Contrasti di pietre miliari misurati per HLC (al centro) e SPC (a sinistra) in un banco di prova del vuoto nel 2015, dove il contrasto target della pietra miliare di 10-8 medio nel buco nero (le regioni anulari e a forma di cuneo, rispettivamente) è stato ottenuto per entrambi i coronografi, come pianificato e nei tempi previsti. Credito:NASA
Il Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) è la raccomandazione più alta per una grande missione spaziale nel sondaggio decennale NRC 2010, Nuovi mondi, Nuovi Orizzonti (NWNH) in Astronomia e Astrofisica. Il coronografo WFIRST (CGI) sarà il primo coronografo stellare ad alto contrasto nello spazio. Consentirà a WFIRST di rispondere agli obiettivi di NWNH mediante l'imaging diretto e la caratterizzazione spettrale di esopianeti giganti simili a Nettuno e Giove, e forse anche super-Terre (pianeti extrasolari con una massa superiore a quella terrestre ma inferiore ai giganti di ghiaccio del nostro Sistema Solare, Nettuno e Urano), intorno alle stelle vicine. Il WFIRST CGI include sia un coronagrafo a forma di pupilla (SPC) che un coronagrafo ibrido Lyot (HLC). Tutte e tre le pietre miliari della tecnologia CGI di WFIRST per il 2015 sono state superate con successo.
Primo, l'HLC ha dimostrato un contrasto grezzo (rapporto intensità macchiolina/stella) di 10-8, utilizzando un filtro di larghezza di banda del 10% in luce visibile (550 nm), in un ambiente statico. Secondo, l'SPC ha raggiunto lo stesso traguardo alle stesse condizioni. Sia per l'HLC che per l'SPC, la figura sopra mostra un eccellente contrasto medio (blu-verde) sulla maggior parte del campo visivo, e leggero risvolto (rosso) in corrispondenza dei raggi interno ed esterno, come previsto. La terza pietra miliare è stata raggiunta quando il sottosistema Low Order Wavefront Sensing and Control (LOWFS) ha raggiunto l'obiettivo di fornire il rilevamento del jitter di puntamento e il controllo al livello RMS (rootmean-square) di 0,4 milli-arc-second, che manterrà una stella bersaglio sufficientemente centrata sulla maschera di blocco delle stelle del coronografo, quando il telescopio WFIRST sperimenta deriva e jitter di puntamento.
Con il raggiungimento di questi traguardi, La NASA è un importante passo avanti verso la certezza che WFIRST sarà in grado di visualizzare direttamente i pianeti e i dischi di polvere attorno alle stelle vicine. Ci sono almeno 15 esopianeti a velocità radiale che entrambi i coronografi saranno in grado di visualizzare nelle loro regioni di buchi oscuri, in poche ore tempo di integrazione ciascuno. Il coronografo WFIRST consentirà agli scienziati di vedere direttamente questi esopianeti per la prima volta, e le immagini saranno nei loro veri colori (usando alcuni degli altri filtri colore nella CGI). Una simulazione è mostrata nella figura a pagina 9, dove la stella bloccata è nascosta all'interno dell'anello; un pianeta è visto verso le 5 in punto, e si presume che la stella non abbia polvere zodiacale attorno ad essa (a sinistra) o una forte nuvola di polvere (a destra).
Maschera riflettente alveolare per SPC, diametro 24 mm, silicone nero sullo specchio (a sinistra). Maschera riflettente sul piano dell'immagine per la tecnologia di back-up Ampiezza indotta da fase Apodization Complex Mask Coronagraph (PIAA-CMC) coronografo, diametro di 155 micron, elementi in rilievo su silicio (centro). Maschera di trasmissione del piano dell'immagine per HLC, 100 micron di diametro, dielettrico in rilievo e metallo su vetro (a destra). Tutte le maschere sono state fabbricate nel Micro-Devices Lab (MDL) presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL).
WFIRST ha completato con successo la sua revisione del concetto di missione nel dicembre 2015, in preparazione per l'inizio della sua Fase A nel gennaio successivo (che ha avuto anche successo). Il CGI è basato come strumento di dimostrazione tecnologica su WFIRST; non determina requisiti di missione oltre a quelli necessari per il Wide Field Instrument. Però, con un anno di tempo di osservazione assegnato da una missione di sei anni, La NASA si aspetta di raggiungere una scienza rivoluzionaria, e dimostrerà gli elementi tecnologici chiave per le missioni di follow-up, il prossimo potrebbe essere finalizzato alla ricerca di pianeti abitabili simili alla Terra attorno alle stelle vicine.
Simulazione dell'immagine attesa con CGI su WFIRST di un pianeta (a ore 5 circa) con una nuvola di polvere nozodiacale (a sinistra) e con una nuvola di polvere zodiacale (a destra). Credito:NASA