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Résumé IA · arXiv: 2611.10103v1 · astro-ph.IM

DMAJOR: A JWST Legacy Survey of Protoplanetary Disks

Benjamin Pope, Yinuo Han, Sean Andrews, Kateryna Andrych, Phil Armitage, William Balmer, Myriam Benisty, Faustine Cantalloube,
et 31 autres auteursMax Charles, Ilse Cleeves, Ian Czekala, Louis Desdoigts, Ruobing Dong, Rodrigo Ferrer-Chavez, Katherine Follette, Christian Ginski, Jonah Goldfine, Hayden Greer, Cassandra Hall, Sasha Hinkley, Haochang Jiang, Devika Kamath, Jens Kammerer, Matthew Kenworthy, Milo Langker, Kellen Lawson, Nienke van der Marel, Sebastián Marino, Maksym Mohorian, Christophe Pinte, Daniel Price, Laurent Pueyo, Shrishmoy Ray, Nour Skaf, Floris van der Tak, Peter Tuthill, Miguel Vioque, Jason Wang, Shangjia Zhang
Article original Soumis à arXiv le 06 Nov. 2026 A White Paper submission on Multi-Cycle Treasury Program Concepts with JWST Licence : NONEXCLUSIVE-DISTRIB 1.0 Aussi en : en

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L’essentiel

DMAJOR propose un relevé JWST de 91 disques protoplanétaires résolus pour étudier leur structure infrarouge, leur environnement, leurs compagnons et leur variabilité.

Question

Le projet répond au manque d’images infrarouges résolues, sensibles et obtenues de façon uniforme, qui limite l’étude de la diversité des disques protoplanétaires. Il vise à relier la distribution des petits grains et de la glace d’eau à l’évolution des disques, à leur environnement et à la présence éventuelle de planètes.

Méthode

Les auteurs proposent d’observer 91 disques de classe II accessibles, en excluant les systèmes vus par la tranche, avec NIRCam en coronographie à un angle de roulis et NIRISS/AMI en imagerie interférométrique; l’échantillon comprend 24 disques de Taurus, 20 de Sco-Cen et 47 autres cibles. Trois combinaisons de filtres NIRCam couvriraient la caractéristique de glace d’eau autour de 3 µm; les cibles seraient d’abord imagées une fois, puis certaines feraient l’objet d’un suivi temporel. L’estimation est d’environ 690 h pour le relevé complet, avec une analyse fondée sur des modèles directs et une calibration mutualisée.

Résultats

  • Résultat Le relevé proposé couvre 91 disques résolus, dont 24 à Taurus, 20 à Sco-Cen et 47 dans d’autres régions ou sur le terrain.
    Voir le passage dans l’article
    Based on these cuts, we find that there are 24 disks in Taurus, 20 in Sco-Cen (16 in Upper Sco and 4 in Upper Centaurus–Lupus and Lower Centaurus–Crux), and 47 other targets (16 in Lupus, 13 in Ophiuchus, 9 in Chamaeleon, 2 in Orion, 2 in Corona Australis, and 5 field stars), for a total of 91, of which 24 have a documented stellar companion within 10”.
  • Résultat Les observations combineraient la coronographie NIRCam et l’interférométrie NIRISS/AMI afin d’étudier des échelles angulaires complémentaires.
    Voir le passage dans l’article
    With its $\sim 0.6^{\prime\prime}$ inner working angle, a considerable portion of the inner system is obscured behind the occulting spot. This will be filled in with complementary AMI data which can resolve sources down to $0.1^{\prime\prime}$ and has an outer working angle approaching $1^{\prime\prime}$.
  • Résultat La stratégie de filtres vise notamment à cartographier la caractéristique de glace d’eau autour de 3 µm.
    Voir le passage dans l’article
    For NIRCam, we use 3 sets of short and long wavelength filter combinations (F444W+F200W, F300M+F210M and F360M+F182M), covering the 3 \micron water ice feature with F300M and continuum filters on either side (F210M and F360M).
  • Résultat Les auteurs estiment qu’environ 690 heures sont nécessaires pour observer la population accessible sur l’ensemble du ciel, avec des suivis ciblés inclus.
    Voir le passage dans l’article
    Assuming that 10% of these require follow-up with NIRSpec for embedded companions ($\approx 75$ h), and 10% with further NIRCam coronagraphic epochs to study motions ($\approx 56$ h for two further epochs), we estimate that $\approx 690$ h are required to survey the entire sky’s accessible population of resolved disks.
  • Interprétation des auteurs Le relevé devrait permettre de relier les propriétés de la surface des disques aux observations de leur plan médian et de leur environnement à grande échelle.
    Voir le passage dans l’article
    An IR survey will link the midplane evolution with that of the disk surface to construct a three-dimensional view, and JWST’s sensitivity and large field of view will enable simultaneous characterization of large-scale structures such as streamers that feed the disk.

Limites

  • Le programme est une proposition de relevé et ses estimations de cibles et de temps pourront changer avant l’exécution.
    Voir le passage dans l’article
    In finalizing proposed target lists towards survey execution, these numbers will be updated to reflect the most recent state of knowledge.
  • La coronographie NIRCam masque une partie importante de la région interne, que l’AMI ne couvre que jusqu’à une échelle angulaire externe approchant une seconde d’arc.
    Voir le passage dans l’article
    With its $\sim 0.6^{\prime\prime}$ inner working angle, a considerable portion of the inner system is obscured behind the occulting spot. This will be filled in with complementary AMI data which can resolve sources down to $0.1^{\prime\prime}$ and has an outer working angle approaching $1^{\prime\prime}$.

Portée

Les auteurs présentent DMAJOR comme un échantillon infrarouge de référence, uniforme et couvrant le ciel, complémentaire des relevés ALMA et des observations au sol. Il pourrait fournir une vue tridimensionnelle des disques en reliant leurs surfaces, leurs plans médians et leur environnement, tout en recherchant des compagnons et des structures variables.

Rédigé par une IA à partir de l’article. Les passages cités sont vérifiés mot pour mot dans le texte analysé ; le reste peut contenir des erreurs.

Mots clés générés par l'IA : JWST disques protoplanétaires imagerie infrarouge glace d’eau modèles directs différentiables

Pour aller plus loin

  • Résumé Complet
  • Résumé vulgarisé
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  • Abstract original
DMAJOR est une proposition de programme patrimonial du JWST consacrée à l’imagerie infrarouge de disques protoplanétaires résolus. Elle répond à un manque important : les observations disponibles portent sur un petit nombre de disques brillants, et il n’existe pas encore d’échantillon infrarouge uniforme et suffisamment sensible pour comparer la diversité de leurs structures. Le programme vise à déterminer la répartition des petits grains et de la glace d’eau dans les disques, ainsi que les variations de ces propriétés en fonction de l’environnement et de l’évolution du disque. Il cherchera également à établir si certaines structures sont associées à des planètes et si elles évoluent au fil du temps. L’étude propose d’observer des disques de classe II accessibles à la coronographie de NIRCam et à l’interférométrie par masque d’ouverture (AMI) de NIRISS. Les systèmes vus par la tranche sont exclus, tout comme ceux dont le rayon extérieur estimé est inférieur à environ une seconde d’arc. Ce seuil vise à garantir que le disque s’étende suffisamment au-delà du masque coronographique MASK335R. Les estimations de taille reposent notamment sur les observations du monoxyde de carbone, du continuum millimétrique et de l’imagerie en lumière diffusée. L’échantillon proposé comprend 91 disques : 24 dans le Taureau, 20 dans l’association Scorpius-Centaurus (Sco-Cen) et 47 dans d’autres régions ou autour d’étoiles isolées. Vingt-quatre systèmes possèdent un compagnon stellaire connu situé à moins de dix secondes d’arc. NIRCam observerait chaque cible à un seul angle de roulis, au moyen de trois paires de filtres couvrant le proche infrarouge et la région spectrale autour de l’absorption de la glace d’eau à trois microns. Les observations coronographiques sonderaient les régions externes des disques, tandis que NIRISS/AMI compléterait les données au voisinage des étoiles. La résolution annoncée de l’AMI permettrait d’atteindre environ 0,1 seconde d’arc, contre une limite intérieure d’environ 0,6 seconde d’arc pour NIRCam. L’équipe prévoit une première visite de toutes les cibles, suivie d’observations répétées des disques présentant des ombres ou des compagnons particulièrement intéressants. Les cadences envisagées pour ces suivis vont de quelques jours à plusieurs mois, voire plusieurs années. L’analyse par modèles directs différentiables constitue un élément méthodologique central du programme. Au lieu de s’appuyer principalement sur la soustraction classique d’images de référence, cette approche vise à ajuster simultanément les propriétés instrumentales, l’état du télescope et la scène astrophysique. Les auteurs comptent exploiter les données de front d’onde et regrouper les cibles proches dans le ciel afin de partager les références de fonction d’étalement du point (PSF), ce qui limiterait le besoin d’observations de calibration dédiées. L’équipe prévoit de publier des pipelines open source et de déposer sur le MAST les images, les spectres, les séries temporelles et les produits de calibration. Selon les estimations de planification, NIRCam nécessiterait environ 2 150 secondes d’exposition par filtre et par angle de roulis, avec une forte variation par rapport aux programmes archivés.
Créé le 10 Nov. 2026

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Mis à jour le 10 novembre 2026.

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