생명체가 살 수 있는 외계 행성 촬영 임무

Habitable Exoplanet Imaging Mission
거주 가능한 외계 행성 관측소(HabEx)
미션 타입우주 관측소
교환입니다.NASA
COSPAR ID Edit this at Wikidata
웹 사이트www.jpl.nasa.gov/habex/
미션 기간5~10년 (최신)
우주선 속성
발사 질량18,550kg (40,900파운드) (최대)
건조 질량kg 10,160 kg (22,400파운드)
페이로드 질량80 6,080 kg (13,400파운드)
(표준 + 계측기)
힘6.9kW(최대)
임무 개시
발매일2035(표준)
로켓천문대: 우주발사시스템(SLS) 블록 1B
스타쉐이드:팔콘 헤비
궤도 파라미터
정권라그랑주점(태양-지구 L2)
주된
직경4 m(13 피트)
파장표시 가능, UV, NIR, IR(91~1000 nm)
결의안R 60 60,000, SNR 5 AB 20 20 mag (GALEX FUV)의 노출 시간 12시간 이내에서 분해능 요소당 5
인스트루먼트
VIS 카메라, UV 스펙트로그래프, 코로나그래프, 별그늘[1][2]

거주가능 외계행성천문대(HabEx)는 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 별 거주가능 영역에서 지구 크기의 거주가능 외계행성을 탐색하고 촬영하기 위해 최적화되는 우주망원경 개념이다.HabEx는 태양계 너머의 지상 세계가 얼마나 흔한지 이해하고 그 특징의 범위를 결정하는 것을 목표로 할 것이다.그것은 행성 대기를 연구하기 위해 분광기를 사용하는 광학, UV, 적외선 망원경이 될 것이고 내부 코로나그래프나 외부 [3]별 그늘로 별빛을 가릴 것이다.

2016년에 처음 만들어진 이 제안은 대규모 전략 과학 임무인 NASA 임무를 위한 것이다.그것은 Lagrange 지점 L2에서 작동할 것이다.

개요

명왕성의 대기는 태양에 의해 역광된다.

2016년, 나사는 네 개의 다른 우주 망원경을 차기 주력 기함(대형 전략 과학 임무)[3]으로 고려하기 시작했다.그것들은 거주 가능한 외계행성천문대(HabEx), 대형 자외선 적외선 탐사선(LUVOIR), 오리진 우주 망원경, 링스 X선 탐사선이다.2019년에 네 팀은 최종 보고서를 국립과학아카데미에 제출했고, 이 위원회는 독립적인 데카달 조사 위원회가 NASA에 어떤 임무가 최우선 [3]사항인지에 대해 조언한다.

거주 가능한 외계 행성 이미징 미션(HabEx)은 태양과 비슷한 [4][5]별 주위의 행성계를 직접 촬영하는 미션의 개념입니다.HabEx는 모든 종류의 행성에 민감할 것이다. 그러나 그것의 주된 목표는 지구 크기의 암석 외계행성을 직접 촬영하고 그들의 대기 중 성분을 특징짓는 것이다.이러한 행성의 스펙트럼을 측정함으로써 HabEx는 물과 같은 거주가능성의 신호를 찾고 산소나 [5]오존과 같은 잠재적으로 생물학적 활동을 나타내는 대기 중의 가스에 민감하게 반응할 것이다.

2021년 미국 국립과학원은 10월 조사에서 최종 권고안을 발표했다.NASA는 LUVOIAR와 HabEx의 설계 요소를 결합한 새로운 6미터(20피트) 구경 망원경을 고려할 것을 권고했다.출시일은 2040년으로 잡혔고, 예산은 110억 [6][7][8]달러로 추정되었다.

과학적 추진요인과 목표

HabEx의 주요 과학 목표는 가까운 주계열성의 거주 가능 영역에서 지구 크기의 행성을 발견하고 특징짓는 것입니다. 또한 그것은 또한 시스템 내의 모든 범위의 외부 행성을 연구할 것이고 또한 광범위한 일반 천체 물리학 과학을 가능하게 할 것입니다.

특히, 이 임무는 태양형 [9]별들의 거주 가능 지역에 위치한 지구 크기의 암석 행성들의 대기에서 거주 가능성과 생체 시그니처를 찾기 위해 고안될 것이다.CH, HO
2, NH
3, CO로부터의
4 흡수 특성과 Na와 K로부터의 방출 특성은 모두 예상 HabEx 관측치의 파장 범위 내에 있다.

허블 우주 [9]망원경으로 얻을 수 있는 것보다 1000배 더 나은 대비로, HabEx는 행성의 중력 효과를 추적하면서 큰 먼지 구조를 분해할 수 있었다.HabEx는 여러 개의 희미한 원시 행성계 원반을 처음으로 촬영함으로써 광범위한 항성 [4]분류에 걸친 먼지 목록과 특성에 대한 비교 연구를 가능하게 할 것이다.이것은 태양계를 외계 행성 집단뿐만 아니라 먼지띠 형태학 [9]측면에서도 볼 수 있게 할 것이다.

일반 천문학

일반적인 천문학과 천체물리학 관측은 여전히 상위 외계행성 과학 목표와 선호하는 아키텍처와 호환되면서 높은 과학적 성과로 정당화될 경우 수행될 수 있다.현재 HabEx 일반 천체물리학 프로그램에 대한 다양한 조사가 검토되고 있다.그것들은 이온화 광자의 탈출 분율 측정을 통한 은하 누출 및 은하간 매체 재현에 대한 연구에서부터 은하를 드나들면서 바리온의 라이프 사이클에 대한 연구, 그리고 거대한 별과 다른 지역 환경 조건의 영향을 포함한 해결된 항성 종족 연구까지 다양하다.형성률 및 [9]이력.좀 더 이국적인 응용 프로그램으로는 암흑물질의 성질을 제약하기 위한 국부 왜소은하의 측성학적 관측과 허블상수의 [9]국부적 값에 대한 정밀 측정이 있습니다.

다음 표는 HabEx 일반 천체물리학에 [9]대해 현재 제안된 조사를 요약한 것입니다.

사이언스 드라이버 관찰 파장
국부 허블 상수 Ia형 초신성 호스트 은하의 이미지 세페이드 옵티컬 NIS
은하 누출 및 재이온화 은하 UV 이미징(LyC 광자 이탈률) UV, 가급적 91 nm의 LyC까지 내려갑니다.
우주 중입자 주기 백그라운드 퀘이사의 흡수선 자외선 영상 및 분광법 이미징: 최대 115 nm
분광법: 최대 91 nm
질량이 큰 별/피드백 은하수 및 인근 은하에서의 자외선 영상과 분광법 이미징: 110~1000 nm
분광법: 120~160 nm
항성 고고학 인근 은하에 있는 개별 별의 분해 광도 측정 광학: 500~1000 nm
암흑 물질 국부 왜소은하의 별 측광 및 측성 고유 운동 광학: 500~1000 nm

예비 희망 사양

제안 아키텍처: 우주 전망대가 있는 별그늘
태양의 코로나그래프 이미지

연구진은 과학적 추진요인과 목적을 바탕으로 자외선과 스펙트럼의 근적외선 부분에 대한 잠재적 확장과 함께 가시 스펙트럼의 반사된 별빛의 직접 영상화와 분광학을 고려하고 있다.망원경에는 직경 4미터(13피트)의 1차 일체식 거울이 있습니다.

절대 최소 연속 파장 범위는 0.4~1μm이며, 비용과 [9]복잡도에 따라 0.3μm 미만으로 짧은 파장 확장이 가능하며 근적외선 확장이 1.7μm 또는 2.5μm까지 가능합니다.

외계 대기의 특성을 파악하기 위해, 더 긴 파장으로 가는 것은 Falcon [1]Heavy에서 별도로 발사되는 52 m(171 피트)의 별 그늘이나 배경 빛의 양을 줄이기 위해 더 큰 망원경을 필요로 할 것이다.대안은 코로나그래프를 작게 유지하는 것입니다.350nm 이하의 파장에서 외계행성을 특성화하려면 처리량을 유지하기 위해 완전 자외선에 민감한 고콘트라스트 광학열(train)이 필요하며, 스타쉐이드 또는 코로나그래프 [9]아키텍처에 대한 모든 파면 요건이 더욱 엄격해질 것이다.이러한 높은 공간 분해능과 높은 대비의 관측은 별과 은하의 형성과 진화를 연구할 수 있는 독특한 능력을 열어줄 것입니다.

바이오시그니처

HabEx는 O(0.69μm, 0.76μm)와 광분해 생성물 오존(O
3)과 같은
2 외부 행성의 대기에서 잠재적 생체 시그니처 가스를 탐색할 것이다.장파장 측면에서 관측치를 1.7 μm로 확장하면 강력한 추가 물 신호(1.13 μm와 1.41 μm)를 검색할 수 있으며, 검출된
2 O 및
3 O 가스가 비생물 작용(예를 들어 CO, CO, O의 특징을
2 찾아냄
4)에 의해 생성되었다는 증거를 검색할 수 있다.2.5 μm까지 적외선 기능을 더 갖추면 메탄(CH)과
4 같은 생물학적 과정과 일치하는 2차적 특징을 찾을 수 있다.또한 자외선을 더 밀어내면 0.3μm의 [9]오존 흡수에 기초한 생물 고O2 대기와 비생물적이고 CO가
2 풍부한 대기를 구별할 수 있다.

분자 산소(O
2)는 지구물리학적 과정뿐만 아니라 생물 형태에 의한 광합성의 부산물에 의해 생성될 수 있기 때문에
2, 고무적이기는 하지만, O는 신뢰할 수 있는 생물 시그니처가 아니며,[10][11][12][13] 환경적 맥락에서 고려되어야 한다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g HabEx 최종 보고서.거주 가능한 외계 행성 관측 팀.JPL/NASA. 2019년 8월 29일Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  2. ^ HabEx Instruments Suite.NASA JPL.2019년 12월 11일 접속Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  3. ^ a b c Scoles, Sarah (30 March 2016). "NASA Considers Its Next Flagship Space Telescope". Scientific American. Retrieved 15 October 2017.
  4. ^ a b Mennesson, Bertrand (6 January 2016). "The Habitable Exoplanet (HabEx) Imaging Mission Study" (PDF). JPL (NASA). Retrieved 15 October 2017. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  5. ^ a b Seager, Sara; Gaudi, Scott; Mennesson, Bertrand. "Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx)". Jet Propulsion Laboratory. NASA. Retrieved 15 October 2017. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  6. ^ Foust, Jeff (4 November 2021). "Astrophysics decadal survey recommends a program of flagship space telescopes". SpaceNews. Retrieved 12 April 2022.
  7. ^ Overbye, Dennis (4 November 2021). "A New 10-Year Plan for the Cosmos - On astronomers' wish list for the next decade: two giant telescopes and a space telescope to search for life and habitable worlds beyond Earth". The New York Times. Retrieved 12 April 2022.
  8. ^ Staff (4 November 2021). "New Report Charts Path for Next Decade of Astronomy and Astrophysics; Recommends Future Ground and Space - Telescopes, Scientific Priorities, Investments in Scientific Community". National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Retrieved 12 April 2022.
  9. ^ a b c d e f g h i Mennesson, Bertrand; Gaudi, Scott; Seager, Sara; Cahoy, Kerri; Domagal-Goldman, Shawn; et al. (24 August 2016). MacEwen, Howard A.; et al. (eds.). The Habitable Exoplanet (HabEx) Imaging Mission: preliminary science drivers and technical requirements (PDF). SPIE. doi:10.1117/12.2240457. hdl:1721.1/116467.
  10. ^ Léger, Alain (2004). "A New Family of Planets ? "Ocean Planets"". Icarus. 169 (2): 499–504. arXiv:astro-ph/0308324. Bibcode:2004Icar..169..499L. doi:10.1016/j.icarus.2004.01.001.
  11. ^ M 왜성의 생명체 거주 가능 영역 전체에 걸쳐 행성에 극심한 수분 손실과 비생물학적 산소가 축적됩니다.루거 R.와 반즈 R.우주생물학2015년 2월 14일, 제15권, 제2호, 119-143페이지.DOI: 2014.1231/ast.1089
  12. ^ 티타니아는 거주할 수 있는 외계 행성에서 비생물적 산소 대기를 만들어 낼 수 있다.나리타 노리오, 에노모토 다카후미, 마사오카 시게유키, 구사카베 노부히코.Scientific Reports 5, 문서번호: 13977 (2015), doi: 10.1038/srep13977
  13. ^ Seager, Sara (2013). "Exoplanet Habitability". Science. 340 (577): 577–581. Bibcode:2013Sci...340..577S. doi:10.1126/science.1232226. PMID 23641111. S2CID 206546351.

외부 링크