1. Upgrading the high contrast imaging facility SPHERE: science drivers and instrument choices
- Author
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Boccaletti, A., Chauvin, G., Wildi, F., Milli, J., Stadler, E., Diolaiti, E., Gratton, R., Vidal, F., Loupias, M., Langlois, M., Cantalloube, F., N'Diaye, M., Gratadour, D., Ferreira, F., Tallon, M., Mazoyer, J., Segransan, D., Mouillet, D., Beuzit, J.-L., Bonnefoy, M., Galicher, R., Vigan, A., Snellen, I.A.G., Feldt, M., Desidera, S., Rousseau, S., Baruffolo, A., Goulas, C., Baudoz, P., Bechet, C., Benisty, M., Bianco, A., Carry, B., Cascone, E., Charnay, B., Choquet, E., Christiaens, V., Cortecchia, F., Di Capprio, V., De Rosa, A., Desgrange, C., D'Orazi, V., Douté, S., Frangiamore, M., Gendron, E., Ginski, C., Huby, E., Keller, C.U., Kulcsár, C., Landman, R., Lagarde, S., Lagadec, E., Lagrange, A.-M., Lombini, M., Kasper, M., Ménard, F., Magnard, Y., Malaguti, G., Maurel, D., Mesa, D., Morgante, G., Pantin, E., Pichon, T., Potier, A., Rabou, P., Rochat, S., Terenzi, . l ., Thiébaut, E., Tallon-Bosc, I., Raynaud, H.-F., Rouan, D., Sevin, A., Schiavone, F., Schrieber, L., Zanutta, A., Evans, C.J., Bryant, J.J., Motohara, K., Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Haute résolution angulaire en astrophysique, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Pôle Planétologie du LESIA, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Universidad de Chile = University of Chile [Santiago] (UCHILE), Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG ), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Southern Observatory (ESO), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna (OABO), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD), Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), and Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) ,High Contrast Imaging ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Exoplanets ,FOS: Physical sciences ,Adaptive Optics ,Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics ,Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM) ,Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics ,Coronagraphy - Abstract
SPHERE+ is a proposed upgrade of the SPHERE instrument at the VLT, which is intended to boost the current performances of detection and characterization for exoplanets and disks. SPHERE+ will also serve as a demonstrator for the future planet finder (PCS) of the European ELT. The main science drivers for SPHERE+ are 1/ to access the bulk of the young giant planet population down to the snow line ($3-10$ au), to bridge the gap with complementary techniques (radial velocity, astrometry); 2/ to observe fainter and redder targets in the youngest ($1-10$\,Myr) associations compared to those observed with SPHERE to directly study the formation of giant planets in their birth environment; 3/ to improve the level of characterization of exoplanetary atmospheres by increasing the spectral resolution in order to break degeneracies in giant planet atmosphere models. Achieving these objectives requires to increase the bandwidth of the xAO system (from $\sim$1 to 3\,kHz) as well as the sensitivity in the infrared (2 to 3\,mag). These features will be brought by a second stage AO system optimized in the infrared with a pyramid wavefront sensor. As a new science instrument, a medium resolution integral field spectrograph will provide a spectral resolution from 1000 to 5000 in the J and H bands. This paper gives an overview of the science drivers, requirements and key instrumental trade-off that were done for SPHERE+ to reach the final selected baseline concept., To appear in the Proceedings of the SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2022), 13 pages, 6 figure
- Published
- 2022