Article Dans Une Revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Année : 2023

Chasing rainbows and ocean glints: Inner working angle constraints for the Habitable Worlds Observatory

Sophia R. Vaughan
  • Fonction : Auteur
Timothy D. Gebhard
  • Fonction : Auteur
Kimberly Bott
  • Fonction : Auteur
Sarah L. Casewell
  • Fonction : Auteur
Nicolas B. Cowan
  • Fonction : Auteur
David S. Doelman
  • Fonction : Auteur
Matthew Kenworthy
  • Fonction : Auteur
Maxwell A. Millar-Blanchaer
  • Fonction : Auteur
Victor J. H. Trees
  • Fonction : Auteur
Daphne M. Stam
  • Fonction : Auteur
Olivier Absil
Ruslan Belikov
  • Fonction : Auteur
Jayne L. Birkby
  • Fonction : Auteur
Markus J. Bonse
  • Fonction : Auteur
Bernhard Brandl
  • Fonction : Auteur
Elodie Choquet
Dirk van Dam
  • Fonction : Auteur
Niyati Desai
  • Fonction : Auteur
Kevin Fogarty
  • Fonction : Auteur
J. Fowler
  • Fonction : Auteur
Kyle van Gorkom
  • Fonction : Auteur
Olivier Guyon
Sebastiaan Y. Haffert
  • Fonction : Auteur
Roser Juanola-Parramon
  • Fonction : Auteur
Evangelia Kleisioti
  • Fonction : Auteur
Lorenzo König
  • Fonction : Auteur
Maaike van Kooten
  • Fonction : Auteur
Mariya Krasteva
  • Fonction : Auteur
Rico Landman
  • Fonction : Auteur
Emiel H. Por
  • Fonction : Auteur
Laurent Pueyo
  • Fonction : Auteur
Frans Snik
  • Fonction : Auteur

Résumé

NASA is engaged in planning for a Habitable Worlds Observatory (HabWorlds ), a coronagraphic space mission to detect rocky planets in habitable zones and establish their habitability. Surface liquid water is central to the definition of planetary habitability. Photometric and polarimetric phase curves of starlight reflected by an exoplanet can reveal ocean glint, rainbows, and other phenomena caused by scattering by clouds or atmospheric gas. Direct imaging missions are optimized for planets near quadrature, but HabWorlds ' coronagraph may obscure the phase angles where such optical features are strongest. The range of accessible phase angles for a given exoplanet will depend on the planet's orbital inclination and/or the coronagraph's inner working angle (IWA). We use a recently created catalog relevant to HabWorlds of 164 stars to estimate the number of exo-Earths that could be searched for ocean glint, rainbows, and polarization effects due to Rayleigh scattering. We find that the polarimetric Rayleigh scattering peak is accessible in most of the exo-Earth planetary systems. The rainbow due to water clouds at phase angles of ~20 - 60 would be accessible with HabWorlds for a planet with an Earth equivalent instellation in ~46 systems, while the ocean glint signature at phase angles of ~130 - 170 would be accessible in ~16 systems, assuming an IWA = 62 mas (3λ/D). Improving the IWA = 41 mas (2λ/D) increases accessibility to rainbows and glints by factors of approximately 2 and 3, respectively. By observing these scattering features, HabWorlds could detect a surface ocean and water cycle, key indicators of habitability.

Fichier principal
Vignette du fichier
stad2127.pdf (2.29 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
Licence

Dates et versions

insu-04505555 , version 1 (15-03-2024)

Licence

Identifiants

Citer

Sophia R. Vaughan, Timothy D. Gebhard, Kimberly Bott, Sarah L. Casewell, Nicolas B. Cowan, et al.. Chasing rainbows and ocean glints: Inner working angle constraints for the Habitable Worlds Observatory. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023, 524, pp.5477-5485. ⟨10.1093/mnras/stad2127⟩. ⟨insu-04505555⟩
312 Consultations
231 Téléchargements

Altmetric

Partager

  • More