Когда он выходит в космос в 2025 году, Инфракрасный широкоугольный телескоп (WFIRST) будет самой мощной обсерваторией, когда-либо развернутой, сменив почтенной кочка а также Spitzer космические телескопы. Опираясь на уникальную комбинацию высокого разрешения с широким полем зрения, WFIRST сможет захватить эквивалент 100 кочкакачество изображения с одного снимка и обзор ночного неба с 1000-кратной скоростью.
Готовясь к этому знаменательному событию, астрономы в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА проводили симуляции, чтобы продемонстрировать, что WFIRST сможет увидеть, чтобы они могли планировать свои наблюдения. Чтобы дать зрителям предварительный просмотр того, как это будет выглядеть, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА поделился видео, которое имитирует WFIRST, проводящий исследование соседней Галактики Андромеды (M31).
Моделирование, которое было представлено на этой неделе на 235-м заседании Американского астрономического общества (АСС) в Гонулулу, опирается на данные, полученные кочка на протяжении сотен наблюдений Андромеды. Таким образом, симуляция дает зрителям предварительный просмотр обширного пространства и мелких деталей, которые WFIRST может предоставить только с одним изображением.
Смоделированный снимок охватывает область пространства размером 34 000 световых лет и демонстрирует красный и инфракрасный свет более 50 миллионов отдельных звезд. С такой способностью визуализации WFIRST может за несколько месяцев обследовать большую часть неба в ближней инфракрасной области спектра, как это сделал Хаббл за три десятилетия - и с такой же детальностью.
Элиза Кинтана, заместитель научного сотрудника WFIRST по коммуникациям в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, уверена, что WFIRST приведет к революции в астрофизике. Как она заявила в недавнем пресс-релизе НАСА:
«Чтобы ответить на такие фундаментальные вопросы, как: Насколько распространены планеты, подобные планетам нашей Солнечной системы? Как образуются, развиваются и взаимодействуют галактики? Как именно - и почему - скорость расширения вселенной менялась со временем? Нам нужен инструмент, который может дать нам как широкий, так и детальный обзор неба. WFIRST будет таким инструментом ».
18 изображений, показанных в симуляции, представляют точное изображение того, что WFIRST увидит с каждым указанием и снимком изображения. С его 18 детекторами, каждый из которых имеет размеры 4096 x 4096 пикселей, WFIRST будет занимать площадь примерно 1? умножить на полнолуние с каждым указанием - тогда как отдельные изображения Хаббла покрывают площадь менее 1% площади полнолуния.
В дополнение к своим возможностям получения изображений, WFIRST также предлагает невероятную скорость съемки, которая является результатом его широкого поля зрения. Будучи способными контролировать большую область в одном направлении и быстро переключаться с одного поля на другое, команде миссии не придется проходить кропотливый процесс повторного назначения каждый раз, когда они хотят осмотреть новое поле.
Другим фактором является орбита, которую займёт WFIRST, которая даст представление о пространстве, которое обычно ничем не ограничено Землей. В то время как кочкаНизкая околоземная орбита (LEO) около 560 км (350 миль) означала, что ей часто удавалось собирать данные только за половину своего орбитального периода, WFIRST будет на широкой орбите около 1,6 млн. км (1 млн. миль) , На таком расстоянии он сможет вести наблюдения почти непрерывно.
Бен Уильямс, астроном из Вашингтонского университета в Сиэтле, отвечал за создание имитированного набора данных для этого изображения. Как он объяснил, WFIRST предоставит ценную возможность для понимания больших близлежащих объектов, таких как Андромеда, которые в противном случае чрезвычайно трудоемки для изображения, потому что они занимают такую большую часть неба:
«Мы провели последние пару десятилетий, получая изображения с высоким разрешением в небольших частях близлежащих галактик. С Хабблом вы получите эти действительно заманчивые проблески очень сложных соседних систем. С WFIRST вы вдруг можете охватить все это, не тратя много времени ».
По сути, способность снимать изображения такой большой области предоставит астрономам контекст, в котором они нуждаются, чтобы понять, как образуются звезды и как галактики изменяются со временем. По сути, широкое поле зрения позволит астрономам изучать не только отдельные звезды или галактики, но и структуры, которые они населяют, и окружающую среду.
Обладая таким уровнем технологий и возможностей, диспетчеры миссий с нетерпением ждут сбора огромных объемов данных о космосе. Ожидается, что в течение запланированной на 5 лет миссии WFIRST соберет более 20 петабайт информации о тысячах планет, миллиардах звезд и миллионах галактик. Эти данные будут использованы для решения фундаментальных вопросов космоса и законов, управляющих им.
Они включают в себя, является ли космическое расширение следствием таинственной, невидимой силы (иначе называемой Темной Энергией) или разрушением Общей Относительности в космологических масштабах; когда во Вселенной появились первые галактики и как они развивались с тех пор; и есть ли на планетах за пределами нашей Солнечной системы (внесолнечные планеты) достаточно атмосферы и необходимых условий на их поверхностях для поддержания жизни.
Джулианна Далкантон, профессор астрономии в Вашингтонском университете, руководила программой Панхроматического казначейства Хаббла Андромеды (PHAT), на которой основаны смоделированные данные. Как она объяснила, комбинация возможностей ультра-телеобъектива и сверхширокоугольных характеристик WFIRST (как продемонстрировано в их моделировании) может стать новаторской:
«PHAT-опрос Андромеды был огромным вложением времени, требующим тщательного обоснования и продуманного подхода. Это новое моделирование показывает, насколько простым может быть эквивалентное наблюдение для WFIRST ».
После запуска WFIRST потратит значительную часть своего времени на мониторинг сотен тысяч далеких галактик на предмет взрыва сверхновых, которые можно использовать для изучения темной энергии и расширения Вселенной. Он также будет использовать это время для картирования форм и распределений галактик, чтобы лучше понять, как развивалась Вселенная за почти 14 миллиардов лет после Большого взрыва.
WFIRST также будет следить за яркостью миллиардов звезд в Млечном Пути, чтобы быть в поиске возможных событий микролинзирования. Это происходит, когда планеты проходят между своей звездой и наблюдателем, временно усиливая свет звезды. Ожидается, что, получив высокое разрешение, WFIRST обнаружит множество малых экзопланет, удаленных от их звезд и планет-изгоев, что сыграет жизненно важную роль в завершении переписи экзопланет.
WFIRST также будет выступать в качестве демонстратора технологий, имея в своем распоряжении коронограф, инструмент, предназначенный для того, чтобы блокировать свет звезды так, чтобы планеты, вращающиеся вокруг нее, могли непосредственно отображаться и характеризоваться. Иными словами, данные, собранные WFIRST, будут иметь открытый доступ и будут сразу же доступны для общественности. По словам Далкантона, это один из самых важных аспектов миссии.
«Тысячи умов со всего мира смогут подумать об этих данных и придумать новые способы их использования», - сказала она. «Трудно предугадать, что откроют данные WFIRST, но я знаю, что чем больше людей будет на них смотреть, тем больше будет скорость открытия».
В довершение всего, миссия WFIRST дополнит обсерватории, которые уже находятся в космосе. К ним относятся НАСА кочка и Космический телескоп Джеймса Вебба (который также будет проводить обширные исследования в ближней инфракрасной области), а также ЕКА Евклид миссия - которая будет измерять скорость, с которой расширяется Вселенная, чтобы определить роль, которую играют Темная Материя и Темная энергия.
Как сказала Каролина Гилберт, научный сотрудник Миссии WFIRST в Научном институте космического телескопа (STSI) в Балтиморе, штат Мэриленд:
«Обладая сотней обзора Хаббла и возможностью быстрого обзора неба, WFIRST станет чрезвычайно мощным инструментом обнаружения. Уэбб, который в 100 раз более чувствителен и может видеть глубже в инфракрасном диапазоне, сможет наблюдать редкие астрономические объекты, обнаруженные WFIRST, в изысканных деталях. Между тем, Хаббл продолжит предоставлять уникальный обзор оптического и ультрафиолетового света, излучаемого объектами, которые обнаруживает WFIRST, и Уэбб следит за этим ».
2020-е годы обещают стать очень интересным временем для астрономов и энтузиастов освоения космоса. Помимо наземных и космических телескопов следующего поколения, которые будут введены в эксплуатацию, ряду миссий суждено отправиться на Луну, на Марс и во внешнюю Солнечную систему. Если тайны Вселенной и всего, что находится в ней, можно сравнить с луком, то в этом десятилетии наверняка откроются несколько слоев!
Смоделированное изображение представлено на 235-м заседании Американского астрономического общества в Гонолулу, Гавайи.
