Kad kosmosā būs 2025. gadā, Plaša lauka infrasarkano staru teleskops (WFIRST) būs visspēcīgākā observatorija, kas jebkad ir tikusi izmantota, un tā būs godājamā Habls un Spicers kosmosa teleskopi. Balstoties uz unikālu augstas izšķirtspējas kombināciju ar plašu redzes lauku, WFIRST spēs uztvert 100 ekvivalentu Habls-kvalitātes attēli ar vienu kadru un apseko nakts debesis ar 1000 reižu lielāku ātrumu.
Gatavojoties šim nozīmīgajam notikumam, NASA Goddard kosmisko lidojumu centra astronomi ir veikuši simulācijas, lai parādītu, ko WFIRST spēs redzēt, lai viņi varētu plānot savus novērojumus. Lai skatītājiem sniegtu priekšskatījumu, kā tas varētu izskatīties, NASA Goddard kosmosa lidojumu centrs ir kopīgojis video, kas imitē WFIRST, kurš veic kaimiņos esošās Andromedas galaktikas (M31) aptauju.
Simulācija, kas šonedēļ tika prezentēta Amerikas astronomijas biedrības (ASS) 235. sanāksmē Honululu, balstās uz datiem, kas iegūti Habls simtiem Andromedas novērojumu laikā. Tādā veidā simulācija skatītājiem ļauj priekšskatīt milzīgo plašumu un smalkās detaļas, kuras WFIRST var nodrošināt tikai ar vienu attēlu.
Imitētais kadrs aptver kosmosa reģionu, kura garums ir 34 000 gaismas gadu, un parāda sarkano un infrasarkano gaismu, kurā ir vairāk nekā 50 miljoni atsevišķu zvaigžņu. Izmantojot šāda veida attēlveidošanas jaudu, WFIRST dažos mēnešos varēja apsekot tikpat daudz debesu tuvās infrasarkanā starojuma spektrā, kā to izdarīja Habls trīs desmitgažu laikā - un tikpat detalizēti.
Elisa Kintana, WFIRST projektu zinātnes vietniece komunikāciju jomā NASA Goddard kosmosa lidojumu centrā, ir pārliecināta, ka WFIRST izraisīs astrofizikas revolūciju. Kā viņa paziņoja nesenā NASA paziņojumā presei:
“Lai atbildētu uz tādiem fundamentāliem jautājumiem kā: Cik bieži planētas ir tādas, kādas atrodas mūsu Saules sistēmā? Kā veidojas, attīstās un mijiedarbojas galaktikas? Cik precīzi un kāpēc laika gaitā ir mainījies Visuma paplašināšanās ātrums? Mums ir vajadzīgs rīks, kas var mums sniegt gan plašu, gan detalizētu debesu skatu. WFIRST būs tas rīks. ”
18 simulācijā parādītie attēli precīzi atspoguļo to, ko WFIRST redzēs ar katru norādīto attēlu un attēlu. Ar 18 detektoriem, kuru katrs izmērs ir 4096 x 4096 pikseļi, WFIRST aptvers aptuveni 1? reizes lielāks nekā pilnmēness ar katru norādi - turpretī atsevišķi Habla attēli aptver teritoriju, kas ir mazāka par 1% no pilnmēness laukuma.
Papildus attēlveidošanas iespējām ir arī ārkārtas apsekojuma ātrums, ko piedāvās WFIRST, kas ir plašā redzes lauka rezultāts. Ja misijai būs iespējams novērot lielāku platību vienā rādītājā un ātri pārslēgties no viena lauka uz citu, misijas komandai nebūs jāiziet smags process, kad tā tiek atkārtota katru reizi, kad viņi vēlas apsekot jaunu lauku.
Vēl viens faktors ir orbīta, kuru WFIRST aizņems, un tā radīs priekšstatu par kosmosu, kuru Zeme parasti netraucē. Tā kā HablsZemās Zemes orbītā (LEO), kas bija aptuveni 560 km (350 jūdzes), nozīmēja, ka tā bieži varēja savākt datus tikai par pusi no sava orbītas perioda, WFIRST atradīsies plašā orbītā aptuveni 1,6 miljonu km (1 miljona jūdžu) attālumā. . Šajā attālumā tas varēs veikt novērojumus gandrīz nepārtrauktā veidā.
Sietlas Vašingtonas universitātes astronoms Bens Viljamss bija atbildīgs par šī attēla simulētās datu kopas ģenerēšanu. Kā viņš paskaidroja, WFIRST sniegs vērtīgu iespēju izprast lielus tuvumā esošus objektus, piemēram, Andromeda, kuru attēlošana citādi ir ļoti laikietilpīga, jo tie aizņem tik lielu debesu daļu:
“Pēdējās pāris desmitgades mēs esam pavadījuši, iegūstot augstas izšķirtspējas attēlus nelielās tuvējo galaktiku daļās. Izmantojot Hablu, jūs iegūstat šos ļoti satraucošos ļoti sarežģīto tuvumā esošo sistēmu ieskatu. Izmantojot WFIRST, pēkšņi jūs varat aptvert visu lietu, netērējot daudz laika. ”
Būtībā spēja uztvert tik liela apgabala attēlus astronomiem nodrošinās vajadzīgo kontekstu, lai saprastu, kā veidojas zvaigznes un kā laika gaitā mainās galaktikas. Būtībā plašs redzes lauks astronomiem ļaus ne tikai izpētīt atsevišķas zvaigznes vai galaktikas, bet arī struktūras, kurās viņi dzīvo, un apkārtējo vidi.
Tā kā viņu rīcībā ir šāda līmeņa tehnoloģija un iespējas, misiju kontrolieri cer savākt milzīgu datu daudzumu par kosmosu. Paredzams, ka 5 gadu plānotās misijas laikā WFIRST uzkrās vairāk nekā 20 petabaitu informācijas par tūkstošiem planētu, miljardiem zvaigžņu un miljoniem galaktiku. Šie dati tiks izmantoti, lai risinātu kosmosa pamatjautājumus un likumus, kas to regulē.
Tajos ietilpst tas, vai kosmisko izplešanos izraisa noslēpumains, neredzēts spēks (aka. Dark Energy) vai vispārējās relativitātes sabrukums kosmoloģiskajos mērogos; kad Visumā parādījās pirmās galaktikas un kā tās kopš tā laika ir attīstījušās; un vai planētām ārpus mūsu Saules sistēmas (ekstrasolārajām planētām) ir pietiekama atmosfēra un nepieciešamie apstākļi to virsmām dzīvības uzturēšanai.
Vašingtonas universitātes astronomijas profesore Džūljena Dalcantona vadīja Panchromatic Habla Andromedas Valsts kases (PHAT) programmu, kuras pamatā ir modelētie dati. Kā viņa paskaidroja, WFIRST ultratelefoto un īpaši platleņķa iespēju apvienojums (kā parādīts ar to simulāciju) var būt novatorisks:
“Andromedas PHAT aptauja bija milzīgs laika ieguldījums, kam bija nepieciešams rūpīgs pamatojums un pārdomāšana. Šī jaunā simulācija parāda, cik viegli līdzvērtīgs novērojums varētu būt WFIRST. ”
Kad tā darbosies, WFIRST tērēs ievērojamu laika daļu simtiem tūkstošu tālu galaktiku supernovas sprādzienu uzraudzībai, ko var izmantot tumšās enerģijas izpētei un Visuma paplašināšanai. Tas arī izmantos šo laiku, lai kartētu galaktiku formas un izplatību, lai labāk izprastu, kā Visums ir attīstījies gandrīz 14 miljardu gadu laikā kopš Lielā sprādziena.
WFIRST arī uzraudzīs miljardu Zvaigžņu spožumu Piena ceļā, lai meklētu iespējamos mikroliešanas pasākumus. Tās rodas, planētām pārejot starp zvaigzni un novērotāju, īslaicīgi pastiprinot zvaigznes gaismu. Piešķirot augstu izšķirtspēju, WFIRST ir paredzēts atklāt daudzas eksoplanētas, kas ir mazas, tālu no savas zvaigznes un negodīgas planētas - tādējādi tām ir būtiska loma eksoplanetu skaitīšanas pabeigšanā.
WFIRST darbosies arī kā tehnoloģiju demonstrētājs, nesot koronagrāfu, instrumentu, kas paredzēts zvaigznes gaismas bloķēšanai, lai planētas, kas riņķo ap to, varētu tieši attēlot un raksturot. Citā pirmajā - WFIRST apkopotajiem datiem būs brīva pieeja un tie nekavējoties būs pieejami sabiedrībai. Pēc Dalcanton teiktā, tas ir viens no vissvarīgākajiem misijas aspektiem.
"Tūkstošiem prātu no visas pasaules varēs domāt par šiem datiem un nāks klajā ar jauniem veidiem, kā tos izmantot," viņa sacīja. “Ir grūti paredzēt, kādi WFIRST dati tiks atbloķēti, taču es zinu, ka, jo vairāk cilvēku mēs tos apskatīsim, jo lielāks būs atklāšanas temps.”
Papildus tam WFIRST misija papildinās observatorijas, kas jau atrodas kosmosā. Tajos ietilpst NASA Habls un Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (kas arī veiks plašus apsekojumus tuvajā infrasarkanajā telpā), kā arī ESA Eiklida misija - tā mērīs ātrumu, ar kādu Visums paplašinās, lai noteiktu lomu, kuru spēlē Dark Matter un Dark Energy.
Kā izteicās Karolīna Gilberta, WFIRST misijas zinātniece Kosmosa teleskopa zinātnes institūtā (STSI) Baltimoras štatā, Mērilendas štatā:
“Ar simtkārtīgu Habla redzamības lauku un spēju ātri pārraudzīt debesis, WFIRST būs ārkārtīgi spēcīgs atklāšanas rīks. Webb, kas ir 100 reizes jutīgāks un var redzēt dziļāk infrasarkano staru, varēs izsmalcināti novērot WFIRST atklātos retos astronomiskos objektus. Tikmēr Habls turpinās sniegt unikālu skatu uz optisko un ultravioleto gaismu, ko izstaro objekti, kurus WFIRST atklāj, un Webb seko līdzi. ”
2020. gadi veidojas kā ļoti aizraujošs laiks astronomiem un kosmosa izpētes entuziastiem. Papildus nākamās paaudzes zemes un kosmosa teleskopiem, kas tiks nodoti ekspluatācijā, daudzām misijām ir paredzēts doties uz Mēnesi, uz Marsu un ārējo Saules sistēmu. Ja Visuma noslēpumus un visu, kas tajā atrodas, var pielīdzināt sīpoliem, tad šajā desmitgadē noteikti tiks atgriezti vairāki slāņi!
Imitētais attēls tiek prezentēts Amerikas Astronomijas biedrības 235. sanāksmē Honolulu, Havaju salās.
