Ko se leta 2025 odpravi v vesolje, Teleskop za široko polje (WFIRST) bo najmočnejši observatorij, ki je bil kdajkoli razporejen, in bo nasledil častitljive Hubble in Spitzer vesoljski teleskopi. WFIRST bo z edinstveno kombinacijo visoke ločljivosti s širokim vidnim poljem lahko zajel enakovredno 100 Hubble-kakovostne slike z enim posnetkom in preglejte nočno nebo s 1.000-kratno hitrostjo.
V pripravi na ta pomemben dogodek so astronomi v Nasinem vesoljskem letalskem centru Goddard izvajali simulacije, da bi pokazali, kaj bodo lahko videli WFIRST, da bodo lahko načrtovali svoja opažanja. Da bi gledalcem omogočili predogled, kako bi to izgledalo, je NASA-in Goddardov vesoljski letalski center delil videoposnetek, ki simulira WFIRST, ki izvaja raziskavo sosednje galaksije Andromeda (M31).
Simulacija, ki je bila predstavljena ta teden na 235. zasedanju Ameriškega astronomskega društva (ASS) v Honululu, temelji na podatkih, ki jih je pridobil Hubble med stotimi opazovanji Andromede. Tako simulacija gledalcem omogoča predogled velikega prostranstva in drobnih podrobnosti, ki jih lahko WFIRST zagotovi le z eno samo sliko.
Simulirani posnetek pokriva območje vesolja, ki meri 34.000 svetlobnih let, in prikazuje rdečo in infrardečo svetlobo več kot 50 milijonov posameznih zvezd. S tovrstno močjo slikanja bi WFIRST lahko v nekaj mesecih preučil toliko neba v bližnjem infrardečem spektru kot Hubble v treh desetletjih - in prav toliko podrobnosti.
Elisa Quintana, namestnica znanstvenika za komunikacije pri projektu WFIRST pri Nasinem vesoljskem letalskem centru Goddard, je prepričana, da bo WFIRST privedel do revolucije v astrofiziki. Kot je navedla v nedavnem sporočilu za NASA:
»Da odgovorimo na temeljna vprašanja, kot so: Kako pogosti so planeti, kot so tisti v našem osončju? Kako se galaksije oblikujejo, razvijajo in medsebojno vplivajo? Kako se - in zakaj - se je s časom spreminjala hitrost širjenja vesolja? Potrebujemo orodje, ki nam lahko omogoči tako širok kot podroben pogled na nebo. WFIRST bo to orodje. "
18 slik, prikazanih na simulaciji, predstavlja natančen prikaz tega, kar bo videl WFIRST z vsakim kazalcem in posnetkom slike. WFIRST s svojimi 18 detektorji, od katerih vsak meri 4096 x 4096 slikovnih pik, pokriva površino približno 1? krat od polne Lune z vsakim kazalcem - medtem ko posamezne Hubblove slike pokrivajo območje, ki je manjše od 1% površine polne lune.
Poleg zmogljivosti za slikanje obstaja tudi izjemna hitrost anketiranja, ki jo bo ponudil WFIRST, kar je rezultat širokega vidnega polja. Ko bo lahko v enem samem kazalcu spremljal večje območje in hitro prehajal iz enega polja na drugo, se ekipi misije ne bo treba lotiti napornega procesa, da bi bili ponovno imenovani vsakič, ko bodo želeli raziskati novo področje.
Drugi dejavnik je orbita, ki jo bo zasedel WFIRST, kar bo dalo pogled na vesolje, ki ga Zemlja na splošno ne ovira. Ker HubbleNizka zemeljska orbita (LEO), približno 560 km (350 milj), je pomenila, da je pogosto lahko zbrala podatke le za polovico svojega orbitalnega obdobja, WFIRST bo v široki orbiti približno 1,6 milijona km (1 milijon milj) . Na tej razdalji bo lahko vodil opazovanja skoraj neprekinjeno.
Ben Williams, astronom z univerze v Washingtonu v Seattlu, je bil odgovoren za ustvarjanje simuliranih podatkovnih nizov za to sliko. Kot je pojasnil, bo WFIRST dragocena priložnost za razumevanje velikih bližnjih predmetov, kot je Andromeda, ki so sicer zelo zamudni za sliko, saj zavzamejo tako velik del neba:
"Zadnjih nekaj desetletij smo porabili slike z visoko ločljivostjo v majhnih delih bližnjih galaksij. S Hubbleom dobite te resnično mučne utrinke zelo zapletenih bližnjih sistemov. Z WFIRST lahko kar naenkrat pokrijete celotno stvar, ne da bi porabili veliko časa. "
V bistvu bo sposobnost zajemanja slik tako velikega območja astronomom zagotovila kontekst, ki ga potrebujejo za razumevanje, kako se zvezde oblikujejo in kako se s časom spreminjajo galaksije. Široko vidno polje bo astronomom omogočilo, da ne preučujejo samo posameznih zvezd ali galaksij, temveč tudi strukture, ki jih naseljujejo, in okoliško okolje.
Ob tej ravni tehnologije in zmogljivosti, ki so jim na voljo, se nadzorniki misij veselijo zbiranja ogromnih količin podatkov o kozmosu. Med petletno načrtovano misijo naj bi WFIRST zbral več kot 20 petabajtov informacij o tisoč planetih, milijardah zvezd in milijonih galaksij. Ti podatki bodo uporabljeni za reševanje temeljnih vprašanj kozmosa in zakonov, ki ga urejajo.
Ti vključujejo, ali je kozmična ekspanzija posledica skrivnostne, nevidne sile (aka. Temna energija) ali razpad splošne relativnosti na kozmoloških lestvicah; kdaj so se v vesolju pojavile prve galaksije in kako so se od takrat razvijale; in ne glede na to, ali imajo planeti zunaj našega Osončja (ekstrasolarni planeti) na svojih površinah zadostno ozračje in potrebne pogoje, da podpirajo življenje.
Julianne Dalcanton, profesorica astronomije na Univerzi v Washingtonu, je vodila program zakladnice Andromede Panchromatic Hubble (PHAT), na katerem temeljijo simulirani podatki. Kot je pojasnila, lahko kombinacija ultra-telefoto zmogljivosti WFIRST-a in zelo širokega kota (kot je razvidno z njihovo simulacijo) lahko postane prelomen:
„Raziskava o PHAT Andromedi je bila ogromna naložba časa, ki je zahtevala natančno utemeljitev in premišljenost. Ta nova simulacija kaže, kako enostavno je lahko enakovredno opazovanje za WFIRST. "
Ko bo začel delovati, bo WFIRST velik del svojega časa porabil za spremljanje sto tisoč oddaljenih galaksij za eksplozije supernov, ki jih lahko uporabimo za preučevanje temne energije in širitev vesolja. Ta čas bo uporabil tudi za kartiranje oblik in razporeditev galaksij, da bi bolje razumeli, kako se je vesolje razvijalo v skoraj 14 milijard letih od velikega poka.
WFIRST bo spremljal tudi svetlost milijard zvezd na Mlečni poti, da bi bili pozorni na morebitne dogodke na mikroskopi. Do tega pride, ko planeti prehajajo med zvezdo in opazovalcem, začasno ojačajo svetlobo zvezde. Z visoko ločljivostjo naj bi WFIRST zaznal veliko eksoplanetov, ki so majhni, oddaljeni od svoje zvezde in lopovskih planetov - tako bodo imeli ključno vlogo pri dokončanju popisa eksoplanetov.
WFIRST bo deloval tudi kot demonstrator tehnologije, saj bo nosil koronagraf, instrument, zasnovan tako, da blokira svetlobo zvezde, tako da se lahko planeti, ki krožijo po njej, neposredno slikajo in zaznamujejo. Drugič, podatki, ki jih bo zbral WFIRST, bodo odprti in bodo takoj dostopni javnosti. Dalcanton pravi, da je to eden najpomembnejših vidikov misije.
"Na tisoče možganov po vsem svetu bo lahko razmišljalo o teh podatkih in iznašlo nove načine za njihovo uporabo," je dejala. "Težko je predvideti, kaj se bodo odklenili podatki WFIRST, vendar vem, da več ko jih gledamo, večji je tempo odkrivanja."
Poleg tega bo misija WFIRST dopolnila opazovalnice, ki so že v vesolju. Sem spadajo tudi Nasine Hubble in James Webb vesoljski teleskop (ki bodo izvajale tudi obsežne raziskave v bližini infrardečega infrardečega sistema), pa tudi ESA Euklid misija - ki bo merila hitrost, s katero se vesolje širi, da bi določila vlogo, ki jo igrata Temna Materija in Temna energija.
Kot je povedala Karoline Gilbert, znanstvenica WFIRST iz misije na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop (Baltikore, Maryland):
"WFIRST bo s stokratnim vidnim poljem Hubbleja in zmožnostjo hitrega pregledovanja neba izjemno zmogljivo orodje za odkrivanje. Webb, ki je 100-krat bolj občutljiv in se lahko zagleda globlje v infrardečo povezavo, bo lahko zelo natančno opazoval redke astronomske predmete, ki jih je odkril WFIRST. Medtem bo Hubble še naprej zagotavljal edinstven pogled na optično in ultravijolično svetlobo, ki jo oddajajo predmeti, ki jih odkrije WFIRST, in Webb nadaljuje. "
Leta 2020 se oblikujejo kot zelo vznemirljiv čas za astronome in ljubitelje raziskovanja vesolja. Poleg zemeljskih in vesoljskih teleskopov nove generacije, ki bodo vstopili v službo, so številne misije namenjene odhodu na Luno, na Mars in zunanji Osončje. Če lahko skrivnosti Vesolja in vsega, kar je v njem, primerjamo s čebulo, potem je v tem desetletju zagotovo olupljenih več plasti!
Simulirana slika je predstavljena na 235. zasedanju Ameriškega astronomskega društva v Honoluluu na Havajih.
