The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope: IV. The Low Resolution Spectrometer
MIRI的低分辨率光谱仪是成像仪模块的一部分，将提供5至12微米的R~100长缝和无缝光谱仪。该设计是最优化的紧凑源，如系外行星的宿主恒星的观测。我们在此概述了LRS的设计，以及在广泛的测试活动中测量的性能，特别是检查提供的图像质量，色散和分辨率，以及分光光度性能，平场精度和边缘效应。我们描述的无缝模式，这是最适合过境光谱系外行星大气的操作概念。MIRI的LRS模式被认为与其要求和目标一致。
2015-12-09 astro-ph.IM
PhoSim-NIRCam: Photon-by-photon image simulations of the James Webb Space Telescope's Near-Infrared Camera
最近的仪器项目已拨出资源开发模拟天文图像的代码。新的基于物理学的模型是必不可少的理解望远镜，仪器和观测环境系统学。在弱引力透镜、星系形态和其他敏感测量的背景下，对这些系统学的深入理解尤其重要。在这项工作中，我们提出了一个适应的物理为基础的从头算图像模拟器：光子模拟器（PhoSim）。我们修改PhoSim与近红外相机（NIRCam）-詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）上的主要成像仪器一起使用。该光子蒙特卡罗代码复制了观测目录、望远镜和相机光学、探测器物理学和读出模式/电子学。重要的是，PhoSim-NIRCam模拟整个视场的几何像差和衍射。给出了全场和波长相关的点扩散函数。模拟图像的河外场。计划在在轨调试期间进行广泛的验证。
2019-05-15 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope I: Introduction
MIRI（詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的中红外仪器）的工作范围为5至28.5微米，并在此范围内组合：1。前所未有的敏感度; 2.）亚弧秒角分辨率; 3.）不受大气干扰; 4.）空间观测的固有稳定性; 5.）一套多功能功能，包括成像、低分辨率和中分辨率光谱学（带有积分场单元）和冠状照相术。我们用各种科学例子说明了这种独特的能力组合的潜在用途：1。成像系外行星; 2.）系外行星的凌日和日食光谱; 3.）探索恒星和行星形成的第一阶段，包括识别生物活性分子; 4.）确定星系组装时的恒星形成速率和质量增长; 5.）最年轻的大质量星系本文介绍了一系列涵盖该文书各个方面的十个问题。
2015-08-10 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, VIII: The MIRI Focal Plane System
我们描述了MIRI焦平面系统的布局和独特的功能。我们从探测器阵列及其读出集成电路（结合放大器单元和多路复用器），电子学，以及控制数据收集和输出信号数字化并传递到JWST航天器电子系统的步骤开始。然后，我们讨论这个MIRI数据系统的操作，包括探测器读出模式，子阵列的操作，和数据格式。最后，我们总结了系统的性能，包括数据管道中需要纠正的剩余异常。
2015-08-10 astro-ph.IM
In-orbit Commissioning of the Near-Infrared Spectrograph on the James Webb Space Telescope
近红外光谱仪（NIRSpec）是2021年12月25日发射的詹姆斯韦伯太空望远镜上的四个焦平面仪器之一。我们提出了一个概述的运行NIRSpec调试活动，特别强调的活动序列，导致所有硬件组件的NIRSpec的验证。我们还讨论了机械，热，和操作性能的NIRSpec，以及准备在即将到来的JWST科学计划中使用的所有NIRSpec观测模式。
2022-08-04 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, IX: Predicted Sensitivity
我们提出了一个估计的性能，将实现在在轨操作的JWST中红外仪器，MIRI。根据子系统和仪器级测试的测量结果，介绍了主成像仪和光谱仪系统从天文目标探测光子的效率，并详细讨论了端到端传输预算。提供了可以在不使探测器饱和的情况下测量的最亮的目标通量。微弱源的长时间观测的灵敏度以在10，000秒观测后达到10的信噪比所需的目标通量表示。介绍了灵敏度模型中使用的算法，包括在MIRI飞行模型和飞行探测器测试过程中获得的理解。
2015-08-10 astro-ph.IM
Telemetry is a Sensor: Opportunistic Wavefront Estimation for the James Webb Space Telescope
Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究将詹姆斯·韦伯空间望远镜的工程遥测用作机会波前传感器，采用两阶段梯度提升回归器，利用在轨数据实现了18个镜段中13个的高统计显著性光程差推断，为大型天文台提供了低开销的波前估计方案。
2026-08-10 astro-ph.IM
James Webb Space Telescope Optical Simulation Testbed II. Design of a Three-Lens Anastigmat Telescope Simulator
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）光学模拟试验台（JOST）是一个桌面实验，旨在重现JWST波前传感和控制（WFSC）的主要方面。为了复制JWST的三反射镜消色差（TMA）设计在光波长的关键光学物理，我们已经开发了一个三透镜消色差光学系统。该设计使用定制透镜（平凸、平凹和双凸），在焦面上具有四阶非球面项，以在WFSC波长（633 nm，与JWST的2.12微米）下提供与JWST NIRCam等效的图像质量和采样。对于主动控制，除了分段主镜模拟器，JOST再现次镜对准模式与五个自由度。我们目前的测试平台的要求和它的光学和光学机械设计。我们研究了主要像差模式（焦点，像散，彗差）的线性度作为场点和次镜失调水平的函数。我们发现，透射设计的线性度与传统TMA设计所观察到的相似，并将使我们能够开发基于JWST计划的多场方法的线性控制对准策略。
2014-06-29 astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Absolute Flux Calibration. I. Program Design and Calibrator Stars
詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）科学的关键是将仪器单位转换为物理单位。我们详细介绍了JWST绝对通量校准程序的设计，该程序的核心目标是确保点源和扩展源科学的所有科学仪器内部和之间的强大通量校准。该计划将观察校准恒星的样本，这些恒星主要基于哈勃太空望远镜，斯皮策太空望远镜和凌日系外行星调查卫星的观测进行了广泛的审查。该计划使用三种不同的多颗恒星，以及理解类型（热星，A矮星和太阳类似物），以允许统计（类型内）和系统（类型之间）的不确定性被量化。该计划明确包括校准每个仪器模式的观测，进一步检查校准星的集合，测量仪器的重复性，测量子阵列和全帧之间的相对校准，以及检查暗星和亮星之间的相对校准。对于测光，我们设置了校准，以直接支持基于带平均通量密度的惯例和基于固定波长处通量密度的惯例。
2022-04-13 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, III: MIRIM, The MIRI Imager
在这篇文章中，我们描述了MIRI成像仪模块（MIRIM），它提供了5 - 27微米波长范围内的詹姆斯韦伯太空望远镜的宽带成像。该成像器具有0“11像素比例和74“x113”的总无障碍视图。其标称113“x113”视场的其余部分由日冕仪和低分辨率光谱仪占据。介绍了仪器的光学和机械设计。我们表明，测试数据，在CEA-萨克雷，在卢瑟福阿普尔顿实验室，并在美国宇航局戈达德太空飞行中心进行的测试活动期间测得的，表明该仪器符合其设计要求和目标。我们还讨论了最佳的科学利用MIRIM所需的操作要求（多个抖动和曝光）。
2015-08-11 astro-ph.IM
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope V. Optimal algorithms for planning multi-object spectroscopic observations
我们提出了一个概述的能力和关键算法，在所谓的eMPT软件套件开发的规划科学优化，多目标光谱（MOS）观测与微型快门阵列（MSA）的近红外光谱仪（NIRSpec）仪器上的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST），第一个多目标光谱仪在太空中运行。NIRSpec MOS模式由可编程MSA启用，MSA是一个由约250，000个单独孔径组成的规则网格，可以投射到天空上可用狭缝的静态半规则图案，并使MSA观测的规划和优化成为一项相当复杂的任务。因此，eMPT软件包提供给NIRSpec用户社区，作为STScI天文学计划工具（APT）中包含的MSA规划工具（MPT）的补充，以帮助规划需要高级功能的NIRSpec MOS提案，以满足雄心勃勃的科学目标。eMPT产生的输出可以很容易地导入并纳入APT内的用户观察程序，以生成定制的MPT MOS观察结果。此外，其新颖的算法和模块化方法使其高度灵活和可定制，为用户提供了精细控制工作流程的选项，甚至可以插入自己的软件模块来调整他们的MSA狭缝掩模以满足手头的特定科学目标。
2023-02-21 astro-ph.IM
Giant Planet Observations with the James Webb Space Telescope
这份白皮书探讨了即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜对研究太阳系四颗巨行星的好处：木星，土星，天王星和海王星。JWST的高灵敏度，结合高空间和光谱分辨率，将使近红外和中红外成像和光谱这些对象以前所未有的质量。在本文中，我们讨论了JWST可能进行的有关巨行星的无数科学调查中的一些。这一讨论之前的JWST仪器的细节最相关的巨行星观测。最后，我们确定所需的发射前测试和业务方面的JWST，这将大大有利于未来的研究的巨行星。
2015-10-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, V: Predicted Performance of the MIRI Coronagraphs
中红外仪器的成像通道配备了四个日冕仪，提供高对比度成像能力，用于研究微弱的点源和扩展发射，否则这些发射将被附近的亮点源淹没。这些明亮的来源可能包括被系外行星和星周物质环绕的恒星，围绕后主序星的质量损失包络，活动星系中的近核环境，以及遥远类星体的宿主星系。本文介绍了日冕观测模式的MIRI，以及性能评估的基础上测量的MIRI飞行模型在低温真空测试。还提供了冠状手术的简要概述。最后给出了几个天体目标的模拟MIRI日冕观测结果。
2015-08-10 astro-ph.IM
Wide field Slitless Spectroscopy with JWST's MIRI
STScI, AURA（太空望远镜科学研究所，美国大学研究协会）；European Space Agency, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA（欧洲空间局，太空望远镜科学研究所）；AURA for ESA, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA（代表欧洲空间局的美国大学研究协会，太空望远镜科学研究所）
本文介绍JWST的MIRI新WFSS模式，说明其能力、运行概念及校准与pipeline开发进展，该模式将于2026年7月起在JWST第5周期首次提供。
2026-08-18 astro-ph.IM
James Webb Space Telescope Optical Simulation Testbed I: Overview and First Results
詹姆斯·韦伯太空望远镜（英语：James Webb Space Telescope）（JWST）光学模拟试验台（英语：Optical Simulation Testbed）（JOST）是一个桌面工作台，用于研究分段式太空望远镜的波前传感和控制方面，包括调试和维护活动。JOST是对JWST现有光学机械测试平台（例如球航空航天测试平台望远镜，TBT）的补充，因为它具有紧凑的规模和灵活性，易于使用，并在JWST科学与运营中心托管。我们已经开发出一种光学设计，再现了使用三个非球面透镜的JWST的三反射镜消色差垫的物理特性;它提供了类似的图像质量JWST（80%斯特列尔比）在相当于一个NIRCam模块的领域，但在氦氖波长。分段式可变形反射镜代替分段式主反射镜，并允许在活塞、倾斜和倾斜中控制18个分段，而次级反射镜可以在倾斜、倾斜和x、y、z位置中控制。这将足以模拟许多调试活动，调查现场依赖性和多个现场点传感和控制，评估替代传感算法，并制定应急计划。测试床数据还将用于WFS&C软件子系统的交叉检查，以及JWST五到十年任务期间的员工培训和发展。
2014-07-02 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, X. Operations and Data Reduction
介绍了詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）中红外仪器（MIRI）的工作原理和数据处理方案。JWST的总体操作概念是使用观测模板（OTs）为用户提供一种简单直观的方式来指定观测。MIRI有四个OT，分别对应四种观测模式：1.成像，2.）Coronagraphy，3.）低分辨率光谱，以及4.）中分辨率光谱。我们概述了用户的选择和扩展这些选择到详细的仪器操作。MIRI的数据缩减计划分为三个阶段，其中缩减步骤对观测类型的特异性随阶段而增加。减少从积分斜坡开始：阶段1产生未校准的斜率图像;阶段2校准斜率图像;然后阶段3将多个校准的斜率图像组合成高级数据产品（例如，马赛克，光谱立方体和提取的源信息）。最后，我们给出的数据和数据产品，将来自四个不同的OT的例子。
2015-08-10 astro-ph.IM
PCA-based Data Reduction and Signal Separation Techniques for James-Webb Space Telescope Data Processing
基于主成分分析（PCA）的技术可以将数据分离成不同的不相关的成分，并作为预处理步骤促进统计分析。独立分量分析（ICA）通过一种非参数的迭代算法来分离统计独立的信号源。非负矩阵分解是另一种PCA类似的方法，用于对物理可解释组中的维度进行分类。奇异谱分析（SSA）是一种时间序列相关的PCA类算法。在介绍和文献回顾处理JWST数据从近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI），潜在的部分干预詹姆斯韦伯太空望远镜成像数据减少管道将进行讨论。
2023-01-01 astro-ph.EP astro-ph.IM stat.AP
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope III. Integral-field spectroscopy
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的近红外光谱仪（NIRSpec）首次提供了在近红外波长下使用空间积分场光谱学的机会。更具体地说，NIRSpec的积分场单元可以在$R \approx 100$、1000和2700的光谱分辨率下获得覆盖连续3.1弧秒$\times$ 3.2弧秒天空区域的波长范围$0.6 - 5.3~μ$ m的光谱。在本文中，我们描述的光学和机械设计的NIRSpec积分场光谱模式，连同其预期的性能。我们还讨论了一些建议的观测策略，其中一些是由NIRSpec是一个多用途仪器，具有许多不同的观测模式，这是在配套文件中讨论的事实驱动。我们简要地讨论了产生包含空间和光谱信息的波长和通量校准数据立方体所需的数据处理步骤。最后，我们提到一些科学主题，这些主题必然会受益于JWST/NIRSpec提供的高度创新的功能。
2022-02-07 astro-ph.IM
Cameras a Million Miles Apart: Stereoscopic Imaging Potential with the Hubble and James Webb Space Telescopes
历史上最强大的两个光学/红外望远镜--美国宇航局的哈勃望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜--将同时进入太空。我们有一个独特的机会，利用两个望远镜节点之间的150万公里的距离，同时获得太阳系中小行星、彗星、卫星和行星的立体图像。鉴于最近立体3D电影的复苏和最近出现的支持VR的移动设备，这些立体图像提供了一个独特的机会，让公众以前所未有的视角观看各种太阳系天体。在这里，我们提出了获取太阳系物体的立体图像的技术要求，给定的望远镜设备和目标物体的轨道的限制，我们提出了一些例子。
2016-10-13 astro-ph.IM astro-ph.SR
The Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph for the James Webb Space Telescope -- III. Single Object Slitless Spectroscopy
本文介绍了JWST的NIRISS单目标无狭缝光谱（SOSS）模式的设计与性能，其高光子转换效率与通量稳定性能够支持探测类地行星次级大气等关键系外行星科学计划。
2023-06-07 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
In-orbit Performance of the Near-Infrared Spectrograph NIRSpec on the James Webb Space Telescope
近红外光谱仪（NIRSpec）是詹姆斯·韦伯太空望远镜上的四个焦平面仪器之一。在本文中，我们总结了NIRSpec的在轨性能，来自于在其调试活动和前几个月的名义科学操作收集的数据。更具体地说，我们讨论了一些关键的硬件组件，如两个NIRSpec夏威夷-2RG（H2 RG）探测器，车轮机制，和微型快门阵列的性能。我们还总结了两个目标采集程序的准确性，用于准确地将科学目标的狭缝孔径，讨论了目前的状态分光光度和波长校准的NIRSpec光谱，并提供了测量灵敏度在所有NIRSpec科学模式。最后，我们指出了几个重要的考虑准备NIRSpec科学计划。
2023-01-31 astro-ph.IM
A James Webb Space Telescope NIRCam Deep Field Simplified Simulation Using a Geometric-Focused Ensemble Approach
最近的研究预测的JWST的深场图像的特征，使用确定性的方法，根据最近的观测测量与相应的不确定性范围。这项研究提出了一个简化的几何聚焦的深场模拟，使用合奏的方法来证明由于观测测量的不确定性范围的结果的高变异性。进行了两组系综模拟：参数敏感性系综和90个成员的完整系综，每个系综计算星系占据图像的百分比。在HUDF中估计的看不见的星系数量被发现提供了最大的结果变化。引入了表观星系壁效应（AGW），定义为星系在深场图像中所占的面积大于等于50%。对90个成员的集合进行了单向单样本t检验，得出的结论是JWST不太可能观察到AGW效应，估计星系覆盖率为47.07%+/-31.85，但不排除这种效应的可能性。讨论包括AGW效应的潜在影响，观察和它的潜力，形成一个伪宇宙学的地平线，可能会抑制未来的天文台的有效性。
2022-04-01 astro-ph.IM
A Lesson from the James Webb Space Telescope: Early Engagement with Future Astrophysics Great Observatories Maximizes their Solar System Science
天体物理学设施对行星科学具有极大的重要性。旗舰太空天文台哈勃太空望远镜已经产生了突破性的太阳系科学，但在发射时，它甚至没有跟踪移动目标的能力。下一个天体物理学旗舰任务，詹姆斯·韦伯太空望远镜，从最早的时候就包括太阳系科学家在其科学团队中，结果是韦伯将发射一个多样化的计划和太阳系探索的能力。新的大天文台，以及未来的地面设施，提供了一个强大的观测套件的机会，将补充，加强，并使未来的太阳系探索。我们鼓励行星科学和天体生物学十年调查公开承认下一代天体物理学设施对优秀太阳系科学的前景。我们希望行星十年将进一步鼓励这些任务继续让太阳系科学家正式参与科学工作组和开发团队。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
An Algorithm to Mitigate Charge Migration Effects in Data from the Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph on the James Webb Space Telescope
针对JWST NIRISS数据中亮星因BFE导致的电荷迁移问题，提出一种缓解算法，已集成于校准管道10.0，可将光度测量误差控制在1%以内。
2024-02-07 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
James Webb Space Telescope segment phasing using differential optical transfer functions
差分光学传递函数（dOTF）是一种基于图像的非迭代波前传感方法，它使用两个星像，瞳孔中有一个小的变化。我们描述了两种可能的方法，用于将所需的瞳孔修改引入到JWST，一种是使用单个段的致动器的小（<λ/4）位移，另一种是使用NIRCam的滤光轮的小未对准。虽然这两种方法都应与NIRCam配合使用，但执行器方法将允许MIRI和NIRISS用于分段定相，这是一项新功能。由于致动器方法只需要小的位移，它应该提供一个快速和安全的定相替代方案，降低任务风险，并可以经常进行对准监测和维护。由于单个致动器修改可以被所有三个相机看到，因此应该可以校准它们之间的非公共路径像差。可以使用两个滤波器频带中的dOTF来测量大的片段不连续性。使用一个星场的两个图像，可以同时测量望远镜沿多条视线的像差。而且，由于dOTF给出光瞳场幅度以及相位，因此它可以提供对计划的迭代相位恢复算法的第一近似或约束。
2015-02-27 astro-ph.IM
James Webb Space Telescope Optical Simulation Testbed V: Wide-field phase retrieval assessment
詹姆斯·韦伯太空望远镜（英语：James Webb Space Telescope，JWST）光学模拟试验台（英语：Optical Simulation Testbed，JOST）是一个用于波前传感和控制的硬件模拟器，旨在产生类似JWST的图像。JWST三反射镜anastigmat的模型实现了三个镜头的形式库克三，它提供了JWST的光学质量超过相当于一个NIRCam模块的领域。一个虹膜AO六边形分段镜代表JWST的主要。这种设置成功地产生了与预期的JWST飞行中点扩散函数（PSF）和来自低温测试的NIRCam图像极其相似的图像，就PSF形态和相对于衍射极限的采样而言。将主镜分割成子孔径会给大型天基望远镜（如JWST）的波前传感和控制（WFS&C）带来复杂性。JOST为此类观测站的调试和维护活动提供了独立分析WFS&C情景的平台。我们提出了一个更新的测试平台，包括单场和宽场对准结果的当前状态。我们在宽视场内评估JOST的光学质量，为未来实施不同的波前传感算法提供信息，包括当前实施的相位分集线性化算法（LAPD）。JOST补充了空间望远镜科学研究所Makidon实验室的其他工作，包括用于复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台的高对比度成像仪，该测试平台研究分段孔径望远镜的日冕测量。除JWST外，我们还打算将JOST用于未来大型分段空间望远镜（如LUVOIR）的WFS&C研究。
2018-10-15 astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, VII: The MIRI Detectors
MIRI Si：As IBC探测器阵列将Spitzer IRAC阵列的传统技术扩展到1024 x 1024像素格式。我们对单个MIRI探测器的操作原理、设计和性能进行了简短的讨论，以支持随附论文中对其阵列操作的描述（Ressler等人（2015））。然后，我们描述他们的反应建模。我们发现，电子扩散是其性能的一个重要组成部分，虽然它被忽略在以前的模型。我们的新模型将使我们优化偏置电压，同时避免雪崩增益。它还预测了当信号在阵列放大器上累积时被耗尽（并且因此有助于量子效率）的IR活性层的分数。另一组模型准确地预测了检测器-放大器单元的非线性，并指导了非线性校正的确定。最后，我们讨论了如何在像素间的差距和全内反射衍射可以产生扩展的交叉像文物周围的图像与这些阵列在短波长，~ 5微米。对这些设备的行为进行建模有助于优化我们如何操作它们，并为数据管道的开发提供输入。
2015-08-10 astro-ph.IM
WFIRST-AFTA Coronagraphic Operations: Lessons Learned from the Hubble Space Telescope and the James Webb Space Telescope
目前为WFIRST-AFTA任务提出的日冕仪将是为极高对比度优化的天基日冕仪的第一个例子，这种对比度是对反射主星光的系外行星直接成像所需的。虽然这一文书的设计仍在进行之中，但这一早期发展阶段是考虑这一文书运作的特别有利的时机。在本文中，我们回顾了哈勃太空望远镜（HST）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的当前或计划中的操作，重点是哪些操作方面将与计划中的WFIRST-AFTA日冕仪相关。我们确定了需要注意的五个关键方面：1）探测器健康和发展，2）波前控制，3）观测策略/后处理，4）天体测量精度/目标获取，以及5）偏振测量。我们就每一个项目的前进道路提出建议。
2015-11-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Highlights from Exoplanet Observations by the James Webb Space Telescope
本文综述了詹姆斯·韦布空间望远镜在系外行星科学中的关键观测亮点，涵盖气态巨行星、亚海王星及岩石行星，并指出这些观测正重塑我们对系外行星及太阳系行星的理解。
2025-05-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
A White Paper Submitted to The National Academy of Science's Committee on Exoplanet Science Strategy: Observing Exoplanets with the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将彻底改变我们对系外行星的理解，它将对靠近其宿主恒星（$<$ 2 AU）的各种成熟行星进行凌日光谱分析，并对位于更远位置的年轻天体（$>$ 10 AU）进行日冕成像和光谱分析。对系外行星的普查揭示了各种各样的行星围绕着所有年龄和光谱类型的恒星运行。随着TESS对最近、最亮恒星的全天空调查，未来十年的挑战将是从人口统计转向物理表征。本白皮书讨论了JWST的灵敏度和稳定性、高角分辨率及其强大的仪器套件所带来的各种系外行星机会。JWST的观测将推进我们对年轻到成熟行星大气层的理解，并将为行星形成提供新的见解。
2018-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Case for a James Webb Space Telescope Extragalactic Key Project
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）即将在不到三年的时间内发射，这肯定会给我们对天体物理学许多领域的理解带来一场革命，其中一个关键目标是星系演化。由于第一批建议将在两年多一点的时间内提交，现在是时候全面审视社会希望通过该天文台实现的科学目标。与我们对哈勃太空望远镜的经验相反，由于几次及时的维修任务，哈勃太空望远镜现在已经成功运行了二十多年，JWST的寿命是有限的，相对较短，寿命要求为五年，目标为十年。继2015年10月在欧空局-ESTEC举行的“用JWST探索宇宙”会议上的讨论会之后，我们在本文件中强调了JWST的（非本地）河外科学目标。我们描述了如何协调一致的社区努力可以最好地解决这些问题，确保所需的调查可以在JWST任务完成。
2015-12-14 astro-ph.GA astro-ph.IM
The nature of point source fringes in mid-infrared spectra acquired with the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）中红外仪器（MIRI）探测器阵列的不同层中的相长干涉和相消干涉将探测到的信号调制为波长的函数。此外，不同空间轮廓的源显示不同的条纹图案。用一个静态的条纹平面来划分可能会妨碍对那些条纹与条纹平面不匹配的光源的科学解释。我们发现点源条纹测量的MIRI中分辨率光谱仪（MRS）在类似的观察条件下是可重复的。因此，我们希望确定变量，如果它们存在的话，这将允许由点源条纹调制引起的信号变化的参数化。我们通过分析在地面上采集的MRS探测器平面图像来做到这一点。我们提取了多点源观测的条纹轮廓，并研究了条纹的振幅和相位作为场位置和光学链的点扩散函数的像素采样的函数。点源条纹的振幅和相位的系统变化被发现在测试源覆盖的波长范围（4.9-5.8 $μ$ m）。该变化取决于探测器像素看到的点扩散函数的分数。我们确定不均匀的像素照明的根本原因所报告的系统变化。我们报告的改善后，校正的1 $σ$标准偏差的光谱连续50%。一个50%的改善也报告了线灵敏度的基准测试与光谱连续100毫焦。弱线的形状的改善说明使用T金牛模型谱。因此，我们验证了扩展源和潜在的半扩展源和拥挤的领域的条纹可以通过结合多个点源条纹传输来模拟。
2020-07-31 astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Absolute Flux Calibration. III. Mid-Infrared Instrument Medium Resolution IFU Spectrometer
本文针对JWST中红外仪器MRS随时间演化的吞吐量问题进行建模校正，结合标准星、小行星和星周盘观测完成5–28微米绝对通量定标，实现优于1%的测光重复性，并与MIRI成像仪及历史观测结果高度一致。
2024-11-22 astro-ph.IM
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope I. Overview of the instrument and its capabilities
我们提供了一个概述的设计和能力的近红外光谱仪（NIRSpec）板载詹姆斯韦伯太空望远镜。NIRSpec的设计能够进行低分辨率（$R\!=30\!-330$）棱镜分光技术，波长范围为$0.6-5.3\!~μ$ m，分辨率更高（$R\!=500\!-1340$或$R\!=1320\!-3600$）在$0.7-5.2\!~μ$ m上的光栅光谱学，两者都在采用五个固定狭缝中的任何一个的单物体模式中，或3.1 $\times$ 3.2弧秒$^2$积分场单位，或者在多目标模式中使用覆盖3.6弧分$\times$ 3.4弧分$^2$视场的新型可编程微型快门装置。介绍了NIRSpec的全反射光学链及其不同组件的性能，并讨论了在设计仪器时所做的一些权衡。还讨论了NIRSpec的弱端分光光度灵敏度，以及它对高能粒子环境的依赖性，它的两个探测器阵列可能会在轨道上受到。
2022-02-07 astro-ph.IM
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope II. Multi-object spectroscopy (MOS)
我们提供了一个概述的能力和性能的近红外光谱仪（NIRSpec）的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）时，在其多目标光谱（MOS）模式采用一种新型的微快门阵列（MSA）狭缝设备。MSA由四个独立的98弧秒$\times$ 91弧秒象限组成，每个象限包含$365\times171$可单独寻址的快门，其在天空上的开放面积在0.27弧秒$\times$ 0.53弧秒的间距上测量为0.20弧秒$\times$ 0.46弧秒。这是第一次在太空任务中使用可配置的多目标光谱仪。与NIRSpec MOS模式实现的多路复用的水平进行了量化，我们表明，NIRSpec将能够观察到通常50至200个对象同时与模式的近四分之一的百万快门提供的MSA。这种模式是固定的和定期的，我们确定的具体限制，它产生的NIRSpec观测规划。我们还介绍了NIRSpec MOS数据的数据处理和校准步骤。在仪器覆盖的0.6-5.3 $μ$ m的大波长范围内，大多数衍射受限的仪器点扩散函数的大小的显著变化，以及用MSA观察到的大多数目标不能期望在其各自的狭缝内完美居中的事实，使得所获得的光谱的分光光度计和波长校准特别复杂。尽管存在这些挑战，但NIRSpec在MOS模式下的灵敏度和多路复用能力是前所未有的，应该能够在解决广泛的突出天体物理问题方面取得重大进展。
2022-02-07 astro-ph.IM
Exploration of Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope
University of Exeter（埃克塞特大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本研究介绍詹姆斯·韦布空间望远镜凭借独特的观测能力，在20至25年任务寿命中开展约10^4小时系外行星大气观测，以表征不同类型系外行星大气并评估岩质行星宜居可能性。
2026-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Genesis of the James Webb Space Telescope Architecture: The Designers' Story
本文回溯詹姆斯·韦布空间望远镜的设计演进历程，梳理了多款曾被考量的望远镜架构方案，阐释了最终设计的决策逻辑，并分析了性能、成本、技术等相关问题及在轨表现。
2025-01-15 astro-ph.IM physics.space-ph
A Framework for Optimizing Exoplanet Target Selection for the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将投入大量的观测时间来研究系外行星。它将无法像哈勃太空望远镜那样使用，因此航天器/仪器的寿命相对有限。在有限的观测时间内尽可能多地获取科学知识是很重要的。我们提供了一个分析框架（包括公开发布的计算工具），可用于优化大气特征的系外行星目标列表。我们的工具采取行星探测目录，无论是模拟的，还是实际的;按行星半径和平衡温度对目标进行分类;估计行星质量;生成模型光谱和模拟仪器光谱;进行统计分析，以确定仪器光谱是否可以确认大气探测;最后，按所需的观测时间对每个类别中的目标进行排名。对于模拟凌日系外行星勘测卫星行星探测的目录，我们确定了观测时间的最佳目标排名。我们的研究结果与JWST系外行星目标优化的其他近期研究基本一致。我们发现，假设目标行星大气金属丰度，仪器性能（特别是噪声本底），和统计检测阈值，可以有一个显着的影响目标排名。在其为期10年的（燃料有限）任务中，JWST有可能增加一个数量级（从目前的约50到400到500之间）的透射光谱特征的大气数量。
2020-02-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Direct imaging of sub-Jupiter mass exoplanets with James Webb Space Telescope coronagraphy
目前计划于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将极大地推进我们对系外行星系统的理解，因为它能够通过日冕照相术直接成像和观测行星质量的同伴。使用最先进的模拟JWST的性能，结合最新的进化模型，我们提出了最复杂的模拟质量灵敏度限制的JWST日冕。特别是，我们集中精力对附近的年轻移动群体$β$ Picture和TW Hya中的成员进行观察。这些限制表明，虽然JWST在短距离下对系外行星的成像几乎没有改善，但在宽距离下，灵敏度的增加是显着的。我们预测JWST将能够对~30 au以上的亚木星质量天体、~50 au以上的亚土星质量天体进行成像，并且在~100 au以上，JWST将能够直接对小至0.1 $M_\textrm{J}$的伴星进行成像--至少比领先的地面仪器有一个数量级的改进。探索这一未探索的参数空间将直接价值的建模工作集中在行星的形成和人口合成。JWST还将通过其独特的能力首次在近红外和中红外范围内探测到先前探测到的同伴，成为地面观测站的一个很好的补充。
2021-04-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observations of Transiting Exoplanets with the James Webb Space Telescope (JWST), Publications of the Astronomical Society of the Pacific (PASP), December 2014
本文总结了2014年3月举行的一次研讨会，讨论詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）通过凌日观测彻底改变我们对系外行星物理性质的认识的潜力。JWST独特的高灵敏度和宽波长覆盖范围的组合将使高信噪比的过境准确测量成为可能。最重要的是，JWST光谱学将研究行星大气，以确定原子和分子组成，探测垂直和水平结构，并跟踪动力学演变，即系外行星天气。JWST将在各种各样的环境中对质量和密度不同的各种行星进行采样，这些环境的特点是宿主恒星质量和金属丰度、轨道半长轴和偏心率。一个广泛的系外行星科学计划可以使用整个JWST任务的很大一部分。
2014-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope IV. Capabilities and predicted performance for exoplanet characterization
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的近红外光谱仪（NIRSpec）是一种用途非常广泛的仪器，可在0.6至5.3微米的宽波长范围内提供不同光谱分辨率（$\sim$ 30至$\sim$ 3000）的多物体和积分场光谱，使科学家能够研究从第一个星系到我们太阳系中的天体的许多科学主题。除了其积分场单元和对多目标光谱的支持外，NIRSpec还具有几个固定狭缝和一个宽孔径，专门设计用于实现高精度时间序列和凌日以及对系外行星的日食观测。在本文中，我们提出了它的能力，关于时间序列观测，在一般情况下，过境和日食光谱系外行星特别。由于JWST的大收集面积和NIRSpec出色的吞吐量，光谱覆盖范围和探测器性能，这种模式将使科学家能够以前所未有的灵敏度表征系外行星的大气。
2022-02-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Mid-Infrared Instrument for the James Webb Space Telescope, VI: The Medium Resolution Spectrometer
我们描述了JWST-MIRI仪器的中分辨率光谱仪（MRS）的设计和性能。MRS在紧凑的光机布局中集成了四个同轴光谱通道，可在高达7.7 X 7.7弧秒的视场范围内生成光谱图像，光谱分辨率范围为1，300至3，700。每个通道包括一个全反射积分场单元（IFU）：一个“图像切片器”，重新格式化输入场，以呈现给光栅光谱仪。两个1024 X 1024焦平面阵列记录输出光谱图像，其瞬时光谱覆盖范围约为每个通道全波长范围的三分之一。整个5到28.5微米的光谱是通过使用光栅和通带确定过滤器进行三次曝光获得的，这些过滤器是使用两个三位置机构选择的。根据对中红外成像研究所飞行模型的测试，介绍了预期的在轨光学性能，包括光谱和空间覆盖范围及分辨率。重建图像的点扩散函数被证明是衍射限制和光传输被证明是符合设计预期。
2015-08-12 astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Absolute Flux Calibration. VI. Near-Infrared Camera Imaging and Coronagraphy
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
该研究更新了JWST近红外相机的流量定标，首次完成弱透镜及次级日冕仪配置的天基定标，定标因子已纳入JWST pipeline，离散度通常小于2%。
2026-08-11 astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope North Ecliptic Pole Time-Domain Field -- I: Field Selection of a JWST Community Field for Time-Domain Studies
本文描述了詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）北极（NEP）时域场（TDF）的选择，TDF是一个直径约14'的场，位于JWST的北部连续视区（CVZ），中心在（RA，Dec）_J2000 =（17：22：47.896，+65：49：21.54）。我们证明，这是天空中JWST可以观察到干净（即，没有明亮的前景恒星和低银河前景消光）在任意节奏或任意方向上的这种大小的河外深巡天，并且没有在升高的黄道背景方面的惩罚。这将至关重要地实现广泛的新的和令人兴奋的时域科学，包括高红移瞬态搜索和监测（例如，SNe），从活动星系核（AGN）到褐矮星大气层的变化研究，以及可能极端分散的柯伊伯带和内奥尔特云天体，以及附近的银河系褐矮星，低质量恒星和超冷白矮星的自行。JWST/NIRCam+NIRISS GTO程序将在该视场内提供m_AB ~ 28.8+/-0.3 mag的四个正交“轮辐”的初始0.8--5.0微米分光光度表征。该领域的多波长（通过X射线的无线电）背景正在掌握中（地基近紫外-可见-近红外），正在进行中（VLA 3GHz，VLBA 5GHz，HST紫外-可见，钱德拉X射线，IRAM 30 m 1.3和2 mm）或计划中（JCMT 850微米）。我们欢迎并鼓励对GTO的初步观测和辅助数据进行地面和空间跟踪，以实现其作为理想的JWST时域社区场的潜力。
2018-09-24 astro-ph.GA astro-ph.IM
Characterizing Atmospheres of Transiting Earth-like Exoplanets Orbiting M Dwarfs with James Webb Space Telescope
最近在附近的几颗M矮星周围发现了一些过境的、可能适合地球居住的系外行星。这些世界代表了即将到来的美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的大气特征的重要目标。由于用于系外行星表征的可用时间有限，因此在试图探测围绕冷恒星运行的潜在类地世界的大气成分时，首先了解JWST的能力和局限性至关重要。在这里，我们探索耦合的气候化学大气模型的类地行星绕网格的M矮主机。使用新开发和验证的JWST仪器模型-JWST系外行星过境模拟器（JETS）-我们研究了各种相关仪器和观测模式的关键生物特征和可居住性指标气体物种的可检测性。考虑了光谱分辨探测情景以及特定物种的光谱影响在仪器/模式的整个范围内综合的情况，并强调了考虑在整个可观测光谱范围内获得的信息的重要性。当考虑到仪器/模式的整个光谱覆盖范围时，对于系统距离高达10-15 pc的无云类地世界，如果观测几十次凌日（或更少），就可以达到信噪比5的甲烷、二氧化碳、氧气和水的探测。当与以前的结果相比，气体物种检测所需的曝光时间取决于方法，以量化的光谱影响的物种，以及基本的光化学模型假设。因此，JWST对大气丰度的限制，即使只是上限，也有可能促进我们对陆地大气化学的理解。
2021-04-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Scientific Discovery with the James Webb Space Telescope
在过去的400年里，天文学家一直试图通过建造更强大的望远镜来观察和解释宇宙。这些令人难以置信的仪器将我们最重要的感官之一--视觉的能力扩展到新的极限，如提高灵敏度和分辨率，新的维度，如探索整个电磁波谱的波长，新的信息内容，如通过光谱学进行分析，以及新的节奏，如快速的时间序列视图。这些投资的结果，从地面和太空的小型到大型望远镜，完全改变了我们对宇宙的理解;包括发现地球不是宇宙的中心，银河系是宇宙中众多星系中的一个，宇宙背景辐射的遗迹充满了早期宇宙的所有空间，宇宙的膨胀速度正在加速，系外行星在恒星周围很常见，引力波存在，等等。对于现代天文学研究来说，下一波在行星、恒星、银河系和河外科学领域的突破促使人们建立一个通用的天文台，它在近红外和中红外波长处进行了优化，并且比以前所有的望远镜都具有更高的灵敏度、分辨率和光谱复用。这种科学愿景，从测量附近银河系中岩石世界的组成，到寻找宇宙中的第一个光源，再到现代天体物理学最前沿的其他主题，激发了最先进的詹姆斯韦伯太空望远镜（韦伯）。在这篇综述论文中，我总结了Webb的设计和技术能力以及它所带来的科学机会。
2018-07-14 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
AGN and quasar science with aperture masking interferometry on the James Webb Space Telescope
活动星系核是超大质量黑洞吸积过程的反馈，在Lambda CDM宇宙学和星系形成中起着重要作用。然而，活动星系核的极端亮度和小的角尺寸的吸积流创造了一个具有挑战性的成像问题。我们表明詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外成像仪和狭缝光谱仪（JWST-NIRISS）孔径掩模干涉（AMI）模式将使真正的成像（即没有任何要求事先假设的源的几何形状）在65 mas角分辨率的活动星系核的中心。这对于研究SMBH周围复杂的扩展吸积流以及角分辨率有限的天体物理学的其他领域是有利的。通过模拟包含预期噪声源的数据序列，我们证明了JWST-NIRISS AMI模式可以在L=7.5点源周围以约10^{-2}的像素间对比度映射扩展结构，使用短曝光时间（分钟）。这些图像将测试活动星系核反馈、燃料和结构的模型（与ALMA观测互补），目前没有任何地基红外干涉仪或望远镜支持。双星点源与近红外国际空间站的对比度约为10^{-4}（用于观测合并星系中的双星核），明显优于目前的地面光学或红外干涉测量。JWST-NIRISS的七孔非冗余掩码的吞吐量为15%，并使用NIRISS的F277 W（2.77 \micron）、F380 M（3.8 \micron）、F430 M（4.3 \micron）和F480 M（4.8 \micron）滤波器。NIRISS的正方形像素为每边65 mas，视场约为2 \arcmin x 2 \arcmi…
2014-03-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Transiting exoplanets with the Mid-InfraRed Instrument on board the James Webb Space Telescope: From simulations to observations
本文利用 MIRI LRS 对凌日系外行星观测进行端到端逼真模拟，并结合 L168-9b 实测数据验证分析流程，揭示仪器系统效应对光谱提取的影响。
2024-03-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
The White Dwarf Opportunity: Robust Detections of Molecules in Earth-like Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope
近期对太阳系以外生命的搜寻目前集中在围绕小M矮星运行的凌日行星上，以及在其大气层中探测生命迹象的挑战。然而，围绕白矮星（WD）运行的行星将提供一个独特的机会来描述岩石世界。第一颗围绕白矮星运行的凌日巨行星WD 1856+ 534 b的发现表明，行星质量的天体可以在白矮星附近的轨道上生存下来。WD行星和它们的宿主之间的大半径比使它们成为透射光谱学的特殊目标。在这里，我们探索的分子可探测性和大气特征的潜力，一个概念上的类地行星，在宜居带的WD 1856+534，与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。我们建立了这样的类地行星绕WD的大气成分可以精确地检索与JWST。我们证明了在5次过境侦察程序中可以实现H $_2$ O和CO $_2$的稳健的> 5 $σ$检测，而生物特征O $_3$ + CH $_4$和O $_3$ + N $_2$ O可以在少至25次过境中检测到> 4 $σ$。在100次传输内，N $_2$和O $_2$可被检测到> 5 $σ$。鉴于WD宜居带行星的过境时间很短（WD 1856+534约为2分钟），因此可以在小型或中型JWST透射光谱计划中实现决定性的分子检测。因此，WD宜居带中的岩石行星代表了一个很有希望的机会来描述类地行星的大气层，并探索这些世界上第二个起源的可能性。
2020-09-15 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Wavefront Error Recovery and Companion Identification with the James Webb Space Telescope
针对JWST高对比度成像，提出利用相位校准的波前误差作为先验，通过贝叶斯嵌套采样同时估计波前误差并搜索伴星，无需参考星，可节省大量观测时间。
2025-10-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Mission: Optical Telescope Element Design, Development, and Performance
本文概述了詹姆斯·韦布空间望远镜光学望远镜单元的需求、架构、研制与在轨性能，重点介绍其6.6 m拼接主镜及波前传感控制算法，并总结了经验教训与对未来更大空间望远镜的启示。
2023-01-04 astro-ph.IM
Searching for Planets Orbiting Alpha Centauri A with the James Webb Space Telescope
半人马座阿尔法A是最接近太阳的太阳型恒星，并提供了一个极好的机会来探测由其母星加热的成熟行星的热辐射。JWST上的MIRI日冕探测器可以搜索α Cen A周围1- 3AU（1”-2”）的区域，这一区域在α Cen AB系统中是稳定的。我们证明，合理的性能的望远镜和仪器，一个20小时的计划相结合的目标和参考星观测在15.5微米可以检测到小到5 RE的行星的热辐射。每3-6个月多次访问将增加几何完整性，提供对探测到的源的天体测量确认，并将半径限制降低到~3 RE。一个只比我们自己的亮几倍的系外黄道带云也应该是可以探测到的，尽管足够亮的云可能会掩盖系统中存在的任何行星。虽然目前的精确径向速度（PRV）观测为围绕α Cen A运行的行星设定了1-3 AU的50-100 ME的限制，但有一个广泛的系外行星半径范围，可达10 RE与这些质量限制一致。经过仔细规划的观测序列以及最先进的后处理分析，可以在2022-2023年的时间范围内，在1”-2”处拒绝来自α Cen A的约10^-5的光，并将位于7-8”处的α Cen B的影响降至最低。这些天基观测将补充正在进行的较短波长成像实验以及PRV和天体测量实验，以动态探测行星。行星人口统计表明，直接成像质量和轨道与当前PRV限制一致的行星的可能性很小，约为5%，如果存在双伴星进一步降低发生率，可能会更低。然而，在只有1.34 pc的距离，α Cen…
2019-10-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Absolute Flux Calibration. II. Mid-Infrared Instrument Imaging and Coronagraphy
该研究基于JWST运行前2.5年对多颗恒星的观测，结合孔径测光与恒星大气模型，完成中红外仪器成像与日冕观测的绝对流量定标，揭示定标因子随时间和子阵列的变化及校正方法。
2024-11-27 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Parallel Application of Slitless Spectroscopy to Analyze Galaxy Evolution (PASSAGE): Survey Overview
介绍JWST第1周期大型Pure Parallel无狭缝光谱巡天PASSAGE的观测设计、数据规模、独特优势及公开产品，并用低质量发射线星系演化案例展示其科学价值。
2025-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
