Когато отнеме космоса през 2025 г., Телескоп за широколентово инфрачервено проучване (WFIRST) ще бъде най-мощната обсерватория, която някога е била разгърната и ще успее на почитаемите Хъбъл и Spitzer космически телескопи. Разчитайки на уникална комбинация от висока разделителна способност с широко зрително поле, WFIRST ще може да улови еквивалента на 100 Хъбъл-качествени изображения с един кадър и огледайте нощното небе с 1000 пъти по-голяма скорост.
Подготвяйки се за това знаменито събитие, астрономите в Центъра за космически полети на Годард на НАСА провеждат симулации, за да демонстрират какво ще може да види WFIRST, за да могат да планират своите наблюдения. За да предостави на зрителите предварителен преглед на това как би изглеждало това, Центърът за космически полети на Годард на НАСА сподели видео, което симулира WFIRST, провеждащо проучване на съседната галактика Андромеда (M31).
Симулацията, която беше представена тази седмица на 235-ата среща на Американското астрономическо общество (ASS) в Honululu, разчита на данни, получени от Хъбъл в течение на стотици наблюдения на Андромеда. По този начин симулацията дава на зрителите визуализация на огромния простор и фини детайли, които WFIRST може да предостави само с едно изображение.
Симулираният кадър обхваща област от пространство, измерваща 34 000 светлинни години, и показва червената и инфрачервената светлина на над 50 милиона индивидуални звезди. С този вид образна мощност WFIRST би могъл да проучи за няколко месеца голяма част от небето в близко инфрачервения спектър, както направи Хъбъл в продължение на три десетилетия - и също толкова подробно.
Елиза Куинтана, заместник-учен по проекта за комуникации на WFIRST в Центъра за космически полети на Годард на НАСА, е уверена, че WFIRST ще доведе до революция в астрофизиката. Както тя заяви в неотдавнашното съобщение на НАСА:
„За да отговоря на основни въпроси като: Колко често са планети като тези в нашата Слънчева система? Как галактиките се формират, развиват и взаимодействат? Как точно - и защо - променя ли се скоростта на разширяване на Вселената с течение на времето? Имаме нужда от инструмент, който може да ни даде както широк, така и детайлен изглед към небето. WFIRST ще бъде този инструмент. "
18-те изображения, показани в симулацията, представляват точно изобразяване на това, което WFIRST ще вижда при всяко насочване и снимка. Със своите 18 детектора, всеки от които измерва 4096 x 4096 пиксела, WFIRST ще покрие площ приблизително 1? пъти, отколкото на Пълнолуние с всяко насочване - докато отделните изображения на Хъбъл покриват площ, по-малка от 1% от площта на Пълна Луна.
В допълнение към възможностите си за изображения, има и изключителната скорост на изследване, която WFIRST ще предложи, което е резултат от широкото му зрително поле. Като може да наблюдава по-голяма област в едно насочване и бързо да превключва от едно поле в друго, екипът на мисията няма да трябва да преминава през трудоемкия процес на преназначаване всеки път, когато иска да изследва ново поле.
Друг фактор е орбитата, която ще заеме WFIRST, което ще даде оглед на пространството, което по принцип е безпрепятствено от Земята. докато ХъбълНиската земна орбита (LEO) от около 560 км (350 мили) означаваше, че често е в състояние да събира данни само за половината от орбиталния период, WFIRST ще бъде в широка орбита от около 1,6 милиона км (1 милион мили) , На това разстояние ще може да провежда наблюдения по почти непрекъснат начин.
Бен Уилямс, астроном от Университета на Вашингтон в Сиатъл, беше отговорен за генерирането на симулирани набори от данни за този образ. Както той обясни, WFIRST ще предостави ценна възможност да се разберат големи обекти наблизо като Андромеда, които иначе са изключително отнели време за изображение, тъй като заемат толкова голяма част от небето:
„Прекарахме последните няколко десетилетия в получаване на изображения с висока разделителна способност в малки части от близките галактики. С Hubble получавате тези наистина мъчителни погледи на много сложни системи наблизо. С WFIRST изведнъж можете да покриете цялата работа, без да отделяте много време. "
По принцип способността за заснемане на изображения от толкова голяма площ ще осигури на астрономите контекстът, от който се нуждаят, за да разберат как се формират звезди и как се променят галактиките във времето. По същество широкото зрително поле ще позволи на астрономите да изучават не само отделни звезди или галактики, но и структурите, които обитават, и заобикалящата ги среда.
С това ниво на технологии и възможности, с които разполагат, контрольорите на мисии очакват да събират огромни количества данни за Космоса. По време на своята 5-годишна планирана мисия се очаква WFIRST да събере повече от 20 петабайта информация за хиляди планети, милиарди звезди и милиони галактики. Тези данни ще бъдат използвани за справяне с основните въпроси на Космоса и законите, които го управляват.
Те включват дали космическото разширяване се дължи на мистериозна, невиждана сила (известна още като тъмна енергия) или разпадане на общата относителност в космологични мащаби; кога се появяват първите галактики във Вселената и как те се развиват оттогава; и дали планетите извън нашата Слънчева система (екстрасоларни планети) имат достатъчна атмосфера и необходимите условия на техните повърхности, за да поддържат живота.
Джулиан Далкантон, професор по астрономия в Университета във Вашингтон, ръководи програмата на финансите на Panchromatic Hubble Andromeda (PHAT), на която се основават симулираните данни. Както обясни тя, комбинацията от ултра-телефото на WFIRST и супер широкоъгълни възможности (както е показано с тяхната симулация) имат потенциал да бъдат новаторски:
„Проучването на PHAT на Андромеда беше огромна инвестиция на време и изискваше внимателна обосновка и обмисляне. Тази нова симулация показва колко лесно може да бъде еквивалентно наблюдение за WFIRST. "
След като започне да функционира, WFIRST ще прекара значителна част от времето си в наблюдение на стотици хиляди далечни галактики за експлозии на свръхнови, които могат да бъдат използвани за изучаване на Тъмната енергия и разширяването на Вселената. Той също ще използва това време за картографиране на формите и разпределенията на галактиките, за да разберем по-добре как се е развила Вселената през почти 14 милиарда години след Големия взрив.
WFIRST също така ще следи яркостта на милиарди звезди в Млечния път, за да бъде нащрек за евентуални събития на микросензирането. Те се появяват, когато планетите преминават между звездата и наблюдателя, като временно усилват светлината на звездата. Давайки своята висока разделителна способност, WFIRST се очаква да открие много екзопланети, които са малки, отдалечени от звездата си и несериозни планети - като по този начин играят жизненоважна роля за завършване на преброяването на екзопланети.
WFIRST ще изпълнява ролята на демонстратор на технологии, като носи коронаграф, инструмент, предназначен да блокира светлината на звезда, така че планетите, които я обикалят, могат да бъдат директно изобразявани и характеризирани. В друго първо, данните, събрани от WFIRST, ще бъдат с отворен достъп и незабавно достъпни за обществеността. Според Далкантон това е един от най-важните аспекти на мисията.
„Хиляди умове от целия свят ще могат да мислят за тези данни и да измислят нови начини за използването им“, каза тя. „Трудно е да се предвиди какво ще отключи данните WFIRST, но аз знам, че колкото повече хора гледаме, толкова по-голям е темпът на откриване.“
Освен всичко това, мисията WFIRST ще допълни обсерватории, които вече са в космоса. Те включват NASA Хъбъл и на Космически телескоп Джеймс Уеб (които също ще провеждат обширни проучвания в близката инфрачервена връзка), както и на ESA Евклид мисия - която ще измерва скоростта, с която Вселената се разширява, за да определи ролята, която играят Тъмната материя и Тъмната енергия.
Както заяви Каролайн Гилбърт, учен от WFIRST за мисия в Научния институт за космически телескопи (STSI) в Балтимор, Мериленд:
„Със стократно поле на видимост на Хъбъл и способността за бързо оглеждане на небето WFIRST ще бъде изключително мощен инструмент за откриване. Уеб, който е 100 пъти по-чувствителен и може да види по-дълбоко в инфрачервения, ще може да наблюдава редки астрономически обекти, открити от WFIRST с изящни детайли. Междувременно Хъбъл ще продължи да предоставя уникален поглед върху оптичната и ултравиолетова светлина, излъчвана от обектите, които WFIRST открива, а Webb продължава по-нататък. “
2020-те се оформят като изключително вълнуващо време за астрономите и любителите на космическите проучвания. Освен наземните и космическите телескопи от следващо поколение, които ще влизат в експлоатация, редица мисии са предназначени да отидат на Луната, на Марс и външната Слънчева система. Ако мистериите на Вселената и всичко, което се крие в нея, могат да се оприличат на лук, тогава няколко слоя със сигурност ще бъдат обелени още през това десетилетие!
Симулираният образ се представя на 235-ата среща на Американското астрономическо дружество в Хонолулу, Хаваи.
