Keď to zaberá priestor v roku 2025, Širokouhlý infračervený prieskumný ďalekohľad (WFIRST) bude najmocnejším observatóriom, aké kedy bolo nasadené, a nahradí ctihodného Hubble a Spitzer vesmírne teleskopy. Na základe jedinečnej kombinácie vysokého rozlíšenia so širokým zorným poľom bude môcť WFIRST zachytiť ekvivalent 100 Hubble- kvalitný obraz s jedným záberom a prehľadanie nočnej oblohy s 1 000-násobnou rýchlosťou.
V rámci prípravy na túto významnú udalosť astronómovia v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA spustili simulácie, aby demonštrovali, čo bude môcť vidieť WFIRST, aby mohli plánovať svoje pozorovania. Aby poskytlo divákom ukážku, ako by to vyzeralo, Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA zdieľa video, ktoré simuluje WFIRST a uskutočňuje prieskum susednej galaxie Andromeda (M31).
Simulácia, ktorá bola predstavená tento týždeň na 235. zasadnutí Americkej astronomickej spoločnosti (ASS) v Honululu, sa opiera o údaje získané Hubble v priebehu stoviek pozorovaní Andromedy. Týmto spôsobom simulácia dáva divákom prehľad o rozsiahlom rozmiestnení a jemných detailoch, ktoré WFIRST dokáže poskytnúť iba s jediným obrázkom.
Simulovaná strela pokrýva oblasť vesmíru s priemerom 34 000 svetelných rokov a zobrazuje červené a infračervené svetlo s viac ako 50 miliónmi jednotlivých hviezd. S týmto druhom zobrazovacej sily mohol WFIRST za niekoľko mesiacov skúmať toľko oblohy v blízkom infračervenom spektre, ako to urobil Hubble v priebehu troch desaťročí - a to rovnako podrobne.
Elisa Quintana, zástupkyňa vedca projektu WFIRST pre komunikáciu v Goddard Space Flight Center NASA, je presvedčená, že WFIRST povedie k revolúcii v astrofyzike. Ako uviedla v nedávnej tlačovej správe NASA:
„Odpovedať na základné otázky, ako sú: Ako bežné sú planéty ako planéty v našej slnečnej sústave? Ako sa formujú, vyvíjajú a interagujú galaxie? Ako presne - a prečo - sa v priebehu času zmenila miera expanzie vesmíru? Potrebujeme nástroj, ktorý nám poskytne široký a podrobný pohľad na oblohu. WFIRST bude tým nástrojom. “
18 obrázkov zobrazených v simulácii predstavuje presné zobrazenie toho, čo WFIRST uvidí pri každom nasmerovaní a nasnímaní obrázka. S 18 detektormi, z ktorých každý meria 4096 x 4096 pixelov, WFIRST pokryje oblasť zhruba 1? krát úplnej Mesiaca pri každom nasmerovaní - zatiaľ čo jednotlivé obrázky Hubbleovho teleskopu pokrývajú oblasť menšiu ako 1% plochy úplňku.
Okrem svojich zobrazovacích schopností existuje aj mimoriadna rýchlosť prieskumu, ktorú ponúka WFIRST, čo je výsledkom jeho širokého zorného poľa. Misijný tím tým, že bude môcť monitorovať väčšiu oblasť v jednom smere a rýchlo prejsť z jedného poľa do druhého, nebude musieť prejsť namáhavým procesom opätovnej výsadby zakaždým, keď chce preskúmať nové pole.
Ďalším faktorom je obežná dráha, ktorú WFIRST bude obsadzovať, čo poskytne pohľad na priestor, ktorý je vo všeobecnosti neblokovaný Zemou. kdežto HubbleNízka obežná dráha Zeme (LEO) približne 560 km (350 míľ) znamenala, že často bola schopná zbierať údaje iba za polovicu svojej orbitálnej periódy, WFIRST bude na širokej obežnej dráhe asi 1,6 milióna km (1 milión mi) , V tejto vzdialenosti bude schopný vykonávať pozorovania takmer nepretržite.
Ben Williams, astronóm z Washingtonskej univerzity v Seattli, bol zodpovedný za vytvorenie simulovaného súboru údajov pre tento obrázok. Ako vysvetlil, WFIRST poskytne hodnotnú príležitosť porozumieť veľkým blízkym objektom, ako je Andromeda, ktoré sú inak extrémne časovo náročné na obraz, pretože zaberajú tak veľkú časť oblohy:
„Posledné desaťročia sme strávili získavaním snímok s vysokým rozlíšením v malých častiach blízkych galaxií. S Hubbleom získate tieto skutočne vzrušujúce pohľady na veľmi zložité systémy v okolí. S WFIRST môžete zrazu pokryť celú vec bez toho, aby ste trávili veľa času. “
Schopnosť zachytiť obrázky takej veľkej oblasti v zásade poskytne astronómom kontext, ktorý potrebujú na pochopenie toho, ako sa tvoria hviezdy a ako sa menia galaxie v priebehu času. Široké zorné pole v zásade umožní astronómom študovať nielen jednotlivé hviezdy alebo galaxie, ale aj štruktúry, ktoré obývajú, a okolité prostredie.
Vďaka tejto úrovni technológie a schopností, ktoré majú k dispozícii, sa riadiaci misií tešia na zhromažďovanie obrovského množstva údajov vo vesmíre. Očakáva sa, že v priebehu svojej päťročnej plánovanej misie zhromaždí WFIRST viac ako 20 petabajtov informácií o tisícoch planét, miliardách hviezd a miliónoch galaxií. Tieto údaje sa použijú na riešenie základných otázok vesmíru a zákonov, ktorými sa spravujú.
Medzi ne patrí, či je kozmická expanzia spôsobená záhadnou, neviditeľnou silou (aka. Dark Energy) alebo zrútením všeobecnej relativity na kozmologických mierkach; keď sa vo vesmíre objavili prvé galaxie a ako sa odvtedy vyvinuli; a či majú alebo nemajú planéty mimo našej slnečnej sústavy (extrasolárne planéty) atmosféru a potrebné podmienky na svojich povrchoch na podporu života.
Julianne Dalcanton, profesorka astronómie na Washingtonskej univerzite, viedla program Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT), na ktorom sú založené simulované údaje. Ako vysvetlila, kombinácia ultra teleobjektívov WFIRST a superširokouhlých schopností (ako je demonštrované na ich simulácii), môže byť priekopnícka:
„Prieskum PHAT v Andromede bol obrovskou investíciou času, ktorá si vyžadovala starostlivé zdôvodnenie a dôkladné zváženie. Táto nová simulácia ukazuje, aké ľahké by bolo ekvivalentné pozorovanie pre WFIRST. “
Akonáhle bude funkčný, WFIRST strávi značnú časť svojho času sledovaním stoviek tisícov vzdialených galaxií pre výbuchy supernov, ktoré môžu byť použité na štúdium temnej energie a expanzie vesmíru. Tento čas tiež použije na mapovanie tvarov a distribúcií galaxií, aby lepšie porozumel tomu, ako sa vesmír vyvíjal za takmer 14 miliárd rokov od Veľkého tresku.
WFIRST bude tiež monitorovať jas miliárd hviezd v Mliečnej dráhe, aby sledoval možné udalosti microlensingu. Vyskytujú sa, keď planéty prechádzajú medzi svojou hviezdou a pozorovateľom, čím dočasne zosilňujú svetlo hviezdy. Očakáva sa, že WFIRST, ktorý získa vysoké rozlíšenie, odhalí mnoho exoplanet, ktoré sú malé, vzdialené od ich hviezd a planét planét - a tým zohrávajú dôležitú úlohu pri dokončení sčítania exoplaniet.
WFIRST bude tiež pôsobiť ako technologický demonštrátor nosením koronografu, nástroja určeného na blokovanie svetla hviezdy tak, aby planéty, ktoré ju obiehajú, mohli byť priamo zobrazované a charakterizované. V ďalšom prvom kroku budú údaje zozbierané spoločnosťou WFIRST prístupné verejnosti a okamžite k dispozícii. Podľa Dalcantona je to jeden z najdôležitejších aspektov misie.
"Tisíce myslí z celého sveta budú schopné premýšľať o týchto údajoch a prísť s novými spôsobmi ich použitia," uviedla. "Je ťažké predvídať, čo WFIRST dáta odomknú, ale viem, že čím viac ľudí sa na to pozeráme, tým väčšie je tempo objavovania."
Na záver toho misia WFIRST doplní observatóriá, ktoré sú už vo vesmíre. Patria medzi ne NASA Hubble a James Webb Space Telescope (čo bude tiež viesť rozsiahle prieskumy v blízkej infračervenej oblasti), ako aj v ESA Euclid misia - ktorá bude merať rýchlosť, akou sa vesmír rozširuje, aby určila úlohu, ktorú zohrávajú temná hmota a temná energia.
Ako Karoline Gilbertová, vedkyňa misie WFIRST v inštitúte Space Telescope Science Institute (STSI) v Baltimore v Marylande, uviedla:
„So stokrát zorným poľom Hubble a so schopnosťou rýchleho pozorovania oblohy bude WFIRST mimoriadne výkonným nástrojom na vyhľadávanie. Webb, ktorý je 100-krát citlivejší a môže vidieť hlbšie do infračerveného žiarenia, bude schopný pozorovať vzácne astronomické objekty objavené technológiou WFIRST vo veľmi podrobných detailoch. Medzitým bude Hubble naďalej poskytovať jedinečný pohľad na optické a ultrafialové svetlo vyžarované objektmi, ktoré WFIRST objaví, a Webb ho sleduje. “
Stratégie 2020 sa formujú ako veľmi vzrušujúci čas pre nadšencov astronómov a vesmírneho prieskumu. Okrem pozemných a kozmických ďalekohľadov novej generácie, ktoré sa chystajú vstúpiť do služby, je niekoľko misií určené na Mesiac, Mars a vonkajšiu slnečnú sústavu. Ak sa tajomstvá vesmíru a všetko, čo v ňom leží, dá prirovnať k cibuľke, potom je v tejto dekáde určite odlúpených niekoľko vrstiev!
Simulovaný obrázok sa predstaví na 235. zasadnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Honolulu na Havaji.
