Kun se vie avaruuteen vuonna 2025, Laajakenttäinen infrapunakaukoputki (WFIRST) on kaikkien aikojen tehokkain observatorio, joka seuraa kunnianarvoisaa Hubble ja Spitzer avaruusteleskoopit. WFIRST pystyy ottamaan vastaan ainutlaatuisen yhdistelmän korkearesoluutiota ja laajan näkökentän, joka vastaa 100: ta Hubble-laatukuvat yhdellä otoksella ja mittaa yötaivasta 1000-kertaisella nopeudella.
Valmistellessaan tätä merkittävää tapahtumaa NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen tähtitieteilijät ovat suorittaneet simulaatioita osoittaakseen mitä WFIRST näkee, jotta he voivat suunnitella havaintonsa. NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus on jakanut katsojille esityksen siitä, miltä tämä näyttää. NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus on jakanut videon, joka simuloi WFIRST: n suorittamaa tutkimusta naapurimaiden Andromeda-galaksista (M31).
Simulaatio, joka esitettiin tällä viikolla American Astronomical Society (ASS): n 235. kokouksessa Honululussa, perustuu tietoihin, jotka saavat Hubble satojen Andromedan havaintojen aikana. Tällä tavalla simulointi antaa katsojille esikatselun valtavasta laajuudesta ja hienoista yksityiskohdista, jotka WFIRST voi tarjota vain yhdellä kuvalla.
Simuloitu kuva kattaa avaruusalueen, joka on mitattu 34 000 valovuotta ja esittelee yli 50 miljoonan yksittäisen tähden punaista ja infrapunavaloa. Tällaisen kuvankäsittelytehon avulla WFIRST pystyi tutkimaan muutamassa kuukaudessa yhtä suuren osan taivaasta lähi-infrapunaspektrissä kuin Hubble kolmen vuosikymmenen aikana - ja aivan yhtä yksityiskohtaisesti.
NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen WFIRST-viestinnän varaprojektitutkija Elisa Quintana on vakuuttunut, että WFIRST johtaa astrofysiikan vallankumoukseen. Kuten hän totesi äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Vastaamiseen sellaisiin peruskysymyksiin kuten: Kuinka yleisiä ovat planeetat kuten aurinkokunnassamme? Kuinka galaksit muodostuvat, kehittyvät ja ovat vuorovaikutuksessa? Kuinka - ja miksi - maailmankaikkeuden laajentumisaste on muuttunut ajan myötä? Tarvitsemme työkalun, joka antaa meille sekä laajan että yksityiskohtaisen kuvan taivaasta. WFIRST on tuo työkalu. ”
Simulaatiossa esitetyt 18 kuvaa edustavat tarkkaa kuvaa siitä, mitä WFIRST näkee jokaisella osoittamalla ja kuvaamalla. 18 ilmaisimella, joista jokainen mittaa 4096 x 4096 pikseliä, WFIRST kattaa alueen noin 1? kertaa täysikuu jokaisen osoittavan kanssa - kun taas yksittäiset Hubble -kuvat kattavat alueen, joka on alle 1% täysikuun pinta-alasta.
Kuvausominaisuuksien lisäksi on myös WFIRST: n tarjoama poikkeuksellinen tutkimusnopeus, joka on seurausta sen laajasta näkökenttästä. Koska lähetysryhmän on mahdollista seurata suurempaa aluetta yhdellä osoituksella ja siirtyä nopeasti kentältä toiselle, sen ei tarvitse käydä läpi työlästä uudelleenosoittamisprosessia joka kerta, kun he haluavat tutkia uuden kentän.
Toinen tekijä on kiertorata, jonka WFIRST miehittää, mikä antaa kuvan avaruudesta, jota Maa yleensä ei ole esteenä. taas HubbleNoin 560 km: n (350 mailin) matala maan kiertorata (LEO) tarkoitti, että se pystyi usein keräämään tietoja vain puolet kiertoradaltaan, WFIRST tulee olemaan leveällä kiertoradalla noin 1,6 miljoonaa km (1 miljoona mi). . Tällä etäisyydellä se pystyy suorittamaan havaintoja melkein jatkuvalla tavalla.
Seattlessa sijaitsevan Washingtonin yliopiston tähtitieteilijä Ben Williams vastasi tämän kuvan simuloidun tietokokonaisuuden tuottamisesta. Kuten hän selitti, WFIRST tarjoaa arvokkaan tilaisuuden ymmärtää suuria lähellä olevia esineitä, kuten Andromeda, joiden kuvaaminen on muuten erittäin aikaa vievää, koska ne vievät niin suuren osan taivaasta:
”Olemme viettäneet pari viime vuosikymmentä saamalla kuvia korkealla resoluutiolla pienissä osissa lähellä olevia galakseja. Hubblen avulla saat nämä todella houkuttelevat välähdykset erittäin monimutkaisista läheisistä järjestelmistä. WFIRSTin avulla voit yhtäkkiä peittää koko asian viettämättä paljon aikaa. ”
Periaatteessa kyky kaapata kuvia niin suurelta alueelta antaa tähtitieteilijöille tarvittavan kontekstin ymmärtääksesi kuinka tähdet muodostuvat ja kuinka galaksit muuttuvat ajan myötä. Pohjimmiltaan laaja näkökenttä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia paitsi yksittäisiä tähtiä tai galakseja, myös niiden asuttamia rakenteita ja ympäröivää ympäristöä.
Tämän tekniikan ja kyvyn ollessa käytössään operaation ohjaajat odottavat keräävänsä valtavia määriä tietoja kosmosta. Viiden vuoden suunnitellun tehtävänsä aikana WFIRSTin odotetaan keräävän yli 20 petatavua tietoa tuhansista planeetoista, miljardeista tähtiä ja miljoonia galakseja. Tätä tietoa käytetään kosmoksen ja sitä ohjaavien lakien peruskysymyksiin vastaamiseen.
Näitä ovat se, johtuuko kosminen laajentuminen salaperäisestä, näkymättömästä voimasta (alias. Dark Energy) vai yleisen suhteellisuuden hajoamisesta kosmologisissa mittakaavoissa; milloin ensimmäiset galaksit ilmestyivät maailmankaikkeuteen ja kuinka ne ovat sittemmin kehittyneet; ja onko aurinkokunnan ulkopuolella olevilla planeetoilla (ekstrasolaarisilla planeetoilla) riittävä ilmapiiri ja niiden pinnoilla tarvittavat olosuhteet elämän tukemiseksi.
Washingtonin yliopiston tähtitieteen professori Julianne Dalcanton johti Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) -ohjelmaa, johon simuloidut tiedot perustuvat. Kuten hän selitti, WFIRSTin ultrapuhelimen ja erittäin laajakulmaominaisuuksien yhdistelmällä (kuten niiden simuloinnilla on osoitettu) on mahdollisuus olla uraauurtava:
”Andromedan PHAT-kysely oli valtava aikainvestointi, joka vaatii huolellista perustelua ja ennakointia. Tämä uusi simulaatio osoittaa, kuinka helppo vastaava havainto voi olla WFIRST: lle. ”
Käynnistyttyään WFIRST viettää merkittävän osan ajastaan tarkkailemalla satoja tuhansia kaukaisia galakseja supernoova-räjähdyksiä varten, joita voidaan käyttää tutkimaan pimeää energiaa ja maailmankaikkeuden laajenemista. Se käyttää tätä aikaa myös galaksien muotojen ja jakauman kartoittamiseen ymmärtääksesi paremmin, miten maailmankaikkeus on kehittynyt lähes 14 miljardin vuoden aikana Isosta räjähdyksestä.
WFIRST seuraa myös miljardeja Linnunradan tähtiä ollakseen etsimässä mahdollisia mikrolähetyksiä. Niitä tapahtuu, kun planeetat kulkevat tähtensä ja tarkkailijan välillä, vahvistaakseen väliaikaisesti tähden valoa. Korkean resoluutionsa ansiosta WFIRSTin odotetaan havaitsevan monia eksoplaneettoja, jotka ovat pieniä, kaukana tähdestään ja roisto planeettoistaan - siten, että niillä on tärkeä tehtävä eksoplaneettojen väestölaskennan loppuun saattamisessa.
WFIRST toimii myös tekniikan demonstraattorina kantamalla koronagrafia, välinettä, joka on suunniteltu estämään tähden valo niin, että sitä kiertävät planeetat voidaan suoraan kuvantaa ja karakterisoida. Toisessa ensimmäisessä vaiheessa WFIRSTin keräämät tiedot ovat avoimen pääsyn ja heti yleisön saatavilla. Dalcantonin mukaan tämä on yksi operaation tärkeimmistä näkökohdista.
"Tuhannet mielet ympäri maailmaa pystyvät ajattelemaan tietoja ja keksimään uusia tapoja käyttää niitä", hän sanoi. "On vaikea ennakoida, mitä WFIRST-tiedot avaavat, mutta tiedän, että mitä enemmän ihmisiä me katsomme sitä, sitä nopeampi löytö tapahtuu."
Tämän kaiken lisäksi WFIRST-operaatio täydentää jo avaruudessa olevia observatorioita. Näihin kuuluu NASA: n Hubble ja James Webbin avaruuskaukoputki (joka tekee myös laajoja tutkimuksia lähi-infrapunassa) sekä ESA: n Euclid tehtävä - jonka avulla mitataan nopeutta, jolla maailmankaikkeus laajenee määrittämään Dark Matterin ja Dark Energyn rooli.
Kuten Karoline Gilbert, WFIRST-tehtävän tutkija Space Telescope Science Institute (STSI) -yksikössä Baltimoressa, Marylandissa, sanoi:
”WFIRST on sata kertaa Hubblen näkökenttä ja kyky tutkia nopeasti taivasta, joten se on erittäin tehokas löytötyökalu. Webb, joka on sata kertaa herkempi ja pystyy näkemään syvemmälle infrapunaan, pystyy tarkkailemaan WFIRSTin löytämiä harvinaisia tähtitieteellisiä esineitä hienoilla yksityiskohdilla. Sillä välin Hubble tarjoaa edelleen ainutlaatuisen kuvan optisesta ja ultraviolettivalosta, jonka WFIRST havaitsemat esineet lähettävät ja Webb seuraa. "
2020-luku on muotoutumassa erittäin mielenkiintoiseksi ajaksi tähtitieteilijöille ja avaruustutkimuksen harrastajille. Lukuun ottamatta seuraavan sukupolven maa- ja avaruusteleskoopeja, jotka otetaan käyttöön, joukko tehtäviä on tarkoitettu menemään kuuhun, Marsiin ja ulkoiseen aurinkokuntaan. Jos maailmankaikkeuden mysteerejä ja kaikkea sitä sisältävää voidaan verrata sipuliin, niin useita kerroksia varmasti kuoritaan takaisin tällä vuosikymmenellä!
Simuloitu kuva esitellään American Astronomical Society 235. kokouksessa Honolulussa, Havaijilla.
