כאשר הוא מתרחש לחלל בשנת 2025, ה- טלסקופ סקר אינפרא אדום רחב שדה (WFIRST) יהיה המצפה החזק ביותר שנפרס אי פעם, ויצליח את הכבוד האבל ו שפיצר טלסקופים חלליים. תוך הסתמכות על שילוב ייחודי של רזולוציה גבוהה עם שדה ראייה רחב, WFIRST תוכל לתפוס את המקבילה של 100 האבלתמונות באיכות עם תמונה אחת וסקרו את שמי הלילה במהירות של פי אלף.
לקראת האירוע הרגע הזה, אסטרונומים במרכז הטיסה בחלל גודארד של נאס"א הפעילו הדמיות כדי להדגים מה WFIRST יוכלו לראות כדי שיוכלו לתכנן את התצפיות שלהם. כדי לתת לצופים תצוגה מקדימה של איך זה היה נראה, מרכז הטיסה בחלל גודארד של נאס"א שיתף סרטון המדמה את ה- WFIRST שערך סקר של גלקסיית אנדרומדה השכנה (M31).
הסימולציה שהוצגה השבוע בפגישה ה -235 של החברה האסטרונומית האמריקאית (ASS) בהונולולו, מסתמכת על נתונים שהושגו על ידי האבל במהלך מאות תצפיות על אנדרומדה. בדרך זו, הסימולציה מעניקה לצופים תצוגה מקדימה של המרחב העצום והפרטים הקטנים שה- WFIRST יכולה לספק רק תמונה אחת.
הצילום המדמה משתרע על שטח של שטח שנמדד 34,000 שנות אור לרוחב ומציג את האור האדום והאינפרא אדום של מעל 50 מיליון כוכבים בודדים. בעזרת כוח הדמיה מסוג זה, ה- WFIRST יכול היה לסקר בעוד כמה חודשים את השמים בספקטרום הכמעט אינפרה-אדום כמו שהאבל עשה במהלך שלושה עשורים - ובדיוק באותה פרט.
אליסה קווינטאנה, סגן מדען הפרויקטים לתקשורת WFIRST במרכז הטיסה בחלל Goddard בחלל נאס"א, בטוחה כי WFIRST תוביל למהפכה באסטרופיזיקה. כפי שהיא הצהירה בהודעה לעיתונות האחרונה של נאס"א:
"כדי לענות על שאלות מהותיות כמו: כמה שכיחים כוכבי לכת כמו אלה במערכת השמש שלנו? כיצד גלקסיות נוצרות, מתפתחות ומתקיימות אינטראקציה? כיצד בדיוק ומדוע השתנה קצב ההתפשטות של היקום לאורך זמן? אנו זקוקים לכלי שיכול לתת לשנינו מבט רחב ומפורט על השמיים. WFIRST יהיה הכלי הזה. "
18 התמונות המוצגות בסימולציה מייצגות תיאור מדויק של מה שה- WFIRST יראה בכל הצבעה ותמונת תמונה. עם 18 גלאים שכל אחד מהם מודד 4096 x 4096 פיקסלים, WFIRST יכסה שטח בערך 1? פעמים זו של ירח מלא עם כל הצבעה - ואילו תמונות האבל אינדיבידואליות מכסות שטח של פחות מ -1% משטח הירח המלא.
בנוסף ליכולות ההדמיה שלה, יש גם מהירות הסקר יוצאת הדופן שתציע WFIRST, שהיא תוצאה של שדה הראייה הרחב שלה. על ידי יכולת לפקח על שטח גדול יותר בהצבעה יחידה ולעבור משדה לתחום במהירות, צוות המשימה לא יצטרך לעבור את התהליך המאמץ של מינויו מחדש בכל פעם שהם רוצים לסקר שדה חדש.
גורם נוסף הוא המסלול אותו WFIRST יכבוש, אשר ייתן מבט למרחב שבדרך כלל לא מפריע על ידי כדור הארץ. ואילו האבלמסלול כדור הארץ הנמוך (LEO) של כ- 560 ק"מ (350 מייל) פירושו שלעתים קרובות הוא היה מסוגל לאסוף נתונים רק מחצית מתקופת מסלולו. WFIRST תהיה במסלול רחב של כ- 1.6 מיליון ק"מ (מיליון מיילים). . במרחק זה הוא יוכל לבצע תצפיות בצורה כמעט רציפה.
בן וויליאמס, אסטרונום מאוניברסיטת וושינגטון בסיאטל, היה אחראי להפקת מערך הנתונים המדומה לתמונה זו. כפי שהסביר, ה- WFIRST תספק הזדמנות חשובה להבנת חפצים גדולים הסמוכים כמו אנדרומדה, שאחרים גוזלים זמן רב מאוד מכיוון שהם תופסים חלק כה גדול מהשמיים:
"בילינו את העשורים האחרונים בשילוב תמונות ברזולוציה גבוהה בחלקים קטנים של הגלקסיות הסמוכות. עם האבל אתה מקבל הצצות ממש מפתה של מערכות סמוכות מאוד. עם WFIRST, פתאום אתה יכול לכסות את כל העניין בלי לבזבז הרבה זמן. "
בעיקרון היכולת לצלם תמונות של אזור כה גדול תספק לאסטרונומים את ההקשר שהם צריכים כדי להבין כיצד נוצרים כוכבים ואיך הגלקסיות משתנות עם הזמן. בעיקרו של דבר, שדה ראיה רחב יאפשר לאסטרונומים לא רק ללמוד כוכבים או גלקסיות בודדים, אלא גם את המבנים שהם חיים בהם ואת הסביבה הסובבת אותה.
כאשר רמת הטכנולוגיה והיכולת הזו עומדים לרשותם, מבקרי המשימה מצפים לאסוף כמויות אדירות של נתונים על הקוסמוס. במהלך המשימה המתוכננת שלה ל -5 שנים, צפויה WFIRST לצבור יותר מ- 20 פטאט מידע על אלפי כוכבי לכת, מיליארדי כוכבים ומיליוני גלקסיות. נתונים אלה ישמשו כדי להתייחס לשאלות היסודיות של הקוסמוס ולחוקים המסדירים אותו.
אלה כוללים האם התרחבות קוסמית נובעת מכוח מסתורי ובלתי נראה (aka. אנרגיה אפלה) או פירוט היחסות הכללית במאזניים קוסמולוגיים; מתי הופיעו הגלקסיות הראשונות ביקום ואיך הן התפתחו מאז; והאם לכוכבי לכת שמעבר למערכת השמש שלנו (כוכבי לכת חוץ-רחבים) יש אטמוספרות מספיקות והתנאים הנחוצים על משטחיםיהם כדי לתמוך בחיים.
ג'וליאן דלקנטון, פרופסור לאסטרונומיה מאוניברסיטת וושינגטון, הובילה את התוכנית האוצר Panchromatic Hubble Andromeda (PHAT) עליה מתבססים הנתונים המדומים. כפי שהיא הסבירה, השילוב של האולטרה-טלפוטו של WFIRST ויכולות סופר-רחבות-זווית (כפי שהודגם בעזרת הדמיה שלהם) יכול להיות פורץ דרך:
"סקר PHAT של אנדרומדה היה השקעה אדירה של זמן, והצריך צידוק ומחשבה מראש. סימולציה חדשה זו מראה כמה קל תצפית מקבילה יכולה להיות עבור WFIRST. "
ברגע שהיא תפעל, WFIRST תבזבז חלק ניכר מזמנו במעקב אחר מאות אלפי גלקסיות מרוחקות לפיצוצי סופרנובה, שניתן להשתמש בהן כדי ללמוד אנרגיה אפלה ולהתרחבות היקום. זה גם ישתמש בזמן הזה כדי למפות את הצורות וההתפלגויות של הגלקסיות כדי להבין טוב יותר כיצד היקום התפתח כמעט 14 מיליארד שנים מאז המפץ הגדול.
WFIRST תפקח גם על בהירותם של מיליארדי הכוכבים שביל החלב כדי להיות על המשמר לאירועי מיקרולנסציה אפשריים. אלה מתרחשים כאשר כוכבי לכת עוברים בין כוכבם לצופה, ומגבירים את אור הכוכב באופן זמני. עם מתן הרזולוציה הגבוהה צפוי WFIRST לגלות exoplanets רבים קטנים, רחוקים מהכוכבים שלהם, וכוכבי לכת סוררים - ובכך ממלאים תפקיד חיוני בהשלמת מפקד ה exoplanets.
WFIRST תישא גם כמדגימה טכנולוגית על ידי נשיאה של פסקה, מכשיר שנועד לחסום את אורו של כוכב כך שכוכבי לכת המקיפים אותו יכולים להיות הדמיה ישירה ולאפיין. בראשון אחר, הנתונים שנאספו על ידי WFIRST יהיו בגישה פתוחה וזמינים באופן מיידי לציבור. לדברי דלקנטון, זהו אחד ההיבטים החשובים ביותר במשימה.
"אלפי מוחות מרחבי העולם יכלו לחשוב על נתונים אלה ולמצוא דרכים חדשות לשימוש בהם," אמרה. "קשה לצפות מה הנתונים של WFIRST ייפתחו, אבל אני יודע שככל שאנו מסתכלים יותר על כך, כך עולה קצב הגילוי."
למען הכל, משימת WFIRST תשלים מצפה הכוכבים שכבר נמצאים בחלל. אלה כוללים נאס"א האבל וה טלסקופ החלל ג'יימס ווב (אשר יבצעו גם סקרים נרחבים באינפרה-אדום כמעט), כמו גם את ה- ESA אוקליד משימה - שתמדוד את הקצב בו היקום מתרחב כדי לקבוע את התפקיד שמילאו חומר כהה ואנרגיה אפלה.
כפי שניסח זאת קרולין גילברט, מדענית המשימה של WFIRST במכון המדע לטלסקופ החלל (STSI) בבולטימור, מרילנד:
"עם מאה פעמים שדה הראיה של האבל, והיכולת לחקור במהירות את השמיים, WFIRST יהיה כלי גילוי חזק במיוחד. ווב, שהוא רגיש פי מאה ויכול לראות עמוק יותר את האינפרא אדום, יוכל לצפות באובייקטים האסטרונומיים הנדירים שהתגלו על ידי WFIRST בפירוט מעודן. בינתיים, האבל ימשיך לספק מבט ייחודי לאור האור האופטי והאולטרה סגול שנפלט על ידי האובייקטים ש- WFIRST מגלה, ו- Webb עוקב אחריו. "
שנות ה- 2020 מתארכות להיות זמן מרגש מאוד עבור אסטרונומים וחובבי חקר החלל. מלבד טלסקופי קרקע וחלל מהדור הבא שייכנסו לשירות, מספר משימות מיועדות לנסוע לירח, למאדים ולמערכת השמש החיצונית. אם ניתן לדמות את תעלומות היקום ואת כל מה שנמצא בתוכו לבצל, אז בטוח שכמה קלפים יתקלפו לאחור בעשור הזה!
הדימוי המדומה מוצג בפגישה 235 של החברה האסטרונומית האמריקאית בהונולולו, הוואי.
