Kai jis užtruks iki kosmoso 2025 m Plačiajuostis infraraudonųjų spindulių teleskopas (WFIRST) bus galingiausia kada nors dislokuota observatorija Hablas ir Spitzeris kosminiai teleskopai. Remdamasis unikaliu aukštos skiriamosios gebos ir plataus matymo lauko deriniu, WFIRST galės užfiksuoti 100 ekvivalentų Hablas- Kokybės vaizdai vienu kadru ir apžiūrėkite naktinį dangų 1000 kartų greičiu.
Ruošdamiesi šiam reikšmingam įvykiui NASA Goddardo kosminių skrydžių centro astronomai vykdė modeliavimą, kad parodytų, ką WFIRST galės pamatyti, kad galėtų planuoti savo stebėjimus. Kad žiūrovai galėtų peržiūrėti, kaip tai galėtų atrodyti, NASA Goddardo kosminių skrydžių centras pasidalino vaizdo įrašu, kuriame imituojamas WFIRST atliekantis kaimyninės Andromedos galaktikos (M31) tyrimas.
Modeliavimas, kuris šią savaitę buvo pristatytas 235-ajame Amerikos astronomijos draugijos (ASS) susirinkime Honululu, remiasi duomenimis, gautais Hablas per šimtus Andromedos stebėjimų. Tokiu būdu modeliavimas žiūrovams suteikia galimybę pamatyti didžiulį vaizdą ir smulkias detales, kurias WFIRST gali pateikti tik su vienu vaizdu.
Imituotas kadras apima 34 000 šviesmečių skersmens erdvės regioną ir rodo daugiau kaip 50 milijonų žvaigždžių raudoną ir infraraudonąją šviesą. Turėdamas tokią vaizdo gavimo galią, WFIRST per kelis mėnesius galėjo ištirti tiek dangaus artimųjų infraraudonųjų spindulių spektre, kiek Hablas padarė per tris dešimtmečius - ir tiek pat išsamiai.
Elisa Quintana, WFIRST NASA Goddardo kosminių skrydžių centro komunikacijos projektų mokslininkės pavaduotoja, yra įsitikinusi, kad WFIRST sukels astrofizikos revoliuciją. Kaip ji teigė naujausiame NASA pranešime spaudai:
„Norėdami atsakyti į tokius pagrindinius klausimus, kaip: Ar dažnai pasitaiko planetų, tokių kaip mūsų saulės sistemoje? Kaip galaktikos formuojasi, vystosi ir sąveikauja? Kaip, ir kodėl, laikui bėgant, pasikeitė Visatos plėtimosi greitis? Mums reikia įrankio, kuris mums suteiktų platų ir išsamų vaizdą į dangų. WFIRST bus ta priemonė. “
18 modeliavime parodytų vaizdų tiksliai atspindi tai, ką WFIRST matys su kiekvienu tašku ir vaizdu. Su 18 detektorių, kurių kiekvieno matmenys yra 4096 x 4096 pikseliai, WFIRST apims maždaug 1 plotą? kartų didesnis nei Mėnulio mėnuo su kiekvienu tašku - tuo tarpu atskiri Hablo vaizdai užima mažiau nei 1% viso Mėnulio ploto.
Be savo vaizdo gavimo galimybių, tai taip pat yra nepaprastas tyrimo greitis, kurį pasiūlys WFIRST, kuris yra plataus matymo lauko rezultatas. Galėdama stebėti didesnį plotą viename taške ir greitai perjungti iš vieno lauko į kitą, misijos komandai nereikės pereiti daug pastangų reikalaujančio pakartojimo, kiekvieną kartą norint apžiūrėti naują lauką.
Kitas veiksnys yra orbita, kurią WFIRST užims, ir tai leis pamatyti erdvę, kuriai paprastai netrukdo Žemė. Kadangi HablasMaždaug 560 km (350 mylių) žemoji žemės orbita (LEO) reiškė, kad ji dažnai galėjo rinkti duomenis tik apie pusę savo orbitos periodo. WFIRST bus plačioje maždaug 1,6 milijono km (1 milijono mylių) orbitoje. . Tokiu atstumu jis galės stebėti stebėjimus beveik nuolat.
Benas Williamsas, Vašingtono universiteto Sietle astronomas, buvo atsakingas už šio vaizdo imituotų duomenų rinkinio generavimą. Kaip jis paaiškino, WFIRST suteiks vertingą galimybę suprasti didelius šalia esančius objektus, tokius kaip Andromeda, kurių vaizdavimas, be abejo, užima labai daug laiko, nes užima tokią didelę dangaus dalį:
„Pastaruosius porą dešimtmečių mes praleidome kurdami didelės skiriamosios gebos vaizdus mažose šalia esančių galaktikų vietose. Naudodamiesi „Hubble“, jūs gausite šiuos tikrai varginančius labai sudėtingų netoliese esančių sistemų žvilgsnius. Naudodamiesi WFIRST, staiga galite padengti visą reikalą negaišdami daug laiko. “
Iš esmės galimybė fiksuoti tokio didelio ploto vaizdus astronomams suteiks kontekstą, kurio jiems reikia norint suprasti, kaip formuojasi žvaigždės ir kaip laikui bėgant keičiasi galaktikos. Iš esmės platus matymo laukas astronomams leis ne tik ištirti atskiras žvaigždes ar galaktikas, bet ir jų gyvenamas struktūras bei juos supančią aplinką.
Turėdami tokį technologijos lygį ir galimybes, misijų kontrolieriai tikisi surinkti didžiulį kiekį duomenų apie kosmosą. Tikimasi, kad per 5 metus planuojamą misiją „WFIRST“ sukaups daugiau nei 20 petabaitų informacijos apie tūkstančius planetų, milijardus žvaigždžių ir milijonus galaktikų. Šie duomenys bus naudojami sprendžiant pagrindinius kosmoso ir jį reglamentuojančių įstatymų klausimus.
Tai apima tai, ar kosminį išsiplėtimą lemia paslaptinga, dar nematyta jėga (dar žinoma kaip „Tamsioji energija“), ar dėl bendrojo reliatyvumo suskaidymo kosmologinėse skalėse; kada Visatoje atsirado pirmosios galaktikos ir kaip jos vėliau vystėsi; ir ar planetos, esančios už mūsų Saulės sistemos ribų (ekstrasolinės planetos), turi pakankamą atmosferą ir būtinas sąlygas jų paviršiams palaikyti gyvybę.
Vašingtono universiteto astronomijos profesorė Julianne Dalcanton vadovavo Panchromatic Hablo Andromedos iždo (PHAT) programai, kuria remiasi modeliuojami duomenys. Kaip ji paaiškino, WFIRST ultra-teleobjektyvo ir ypač plataus kampo galimybių derinys (kaip parodyta jų modeliavime) gali būti novatoriškas:
„Andromedos“ PHAT apklausa buvo didžiulė laiko investicija, reikalaujanti kruopštaus pagrindimo ir iš anksto apgalvotos. Šis naujas modeliavimas parodo, kaip lengvai WFIRST galėtų būti lygiavertis stebėjimas. “
Pradėjęs veikti, WFIRST didelę savo laiko dalį praleis stebėdamas šimtus tūkstančių tolimų galaktikų, kad būtų supernovų sprogimai, kuriuos galima panaudoti tamsiosios energijos ir Visatos plėtimosi tyrimui. Šį laiką jis taip pat panaudos galaktikų formų ir pasiskirstymo žemėlapiams, kad galėtų geriau suprasti, kaip Visata vystėsi per beveik 14 milijardų metų nuo Didžiojo sprogimo.
Be to, WFIRST stebės milijardų žvaigždžių ryškumą Paukščių Take, kad galėtų ieškoti galimų mikrolensinių įvykių. Jie atsiranda, kai planetos praeina tarp savo žvaigždės ir stebėtojo, laikinai sustiprindamos žvaigždės šviesą. Tikimasi, kad WFIRST, skirdama didelę skiriamąją gebą, galės aptikti daugybę egzoplanetų, kurios yra mažos, nutolusios nuo žvaigždės, ir nesąžiningos planetos - tokiu būdu atlikdamos gyvybiškai svarbų vaidmenį užbaigiant egzoplanetų surašymą.
„WFIRST“ taip pat veiks kaip technologijos demonstravimo priemonė, nešdama koronagrafą - instrumentą, skirtą užkirsti kelią žvaigždės šviesai, kad aplink ją skriejančios planetos galėtų būti tiesiogiai vaizduojamos ir apibūdinamos. Kitame - WFIRST surinkti duomenys bus atviros prieigos ir iš karto prieinami visuomenei. Anot Dalcantono, tai yra vienas iš svarbiausių misijos aspektų.
„Tūkstančiai protų iš viso pasaulio galės galvoti apie tuos duomenis ir sugalvos naujų būdų juos naudoti“, - sakė ji. „Sunku numatyti, kokie bus WFIRST duomenys, bet aš žinau, kad kuo daugiau žmonių į tai žiūrėsime, tuo didesnis atradimo tempas“.
Be to, WFIRST misija papildys jau kosmose esančias observatorijas. Tai apima NASA Hablas ir Džeimso Webbo kosminis teleskopas (kuris taip pat vykdys išsamius tyrimus infraraudonųjų spindulių srityje), taip pat ESA Euklidas misija - tai bus išmatuoti Visatos plėtimosi greitį, kad būtų galima nustatyti tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos vaidmenį.
Kaip pasakė Karoline Gilbert, WFIRST misijos mokslininkė iš Kosminio teleskopo mokslo instituto (STSI) Baltimorėje, Merilandas,:
„WFIRST“, turintis šimtą kartų didesnį „Hablo“ regos lauką ir galimybę greitai apžiūrėti dangų, bus nepaprastai galingas atradimų įrankis. Webbas, kuris yra 100 kartų jautresnis ir gali pamatyti giliau infraraudonųjų spindulių spinduliuose, galės stebėti retus astronominius objektus, kuriuos WFIRST atrado išskirtinėmis detalėmis. Tuo tarpu Hablas ir toliau teiks unikalų vaizdą optinėje ir ultravioletinėje šviesoje, kurią skleidžia objektai, kuriuos aptinka WFIRST ir kuriuos Webbas seka toliau. “
2020-ieji formuojasi kaip labai jaudinantis laikas astronomams ir kosmoso tyrinėjimo entuziastams. Be naujos kartos žemės ir kosminių teleskopų, kurie bus pradėti eksploatuoti, daugybė misijų bus skirtos Mėnuliui, Marsui ir išorinei Saulės sistemai. Jei Visatos paslaptis ir visa, kas joje slypi, galima prilyginti svogūnui, tada šį dešimtmetį tikrai reikia sugrupuoti kelis sluoksnius!
Imituotas vaizdas pateikiamas 235-ajame Amerikos astronomijos draugijos susirinkime Honolulu, Havajuose.
