchas / estrelas) de 10-8, usando um filtro de largura de banda de 10% em luz visível (550 nm), em um ambiente estático. Segundo, o SPC atingiu o mesmo marco nas mesmas condições. Para HLC e SPC, a figura acima mostra um contraste médio excelente (azul esverdeado) na maior parte do campo de visão, e ligeiro aumento (vermelho) nos raios interno e externo, como esperado. O terceiro marco foi alcançado quando o subsistema de Detecção e Controle de Frente de Onda de Baixa Ordem (LOWFS) atingiu seu objetivo de fornecer detecção de instabilidade de apontamento e controle no nível de raiz quadrada média (RMS) de 0,4 mili-arco-segundo, que manterá uma estrela alvo suficientemente centrada na máscara de bloqueio de estrela do coronógrafo, quando o telescópio WFIRST experimenta desvio e jitter de apontamento.

    Com a conquista desses marcos, A NASA é um grande passo para ter certeza de que o WFIRST será capaz de criar imagens de planetas e discos de poeira diretamente em torno de estrelas próximas. Existem pelo menos 15 exoplanetas de velocidade radial que ambos os coronógrafos serão capazes de capturar imagens em suas regiões de buraco escuro, em algumas horas de tempo de integração cada. O coronógrafo WFIRST permitirá que os cientistas vejam esses exoplanetas diretamente pela primeira vez, e as imagens estarão em suas cores verdadeiras (usando alguns dos outros filtros de cores no CGI). Uma simulação é mostrada na figura da página 9, onde a estrela bloqueada está escondida dentro do anel; um planeta é visto por volta das 5 horas, e presume-se que a estrela não tem poeira zodiacal ao seu redor (esquerda) ou uma forte nuvem de poeira (direita).

    Máscara reflexiva do plano da pupila para o SPC, 24 mm de diâmetro, silicone preto no espelho (à esquerda) .Máscara reflexiva de plano de imagem para a tecnologia de back-up Coronógrafo da Máscara do Complexo de Amplitude Induzida de Fase de Amplitude Induzida por Fase (PIAA-CMC), Diâmetro de 155 μm, elementos elevados em silício (centro). Máscara de transmissão de plano de imagem para HLC, 100 μm de diâmetro, dielétrico elevado e metal no vidro (direita). Todas as máscaras foram confeccionadas no Laboratório de Microdispositivos (MDL) do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL).

    WFIRST concluiu com sucesso sua revisão do conceito de missão em dezembro de 2015, em preparação para o início da Fase-A em janeiro seguinte (que também foi bem-sucedido). O CGI é baseado como um instrumento de demonstração de tecnologia no WFIRST; ele não direciona os requisitos de missão além daqueles necessários para o instrumento de campo amplo. Contudo, com um ano de tempo de observação alocado em uma missão de seis anos, A NASA espera alcançar avanços científicos, e demonstrará os principais elementos de tecnologia para missões de acompanhamento, a próxima delas poderia ser destinada a encontrar planetas semelhantes à Terra habitáveis ​​em torno de estrelas próximas.

    Simulação da imagem esperada com CGI no WFIRST de um planeta (por volta das 5 horas) com nuvem de poeira nozodiacal (esquerda) e com nuvem de poeira zodiacal (direita). Crédito:NASA




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