Quando prenderà lo spazio nel 2025, il Telescopio per rilievi a infrarossi a largo campo (WFIRST) sarà l'osservatorio più potente mai dispiegato, succedendo al venerabile Hubble e Spitzer telescopi spaziali. Basandosi su una combinazione unica di alta risoluzione con un ampio campo visivo, WFIRST sarà in grado di catturare l'equivalente di 100Hubbleimmagini di alta qualità con un singolo scatto e rilevamento del cielo notturno con 1.000 volte la velocità.
In preparazione a questo evento epocale, gli astronomi del Goddard Space Flight Center della NASA hanno eseguito simulazioni per dimostrare ciò che il WFIRST sarà in grado di vedere in modo da poter pianificare le proprie osservazioni. Per dare agli spettatori un'anteprima di come sarebbe, il Goddard Space Flight Center della NASA ha ha condiviso un video che simula il WFIRST mentre conduce un'indagine sulla vicina Galassia di Andromeda (M31).
La simulazione, presentata questa settimana al 235° incontro dell'American Astronomical Society (ASS) a Honululu, si basa sui dati ottenuti daHubblenel corso di centinaia di osservazioni di Andromeda. In questo modo, la simulazione offre agli spettatori un'anteprima della vasta estensione e dei minimi dettagli che WFIRST può fornire con una sola immagine.
Lo scatto simulato copre una regione dello spazio che misura 34.000 anni luce e mostra la luce rossa e infrarossa di oltre 50 milioni di singole stelle. Con questo tipo di potenza di imaging, il WFIRST potrebbe rilevare in pochi mesi tutto il cielo nello spettro del vicino infrarosso come ha fatto Hubble nel corso di tre decenni, e con la stessa precisione.
Elisa Quintana, vice scienziata del progetto WFIRST per le comunicazioni presso il Goddard Space Flight Center della NASA, è fiduciosa che il WFIRST porterà a una rivoluzione nell'astrofisica. Come ha affermato in una recente NASA comunicato stampa :
“Per rispondere a domande fondamentali come: quanto sono comuni pianeti come quelli del nostro sistema solare? Come si formano, evolvono e interagiscono le galassie? Esattamente come, e perché, il tasso di espansione dell'universo è cambiato nel tempo? Abbiamo bisogno di uno strumento che possa darci una visione ampia e dettagliata del cielo. WFIRST sarà quello strumento'.
Le 18 immagini mostrate nella simulazione rappresentano una rappresentazione accurata di ciò che WFIRST vedrà con ogni puntamento e immagine ripresa. Con i suoi 18 rilevatori, ciascuno dei quali misura 4096 x 4096 pixel, il WFIRST coprirà un'area circa 1,33 volte quella di una luna piena ad ogni puntamento, mentre le singole immagini Hubble coprono un'area inferiore all'1% dell'area di una luna piena.
Oltre alle sue capacità di imaging, c'è anche la straordinaria velocità di rilevamento offerta dal WFIRST, che è il risultato del suo ampio campo visivo. Essendo in grado di monitorare un'area più ampia con un singolo puntamento e di passare rapidamente da un campo all'altro, il team di missione non dovrà affrontare il laborioso processo di riorientamento ogni volta che desidera rilevare un nuovo campo.
Una figura composita della galassia di Andromeda (M31) mette in evidenza il campo visivo estremamente ampio del prossimo Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA. Credito: DSS/R. Gentiluomo (sfondo); NASA/GSFC/ASU (Luna); NASA/STScI/B. F. Williams/UoW (simulazione)
Un altro fattore è l'orbita che occuperà il WFIRST, che darà una visione dello spazio generalmente non ostruita dalla Terra. InveceHubbleL'orbita terrestre bassa (LEO) di circa 560 km (350 mi) significava che era spesso in grado di raccogliere dati solo per metà del suo periodo orbitale, WFIRST sarà in un'ampia orbita di circa 1,6 milioni di km (1 milione di mi) . A questa distanza potrà condurre osservazioni in modo pressoché continuo.
Ben Williams, un astronomo dell'Università di Washington a Seattle, è stato responsabile della generazione del set di dati simulato per questa immagine. come lui spiegato , il WFIRST fornirà una preziosa opportunità per comprendere grandi oggetti vicini come Andromeda, che altrimenti richiederebbero molto tempo per l'immagine perché occupano una porzione così ampia di cielo:
“Abbiamo trascorso gli ultimi due decenni a ottenere immagini ad alta risoluzione in piccole parti di galassie vicine. Con Hubble ottieni questi scorci davvero allettanti di sistemi vicini molto complessi. Con WFIRST, all'improvviso puoi coprire tutto senza perdere molto tempo.
Fondamentalmente, la capacità di catturare immagini di un'area così ampia fornirà agli astronomi il contesto di cui hanno bisogno per capire come si formano le stelle e come cambiano le galassie nel tempo. In sostanza, un ampio campo visivo consentirà agli astronomi non solo di studiare le singole stelle o galassie, ma anche le strutture in cui abitano e l'ambiente circostante.
Il Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA catturerà immagini di qualità Hubble che coprono aree di cielo 100 volte più grandi di Hubble. Crediti: NASA/GSFC/Laboratorio di immagini concettuali
Con questo livello di tecnologia e capacità a loro disposizione, i controllori di missione non vedono l'ora di raccogliere enormi quantità di dati sul cosmo. Nel corso della sua missione pianificata di 5 anni, WFIRST dovrebbe accumulare più di 20 petabyte di informazioni su migliaia di pianeti, miliardi di stelle e milioni di galassie. Questi dati verranno utilizzati per affrontare le questioni fondamentali del cosmo e delle leggi che lo governano.
Questi includono se l'espansione cosmica è dovuta a una forza misteriosa e invisibile (nota anche come Energia Oscura) o a una rottura di Relatività generale su scale cosmologiche; quando sono apparse le prime galassie nell'Universo e come si sono evolute da allora; e se i pianeti oltre il nostro Sistema Solare (pianeti extrasolari) abbiano o meno atmosfere sufficienti e le condizioni necessarie sulle loro superfici per supportare la vita.
Julianne Dalcanton, professore di astronomia presso l'Università di Washington, ha guidato il Tesoro pancromatico di Hubble Andromeda (PHAT) su cui si basano i dati simulati. Come lei spiegato , la combinazione delle capacità ultra teleobiettivo e super grandangolare di WFIRST (come dimostrato con la loro simulazione) ha il potenziale per essere rivoluzionaria:
“Il sondaggio PHAT di Andromeda è stato un enorme investimento di tempo, che ha richiesto un'attenta giustificazione e previdenza. Questa nuova simulazione mostra quanto potrebbe essere facile un'osservazione equivalente per WFIRST”.
Uno degli obiettivi principali di WFIRST è studiare l'espansione cosmica per determinare il ruolo svolto dall'Energia Oscura. Credito: NASA/GSFC
Una volta operativo, WFIRST trascorrerà una parte significativa del suo tempo a monitorare centinaia di migliaia di galassie distanti per esplosioni di supernova, che possono essere utilizzate per studiare l'energia oscura e l'espansione dell'Universo. Userà anche questo tempo per mappare le forme e le distribuzioni delle galassie al fine di comprendere meglio come si è evoluto l'Universo nei quasi 14 miliardi di anni dal Big Bang.
WFIRST monitorerà anche la luminosità di miliardi di stelle nella Via Lattea per essere alla ricerca di possibili eventi di microlenti. Questi si verificano quando i pianeti passano tra la loro stella e l'osservatore, amplificando temporaneamente la luce della stella. Grazie alla sua alta risoluzione, WFIRST dovrebbe rilevare molti esopianeti piccoli, distanti dalla loro stella e pianeti canaglia, svolgendo così un ruolo vitale nel completare il censimento degli esopianeti.
WFIRST svolgerà anche la funzione di dimostratore tecnologico trasportando un coronografo, uno strumento progettato per bloccare la luce di una stella in modo che i pianeti in orbita possano essere direttamente rappresentati e caratterizzati. In un altro primato, i dati raccolti da WFIRST saranno ad accesso aperto e immediatamente disponibili al pubblico. Secondo Dalcanton, questo è uno degli aspetti più importanti della missione.
'Migliaia di menti da tutto il mondo saranno in grado di pensare a quei dati e trovare nuovi modi per usarli', ha disse . 'È difficile prevedere cosa sbloccheranno i dati WFIRST, ma so che più persone li esamineranno, maggiore sarà il ritmo della scoperta'.
Un'illustrazione artistica dell'esopianeta HR8799e. Lo strumento GRAVITY dell'ESO sul suo Very Large Telescope Interferometer ha effettuato la prima osservazione ottica diretta di questo pianeta e della sua atmosfera. Credito: ESO/L. Calçada
Per finire, la missione WFIRST integrerà gli osservatori che sono già nello spazio. Questi includono la NASAHubblee ilTelescopio spaziale James Webb(che condurrà anche ampie indagini nel vicino infrarosso), così come quelle dell'ESA Euclidemissione – che misurerà la velocità con cui l'Universo si sta espandendo per determinare il ruolo svolto dalla Materia Oscura e dall'Energia Oscura.
Come Karoline Gilbert, una scienziata della missione WFIRST presso lo Space Telescope Science Institute (STSI) di Baltimora, nel Maryland, mettilo :
“Con cento volte il campo visivo di Hubble e la capacità di rilevare rapidamente il cielo, WFIRST sarà uno strumento di scoperta estremamente potente. Webb, che è 100 volte più sensibile e può vedere più in profondità nell'infrarosso, sarà in grado di osservare i rari oggetti astronomici scoperti da WFIRST con dettagli squisiti. Nel frattempo, Hubble continuerà a fornire una visione unica della luce ottica e ultravioletta emessa dagli oggetti che WFIRST scopre, e Webb continua'.
Il 2020 si preannuncia essere un momento molto emozionante per gli astronomi e gli appassionati di esplorazione spaziale. A parte i telescopi terrestri e spaziali di prossima generazione che entreranno in servizio, una serie di missioni sono destinate alla Luna, a Marte e al Sistema Solare esterno. Se i misteri dell'Universo e tutto ciò che si trova al suo interno possono essere paragonati a una cipolla, allora molti strati saranno sicuramente rimossi in questo decennio!
L'immagine simulata viene presentata al 235° incontro dell'American Astronomical Society a Honolulu, Hawaii.
Ulteriori letture: Sito Hubble della NASA