לנו בני האדם יש רעב שאינו יודע שובע להבנת היקום. כמו שאמר קרל סגן, "ההבנה היא אקסטזי." אבל כדי להבין את היקום, אנו זקוקים לדרכים טובות וטובות יותר להתבונן בו. וזה אומר דבר אחד: טלסקופים גדולים, ענקיים, עצומים.
בסדרה זו נראה את הטלסקופים העל העולמיים הקרובים בעולם:
- טלסקופ מגלן הענק
- הטלסקופ הגדול ביותר
- הטלסקופ 30 מטר
- הטלסקופ הגדול ביותר באירופה
- טלסקופ הסקר הסינופטי הגדול
- טלסקופ החלל ג'יימס ווב
- טלסקופ סקר האינפרא אדום בשדה הרחב
קל לשכוח את ההשפעה שיש לטלסקופ החלל האבל על מצב הידע שלנו על היקום. למען האמת, זו אולי המדידה הטובה ביותר להצלחתה: אנו לוקחים את האבל, וכל מה שלמדנו ממנו, כמובן מאליו. אבל טלסקופים חלליים אחרים מפותחים, כולל ה- WFIRST, שיהיה הרבה יותר חזק מהאבל. עד כמה רחוק הטלסקופים הללו יבינו את הבנתנו את היקום?
"ל- WFIRST יש את הפוטנציאל לפקוח את עינינו אל נפלאות היקום, ממש כמו שיש להאבל." - ג'ון גרונספלד, מנהלת משימת המדע של נאס"א
ה- WFIRST עשוי להיות היורש האמיתי של האבל, אף על פי שלרוב מצויין כי טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) מכונה ככזה. אך יתכן שלא נכון אפילו לקרוא ל- WFIRST טלסקופ; יותר מדויק לקרוא לזה מצפה כוכבים באסטרופיזיקה. הסיבה לכך היא שאחת ממטרות המדע העיקריות שלה היא לימוד האנרגיה האפלה, אותו כוח מסתורי למדי שמניע את התפשטות היקום ואת Dark Matter, החומר הקשה לגילוי שמאט את ההתפשטות הזו.
ל- WFIRST תהיה מראה של 2.4 מטר, בגודל זהה לזה של האבל. אבל, תהיה לה מצלמה שתרחיב את עוצמת המראה ההיא. מכשיר השדה הרחב הוא מצלמה מרובת-פס בעל 288 מגה-פיקסל כמעט אינפרא אדום. לאחר ההפעלה, היא תצלם תמונות חדות בדיוק כמו התמונות של האבל. אבל יש הבדל אחד עצום: מכשיר השדה הרחב יצלם תמונות המכסות פי מאה מהשמים שהאבל עושה.
לצד מכשיר השדה הרחב, ל- WFIRST יהיה הכלי Coronagraphic. הכלי Coronagraphic יקדם את המחקר של exoplanets. היא תשתמש במערכת של פילטרים ומסכות כדי לחסום את האור מכוכבים אחרים ולהתפשט על כוכבי לכת המקיפים את הכוכבים האלה. זה יאפשר לימוד מפורט מאוד של אטמוספריות השטחים, אחת הדרכים העיקריות לקביעת הרגלי החיים.
WFIRST אמור להיות מושק בשנת 2025, למרות שזה מוקדם מדי לקבל תאריך מדויק. אך כאשר היא משיקה, התוכנית היא ש- WFIRST תיסע אל נקודת 2 Sun-Earth LaGrange 2 (L2.) L2 היא נקודה מאוזנת בכבידה בחלל בה WFIRST יכולה לבצע את עבודתה ללא הפרעה. המשימה אמורה להימשך כשש שנים.
"ל- WFIRST יש את הפוטנציאל לפקוח את עינינו אל נפלאות היקום, בדיוק כמו שיש להאבל," אמר ג'ון גרונספלד, אסטרונאוט ומנהל חבר של מנהלת משימת המדע של נאס"א במטה בוושינגטון. "משימה זו משלבת באופן ייחודי את היכולת לגלות ולאפיין כוכבי לכת שמעבר למערכת השמש שלנו עם הרגישות והאופטיקה להביט רחב ועמוק ביקום במסע לחשוף את תעלומות האנרגיה האפלה והחומר האפל."
על קצה המזלג, יש שתי הצעות למה יכולה להיות אנרגיה אפלה. הראשון הוא הקבוע הקוסמולוגי, בו האנרגיה האפלה אחידה בכל הקוסמוס. השני הוא מה שמכונה שדות קשקשים, שבהם צפיפות האנרגיה האפלה יכולה להשתנות בזמן ובמרחב.
מאז שנות התשעים, התצפיות הראו לנו שהתרחבות היקום מאיצה. תאוצה זו החלה לפני כחמישה מיליארד שנים. אנו חושבים שאנרגיה אפלה אחראית להתרחבות מואצת זו. על ידי מתן תמונות כה מפורטות ומפורטות של הקוסמוס, WFIRST תאפשר לאסטרונומים למפות התפשטות לאורך זמן ועל פני שטחים גדולים. WFIRST תמדוד במדויק את הצורות, המיקומים והמרחקים של מיליוני גלקסיות כדי לעקוב אחר התפלגות וצמיחתם של מבנים קוסמיים, כולל אשכולות גלקסיות וחומר האפל המלווה אותם. התקווה היא שזה ייתן לנו רמת הבנה הבאה בכל הנוגע לאנרגיה אפלה.
אם כל זה נשמע מסובך מדי, הסתכלו כך: אנו יודעים שהיקום מתרחב, ואנחנו יודעים שההתרחבות מאיצה. אנו רוצים לדעת מדוע הוא מתרחב ואיך. הענקנו את השם 'אנרגיה אפלה' לכוח שמניע את ההתרחבות ההיא, ועכשיו אנו רוצים לדעת יותר עליו.
אנרגיה אפלה והתרחבות היקום הם תעלומה אדירה, ושאלה המניעה את הקוסמולוגים. (הם באמת רוצים לדעת איך יקום היקום!) אבל עבור רבים מאיתנו, שאלה נוספת היא אפילו יותר משכנעת: האם אנחנו לבד ביקום?
לא תהיה תשובה מהירה לתשובה זו, אבל כל תשובה שאנו מוצאים מתחילה בלימוד Exoplanets, וזה גם WFIRST יצטיין בו.
פול הרץ, מנהל החטיבה לאסטרופיסיקה של נאס"א בוושינגטון, "WFIRST נועד לטפל בתחומי מדע שנקבעו בראש סדר העדיפויות על ידי הקהילה האסטרונומית. "מכשיר הרחב-שדה ייתן לטלסקופ את היכולת לצלם תמונה יחידה בעומק האיכות של האבל, אך מכסה פי 100 מהשטח. הפסקה תספק מדע מהפכני, שתצלם תמונות קלושות אך ישירות של עולמות גזים רחוקים וכוכבי-על. "
"הפסקה תספק מדע מהפכני, שתצלם תמונות קלושות אך ישירות של עולמות גזים רחוקים וכוכבי-על." - פול הרץ, החטיבה לאסטרופיסיקה של נאס"א
הקושי בלימוד Exoplanets הוא שכולם סובבים כוכבים. הכוכבים כה בהירים, עד שלא מאפשרים לראות את כוכבי הלכת שלהם בפרטי פרטים. זה כמו להביט במגדלור שנמצא קילומטרים משם ולנסות לחקור חרק ליד המגדלור.
הכלי Coronagraphic שעל הלוח WFIRST יצטיין בלחסום את האור של כוכבים רחוקים. זה עושה זאת עם מערכת של מראות ומסכות. זה מה שמאפשר לימוד אקסופלאנטים. רק כאשר מטפלים באור מהכוכב, ניתן לבחון את תכונותיהם של exoplanets.
זה יאפשר מדידות מפורטות של ההרכב הכימי של האטמוספירה של Exoplanet. על ידי פעולה זו על פני אלפי כוכבי לכת, אנו יכולים להתחיל להבין את היווצרותם של כוכבי לכת סביב סוגים שונים של כוכבים. עם זאת, ישנן כמה מגבלות למכשיר הקורונסקורי.
הכלי Coronagraphic היה סוג של תוספת מאוחרת ל- WFIRST. חלק מהמכשירים האחרים ב- WFIRST אינם ממוטבים לעבוד איתו, כך שיש הגבלות על פעולתו. הוא יוכל רק ללמוד ענקיות גז, ומה שנקרא Super-Earths. כוכבי לכת גדולים יותר אינם דורשים עדינות רבה ככל שניתן ללמוד, פשוט בגלל גודלם. עולמות דמויי אדמה ככל הנראה יהיו מעבר לכוחו של הכלי הקורונסקורי.
מגבלות אלה אינן עניין גדול בטווח הרחוק. ה- Coronagraph הוא למעשה הדגמה טכנולוגית יותר, והוא אינו מייצג את משחק הקצה ללימוד אקס-פלנט. כל מה שנלמד מכלי זה יעזור לנו בעתיד. יהיה יורש אחרון של WFIRST יום אחד, אולי עשרות שנים מעכשיו, ועד אז הטכנולוגיה של Coronagraph תתקדם רבות. באותה עת בעתיד, יתכן מאוד שתצלומי תמונות ישירים של exoplanets דמויי כדור הארץ יתאימו.
אבל אולי לא נצטרך לחכות כל כך הרבה זמן.
יש תוכנית להגביר את היעילות של ה- Coronagraph ב- WFIRST שתאפשר לו לצלם כוכבי לכת דמויי כדור הארץ. זה נקרא EXO-S Starshade.
ה- EXO-S Starshade היא מערכת הצללה הניתנת לפריסה בקוטר 34 מ 'שתחסום את אור הכוכבים לפגוע בתפקוד WFIRST. זה יהיה למעשה יצירה נפרדת, שהושקה בנפרד ונשלחה בדרכה למפגש עם WFIRST ב- L2. זה לא יהיה קשור, אבל יתמצא עם WFIRST דרך מערכת מצלמות ונורות מדריך. למעשה, חלק מכוחו של ה- Starshade הוא שזה יהיה בערך 40,000 עד 50,000 ק"מ מ WFIRST.
אנרגיה אפלה ו Exoplanets הם העדיפויות עבור WFIRST, אבל תמיד יש תגליות אחרות שממתינות לטלסקופים טובים יותר. לא ניתן לחזות את כל מה שנלמד מ- WFIRST. עם תמונות מפורטות כמו של האבל, אך גדולות פי מאה, אנו עומדות בפני כמה הפתעות.
"משימה זו תסקור את היקום כדי למצוא את החפצים המעניינים ביותר שיש שם." - ניל גרלס, מדען פרויקט WFIRST
"בנוסף ליכולות המלהיבות שלה לאנרגיה אפלה ו Exoplanets, WFIRST תספק אוצר של נתונים מעודנים לכל האסטרונומים," אמר ניל גרלס, מדען הפרויקטים של WFIRST במרכז הטיסה לחלל Goddard של נאס"א בגרינבלט, מרילנד. "משימה זו תסקור את היקום כדי למצוא את החפצים המעניינים ביותר שיש שם."
כאשר כל סופר הטלסקופים יגיעו לתור בשנים הקרובות, אנו יכולים לצפות לתגליות מדהימות. בעוד 10 עד 20 שנה הידע שלנו יתקדם במידה ניכרת. מה נלמד על חומר כהה ואנרגיה אפלה? מה נדע על אוכלוסיות Exoplanet?
כרגע נראה שאנחנו פשוט מגששים להבנה טובה יותר של הדברים האלה, אבל עם WFIRST ושאר הטלסקופים הסופר אחרים, אנו מחפשים מחקר תכליתי יותר.
