Kui kosmosesse kulub 2025. aastal, Laivälja infrapuna-uuringuteleskoop (WFIRST) on kõige võimsam vaatluskeskus, mis eales kasutusele võetud, aujärje järel Hubble ja Spitzer kosmoseteleskoobid. Tuginedes ainulaadsele suure eraldusvõimega laia vaateväljaga kombinatsioonile, suudab WFIRST jäädvustada 100 Hubble-kvaliteediga pildid ühe võttega ja jälgige öötaeva 1000-kordse kiirusega.
Selle silmapaistva sündmuse ettevalmistamiseks on NASA Goddardi kosmoselennukeskuse astronoomid korraldanud simulatsioone, et näidata, mida WFIRST näeb, et nad saaksid oma vaatlusi kavandada. Vaatajatele eelvaate saamiseks selle väljanägemise kohta on NASA Goddardi kosmoselennukeskus jaganud videot, mis simuleerib WFIRSTi, kes viib läbi naabruses asuva Andromeda galaktika (M31) uuringut.
Simulatsioon, mida sel nädalal esitleti Ameerika astronoomiaühingu (ASS) 235. koosolekul Honululus, tugineb Hubble Andromeda sadade vaatluste jooksul. Nii annab simulatsioon vaatajatele eelvaate tohutult avarusest ja peenetest detailidest, mida WFIRST suudab pakkuda vaid ühe pildiga.
Simuleeritud võte hõlmab ruumi piirkonda, mille mõõtmed on 34 000 valgusaastat, ja see näitab üle 50 miljoni üksiku tähe punast ja infrapunavalgust. Sellise pildivõimsuse abil saaks WFIRST mõne kuu jooksul uurida nii suurt osa taevast lähi-infrapunaspektris kui Hubble kolme aastakümne jooksul - ja seda sama detailselt.
NASA Goddardi kosmoselennukeskuse WFIRSTi asetäitja kommunikatsiooni alal WFIRSTi kommunikatsiooniteadlane Elisa Quintana on kindel, et WFIRST viib astrofüüsika revolutsioonini. Nagu ta väitis NASA hiljutises pressiteates:
“Et vastata sellistele põhiküsimustele nagu: Kui tavalised on meie päikesesüsteemi planeedid? Kuidas galaktikad moodustuvad, arenevad ja suhestuvad? Kuidas ja miks on universumi laienemiskiirus aja jooksul muutunud? Vajame tööriista, mis annab meile nii avara kui ka üksikasjaliku taevavaate. WFIRST on see tööriist. ”
Simulatsioonis näidatud 18 pilti tähistavad täpselt seda, mida WFIRST näeb iga osutamise ja pildi tegemise korral. Selle 18 detektoriga, millest igaüks mõõdab 4096 x 4096 pikslit, katab WFIRST pindala umbes 1? korda rohkem kui täiskuu iga suunaga - arvestades, et üksikud Hubble'i pildid katavad ala, mis on väiksem kui 1% täiskuu pindalast.
Lisaks oma pildistamisvõimalustele on ka WFIRSTi pakutav erakordne vaatluskiirus, mis on selle laia vaatevälja tulemus. Võimaldades jälgida ühe suunaga suuremat ala ja kiiresti ühelt põllult teisele üle minna, ei pea missioonimeeskond iga kord, kui tahetakse uut põldu üle vaadata, läbima töömahukat ümberpaigutamise protsessi.
Teine tegur on orbiit, mille WFIRST hõivab, mis annab ülevaate ruumist, mida Maa üldjuhul takistab. Arvestades, et HubbleLigikaudne 560 km (350 miili) maapõhine orbiit tähendas, et see suutis sageli koguda andmeid ainult poole oma orbitaalperioodist. WFIRST asub laias orbiidil umbes 1,6 miljoni km (1 miljon miili). . Selle vahemaa tagant on ta võimeline jälgima peaaegu pidevalt.
Selle pildi simuleeritud andmekogumi genereerimise eest vastutas Seattle'is Washingtoni ülikooli astronoom Ben Williams. Nagu ta selgitas, pakub WFIRST väärtusliku võimaluse mõista suuri läheduses asuvaid objekte, nagu Andromeda, mille pildistamine on muidu eriti aeganõudev, kuna nad võtavad nii suure osa taevast:
„Oleme viimased paarkümmend aastat veetnud lähedal asuvate galaktikate väikestes osades suure eraldusvõimega pilte. Hubble'i abil saate need väga keerulised pilgud väga keerukatele läheduses asuvatele süsteemidele. WFIRSTi abil saate äkki katta kogu asja ilma palju aega kulutamata. ”
Põhimõtteliselt pakub nii suure ala piltide jäädvustamise võimalus astronoomidele konteksti, mida nad vajavad, et mõista, kuidas tähed moodustuvad ja kuidas galaktikad aja jooksul muutuvad. Põhimõtteliselt võimaldab lai vaateväli astronoomidel uurida mitte ainult üksikuid tähti või galaktikaid, vaid ka nende asustatud struktuure ja ümbritsevat keskkonda.
Selle tehnilise taseme ja võimaluste piires loodavad missioonikontrolörid koguda kosmose kohta tohutul hulgal andmeid. 5-aastase kavandatud missiooni jooksul loodetakse WFIRSTil koguda rohkem kui 20 petabaiti teavet tuhandete planeetide, miljardite tähtede ja miljonite galaktikate kohta. Neid andmeid kasutatakse kosmose ja seda reguleerivate seaduste põhiküsimuste lahendamiseks.
Nende hulka kuulub see, kas kosmiline laienemine on tingitud salapärasest, nähtamatust jõust (aka Dark Energy) või üldise relatiivsuse purunemisest kosmoloogilistel skaaladel; millal ilmusid universumis esimesed galaktikad ja kuidas nad sellest ajast alates on arenenud; ja kas meie päikesesüsteemist kaugemal asuvatel planeetidel (ekstrasolaarsed planeedid) on elukeskkonna toetamiseks piisav atmosfäär ja vajalikud tingimused.
Washingtoni ülikooli astronoomiaprofessor Julianne Dalcanton juhtis Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) programmi, millel simuleeritud andmed põhinevad. Nagu ta selgitas, on WFIRSTi ultratelefoto ja ülikiire lainurga võimaluste (nagu nende simulatsiooni abil näidatud) kombinatsioon võib olla murranguline:
„Andromeeda PHAT-uuring oli ajaliselt tohutu investeering, mis nõudis hoolikat põhjendamist ja läbimõeldust. See uus simulatsioon näitab, kui lihtne võiks samaväärne vaatlus olla WFIRSTi jaoks. ”
Kui see on tööle hakanud, veedab WFIRST märkimisväärse osa oma ajast sadade tuhandete kaugete galaktikate jälgimisel supernoova plahvatuste jaoks, mida saab kasutada tumeenergia ja Universumi laienemise uurimiseks. Seda aega kasutatakse ka galaktikate kuju ja jaotuse kaardistamiseks, et paremini mõista, kuidas Universum on arenenud Suurest Paugust möödunud ligi 14 miljardi aasta jooksul.
WFIRST jälgib ka Linnutee miljardite tähtede heledust, et olla võimalikel mikrolennuüritustel. Need tekivad siis, kui planeedid läbivad oma tähe ja vaatleja vahel, võimendades ajutiselt tähe valgust. Kõrgresolutsiooniga WFIRST peaks eeldatavasti avastama paljusid eksoplaneete, mis on väikesed, kaugel nende tähest ja petturitest planeetidest - mängides seega üliolulist rolli eksoplaneetide loenduse lõpuleviimisel.
WFIRST täidab ka tehnoloogia tutvustajana koronagraafi - vahendit, mis on kavandatud blokeerima tähe valgust, nii et seda tiirlevatel planeetidel oleks võimalik otse kuvada ja neid iseloomustada. Teises osas on WFIRSTi kogutud andmed avatud juurdepääsuga ja üldsusele kohe kättesaadavad. Dalcantoni sõnul on see missiooni üks olulisemaid aspekte.
"Tuhanded mõtted kogu maailmast saavad nende andmete üle järele mõelda ja pakkuda välja uusi võimalusi nende kasutamiseks," ütles ta. "WFIRSTi andmete lahtiütlemist on raske ette näha, kuid ma tean, et mida rohkem inimesi seda vaatame, seda kiirem on avastamiskiirus."
Kõigele lisaks täiendab WFIRST-missioon juba kosmoses asuvaid vaatluskeskusi. Nende hulka kuulub NASA Hubble ja James Webbi kosmoseteleskoop (mis viib läbi ka ulatuslikke uuringuid lähi-infrapunas) ja ka ESA-sid Euclid missioon - mille abil mõõdetakse kiirust, millega Universum laieneb, et teha kindlaks roll, mida mängivad tumedad ained ja tume energia.
Nagu ütles Marylandis Baltimore'is kosmoseteleskoobi teadusinstituudi (STSI) WFIRST-i missiooniteadlane Karoline Gilbert:
„Kui Hubble'i vaateväli on sada korda suurem ja võime kiiresti taevast mõõta, on WFIRST äärmiselt võimas avastusvahend. Webb, mis on 100 korda tundlikum ja näeb sügavamalt infrapunakiirgust, suudab WFIRSTi avastatud haruldasi astronoomilisi objekte jälgida oivaliselt. Samal ajal jätkab Hubble ainulaadse ülevaate optilist ja ultraviolettvalgust, mida eraldavad objektid, mida WFIRST avastab ja Webb jälgib. "
2020. aastad on kujunemas väga põnevaks ajaks astronoomidele ja kosmoseuuringute entusiastidele. Lisaks järgmise põlvkonna maapealsetele ja kosmoseteleskoopidele, mis kasutusele võetakse, on mitmed missioonid ette nähtud Kuule, Marsile ja Päikesesüsteemi välimisse suunda. Kui Universumi saladusi ja kõike seda, mis selles peitub, saab võrrelda sibulaga, siis kooritakse sel kümnendil kindlasti mitu kihti tagasi!
Simuleeritud pilti esitletakse Ameerika astronoomiaühingu 235. koosolekul Honolulus, Hawaiil.
