Když to zabere prostor v 2025, Širokouhlý infračervený průzkumný dalekohled (WFIRST) bude nejmocnější observatoř, jaká kdy byla nasazena, uspěje v úctyhodnou Hubble a Spitzer kosmické dalekohledy. Při použití unikátní kombinace vysokého rozlišení a širokého zorného pole bude WFIRST schopen zachytit ekvivalent 100 Hubble- kvalitní snímky s jediným výstřelem a průzkum noční oblohy s 1 000krát vyšší rychlostí.
V rámci přípravy na tuto významnou událost astronomové v Goddard Space Flight Center NASA provádějí simulace, aby demonstrovali, co bude WFIRST vidět, aby mohli naplánovat svá pozorování. Chcete-li divákům ukázat, jak by to vypadalo, Goddard Space Flight Center NASA sdílí video, které simuluje WFIRST a provádí průzkum sousední galaxie Andromeda (M31).
Simulace, která byla představena tento týden na 235. zasedání Americké astronomické společnosti (ASS) v Honululu, vychází z údajů získaných Hubble během stovek pozorování Andromedy. Tímto způsobem simulace dává divákům náhled na rozsáhlou rozlohu a jemné detaily, které WFIRST dokáže poskytnout pouze s jediným obrázkem.
Simulovaný snímek pokrývá oblast vesmíru, která měří přes 34 000 světelných let a zobrazuje červené a infračervené světlo více než 50 milionů jednotlivých hvězd. S tímto druhem zobrazovací síly mohl WFIRST za několik měsíců zjišťovat tolik oblohy v blízké infračerveném spektru jako Hubble v průběhu tří desetiletí - a to v tak podrobných detailech.
Elisa Quintana, zástupkyně projektu WFIRST pro komunikaci v Goddard Space Flight Center NASA, je přesvědčena, že WFIRST povede k revoluci v astrofyzice. Jak uvedla v nedávné tiskové zprávě NASA:
"Odpovědět na základní otázky jako: Jak běžné jsou planety jako planety v naší sluneční soustavě?" Jak se galaxie vytvářejí, vyvíjejí a vzájemně ovlivňují? Jak přesně - a proč - se v průběhu času změnila míra expanze vesmíru? Potřebujeme nástroj, který nám poskytne široký a detailní pohled na oblohu. WFIRST bude tím nástrojem. “
18 obrázků zobrazených v simulaci představuje přesné zobrazení toho, co WFIRST uvidí při každém nasměrování a pořízení snímku. Se svými 18 detektory, z nichž každý měří 4096 x 4096 pixelů, WFIRST pokryje oblast zhruba 1? časem úplňku při každém nasměrování - zatímco jednotlivé snímky Hubbleova tělesa pokrývají oblast menší než 1% plochy úplňku.
Kromě svých zobrazovacích schopností existuje také mimořádná rychlost průzkumu, kterou WFIRST nabídne, což je výsledkem jeho širokého zorného pole. Tím, že bude mise schopna monitorovat větší oblast v jednom směřování a rychle přecházet z jednoho pole do druhého, nebude muset procházet náročným procesem opětovného nasazení pokaždé, když chce prozkoumat nové pole.
Dalším faktorem je oběžná dráha, kterou WFIRST zaujme, což poskytne pohled na vesmír, který Země obecně nebrání. Zatímco HubbleNízká oběžná dráha Země (LEO) asi 560 km (350 mi) znamenala, že často byla schopna sbírat data pouze za polovinu svého orbitálního období, WFIRST bude na široké oběžné dráze asi 1,6 milionu km (1 milión mi) . V této vzdálenosti bude schopen provádět pozorování téměř nepřetržitě.
Ben Williams, astronom na Washingtonské univerzitě v Seattlu, byl zodpovědný za generování simulované sady dat pro tento obrázek. Jak vysvětlil, WFIRST poskytne cennou příležitost porozumět velkým blízkým objektům, jako je Andromeda, které jsou jinak extrémně časově náročné na obraz, protože zabírají tak velkou část oblohy:
"Strávili jsme posledních pár desetiletí získáváním obrázků ve vysokém rozlišení v malých částech okolních galaxií." S Hubbleem získáte tyto opravdu vzrušující pohledy na velmi složité blízké systémy. S WFIRST najednou můžete celou věc pokrýt, aniž byste museli trávit spoustu času. “
Schopnost zachytit snímky tak velké oblasti v zásadě poskytne astronomům kontext, který potřebují k pochopení toho, jak se hvězdy formují a jak se galaxie mění v průběhu času. Široké zorné pole v podstatě umožní astronomům studovat nejen jednotlivé hvězdy nebo galaxie, ale také struktury, které obývají, a okolní prostředí.
Díky této úrovni technologií a schopností, které mají k dispozici, se řídící mise těší na shromažďování obrovského množství dat v kosmu. V průběhu své pětileté plánované mise se očekává, že WFIRST shromáždí více než 20 petabajtů informací o tisících planet, miliardách hvězd a milionech galaxií. Tato data budou použita k řešení základních otázek vesmíru a zákonů, kterými se řídí.
Patří sem, zda je kosmická expanze způsobena tajemnou, neviditelnou silou (aka. Dark Energy) nebo zhroucením obecné relativity na kosmologických stupnicích; když se ve vesmíru objevily první galaxie a jak se od té doby vyvinuly; a zda planety za naší sluneční soustavou (extrasolární planety) mají na svých površích dostatečnou atmosféru a nezbytné podmínky pro podporu života.
Julianne Dalcantonová, profesorka astronomie na Washingtonské univerzitě, vedla program Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT), na kterém jsou simulovaná data založena. Jak vysvětlila, kombinace ultra teleobjektivů a super širokoúhlých schopností WFIRST (jak ukazuje jejich simulace), může být průlomová:
"Průzkum PHAT v Andromedě byl obrovskou investicí času, vyžadující pečlivé zdůvodnění a promyšlení." Tato nová simulace ukazuje, jak snadné by mohlo být ekvivalentní pozorování pro WFIRST. “
Jakmile bude funkční, WFIRST stráví podstatnou část svého času sledováním stovek tisíc vzdálených galaxií pro výbuchy supernov, které lze použít ke studiu temné energie a expanze vesmíru. Tentokrát také použije mapování tvarů a rozdělení galaxií, aby lépe pochopil, jak se vesmír vyvíjel za téměř 14 miliard let od Velkého třesku.
Společnost WFIRST bude také sledovat jas miliard hvězd v Mléčné dráze, aby byla připravena na případné microlensingové události. K tomu dochází, když planety procházejí mezi jejich hvězdou a pozorovatelem, čímž dočasně zesilují světlo hvězdy. Očekává se, že WFIRST při svém vysokém rozlišení odhalí mnoho exoplanet, které jsou malé, vzdálené od jejich hvězdných a nepoctivých planet - a tak hrají zásadní roli při dokončení sčítání exoplanet.
WFIRST bude také působit jako technologický demonstrátor tím, že nese koronograf, nástroj určený k blokování světla hvězdy tak, aby planety obíhající kolem mohly být přímo zobrazovány a charakterizovány. V dalším prvním kroku budou data shromážděná společností WFIRST otevřený a okamžitě přístupná veřejnosti. Podle Dalcantona je to jeden z nejdůležitějších aspektů mise.
"Tisíce myslí z celého světa budou moci přemýšlet o těchto datech a přijít s novými způsoby, jak je používat," řekla. "Je těžké předvídat, co WFIRST data odemkne, ale vím, že čím více lidí se na to díváme, tím větší je tempo objevování."
Na závěr toho vše doplní mise WFIRST observatoře, které jsou již ve vesmíru. Patří mezi ně NASA Hubble a James Webb Space Telescope (což bude také provádět rozsáhlé průzkumy v blízké infračervené oblasti) a také ESA Euclid mise - která bude měřit rychlost, jakou se vesmír rozšiřuje, aby určila roli, kterou hrají temná hmota a temná energie.
Jako Karoline Gilbertová, vědkyně mise WFIRST ve Vesmírném teleskopickém vědeckém institutu (STSI) v Baltimoru v Marylandu, řekla:
"Díky stokrát zornému poli Hubbleu a schopnosti rychle prozkoumat oblohu bude WFIRST mimořádně výkonným nástrojem pro objevování." Webb, který je 100krát citlivější a může vidět hlouběji do infračerveného pole, bude schopen pozorovat vzácné astronomické objekty objevené WFIRST v dokonalých detailech. Mezitím Hubble bude i nadále poskytovat jedinečný pohled na optické a ultrafialové světlo emitované objekty, které WFIRST objevuje, a Webb ho sleduje. “
Strategie 2020 se formuje jako velmi vzrušující čas pro nadšence astronomů a kosmického průzkumu. Kromě pozemních a kosmických dalekohledů příští generace, které budou v provozu, bude řada misí směřovat na Měsíc, na Mars a na vnější sluneční soustavu. Pokud lze záhady vesmíru a vše, co v něm leží, přirovnat k cibuli, pak se v této dekádě jistě odloupne několik vrstev!
Simulovaný obrázek je představen na 235. zasedání Americké astronomické společnosti v Honolulu na Havaji.
