NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), gepland voor lancering in het midden van de jaren 2020, zal enorme kosmische panorama's creëren. Hen gebruiken, astronomen zullen alles onderzoeken, van ons zonnestelsel tot de rand van het waarneembare heelal, inclusief planeten in onze melkweg en de aard van donkere energie.

Hoewel het vaak wordt vergeleken met de Hubble-ruimtetelescoop, die deze week 30 jaar wordt, WFIRST zal de kosmos op een unieke en complementaire manier bestuderen.

"WFIRST zal ongelooflijke wetenschappelijke vooruitgang mogelijk maken over een breed scala aan onderwerpen, van stellaire populaties en verre planeten tot donkere energie en de structuur van sterrenstelsels, " zei Ken Carpenter, de WFIRST grondsysteem projectwetenschapper en Hubble operations projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Hubble heeft enorm bijgedragen aan ons begrip op deze gebieden, maar WFIRST zal ons vooruit stuwen door veel meer objecten in de lucht te bestuderen."

Dertig jaar na de lancering, Hubble blijft ons verbluffende, gedetailleerde beelden van het heelal. Wanneer WFIRST zijn ogen opent voor de kosmos, het zal veel grotere afbeeldingen genereren terwijl het overeenkomt met de scherpe infraroodresolutie van Hubble.

Hubble voegt iets toe aan ons beeld van het universum op manieren die WFIRST niet kan door ultraviolet zicht te gebruiken dat de details met hoge resolutie vastlegt, en door meer gespecialiseerde functies te bieden voor een diepgaande studie van het licht dat door individuele objecten wordt uitgestraald. WFIRST biedt een meer algemene mogelijkheid om grote gebieden op zichtbare en infrarode golflengten te bestrijken.

Elk WFIRST-beeld zal een stukje van de lucht vastleggen dat groter is dan de schijnbare grootte van een volle maan. Hubble's grootste blootstelling, genomen met zijn geavanceerde camera voor enquêtes, zijn bijna 100 keer kleiner. Gedurende de eerste vijf jaar van waarnemingen, WFIRST zal meer dan 50 keer zoveel lucht in beeld brengen als Hubble tot nu toe in 30 jaar tijd heeft bedekt.

Aangezien de kwaliteit hetzelfde zal zijn, WFIRST zal functioneren als een vloot van 100 Hubbles die synchroon werken. Het grote gezichtsveld stelt WFIRST in staat om ingrijpende kosmische onderzoeken uit te voeren die honderden jaren zouden duren met Hubble. Wetenschappers zullen deze onderzoeken gebruiken om enkele van de meest dwingende mysteries in het universum te bestuderen, inclusief donkere energie - een vreemde kracht die de uitdijing van het universum versnelt.

Hubble speelde een belangrijke rol bij het ontdekken van donkere energie. In 1998, astronomen hebben gemeten hoe snel het heelal uitdijt door op de grond gebaseerde telescopen te gebruiken om relatief nabije exploderende sterren te bestuderen, supernova's genoemd. Ze deden de verrassende ontdekking dat de uitdijing van het heelal versnelt. Astronomen die Hubble gebruikten, bevestigden dit resultaat door supernova's over een langere periode te meten. De gegevens toonden aan dat, hoewel de uitdijing van het universum gedurende het grootste deel van de kosmische geschiedenis aan het vertragen was, het begon een paar miljard jaar geleden te versnellen.

Wetenschappers hebben sindsdien vastgesteld dat wat deze versnelling ook veroorzaakt, momenteel ongeveer 68% uitmaakt van de totale materie en energie in het universum, maar tot nu toe weten we er niet veel meer van. Het blootleggen van de aard en de rol van donkere energie zal een van de belangrijkste doelen van WFIRST zijn. Wetenschappers zullen drie onderzoeken gebruiken om de puzzel met donkere energie vanuit verschillende hoeken te onderzoeken, inclusief een overzicht van een belangrijk type supernova, voortbouwend op de waarnemingen die hebben geleid tot de ontdekking van donkere energie. De twee grote gebiedsonderzoeken van de missie zullen de vormen van honderden miljoenen sterrenstelsels meten en de afstanden tot tientallen miljoenen vinden. Hierdoor worden de groothoekbeelden van WFIRST omgezet in 3D-kaarten die de uitdijing van het heelal en de groei van sterrenstelsels daarin meten.

WFIRST zal ons helpen begrijpen hoe donkere energie de uitdijing van het universum in het verleden heeft beïnvloed, die licht zal werpen op hoe het de toekomst van de kosmos kan beïnvloeden.

Een nieuwe reeks ogen op het universum

Terwijl Hubble de kosmos in infrarood bekijkt, zichtbaar en ultraviolet licht, WFIRST zal worden afgestemd om een ​​iets groter bereik van infrarood licht te zien dan Hubble kan waarnemen. Door meer van het lichtspectrum te detecteren, kan Hubble een uitgebreider beeld creëren van veel processen die aan het werk zijn in individuele objecten in de kosmos. WFIRST is speciaal ontworpen om de infraroodwaarnemingen van Hubble uit te breiden, omdat het uitvoeren van enorme onderzoeken van het infrarode heelal ons grote aantallen kosmische objecten en subtielere processen zal laten zien in gebieden in de ruimte die anders moeilijk of onmogelijk te zien zouden zijn.

WFIRST zal helpen bij het ontrafelen van mysteries rond donkere energie en de evolutie van sterrenstelsels door over enorme delen van het universum te turen - zelfs verder dan Hubble kan zien. Deze studies vereisen nauwkeurige infraroodwaarnemingen omdat licht verschuift naar langere golflengten, van ultraviolet en zichtbaar naar infrarood, als het reist over enorme astronomische afstanden als gevolg van de uitbreiding van de ruimte.

De infraroodmogelijkheden van WFIRST zullen ook een nieuwe kijk bieden op objecten die zich dichter bij huis bevinden. Het hart van ons Melkwegstelsel is dichtbevolkt met rijke doelen, maar gehuld in stof dat zichtbaar licht verduistert. Als een infraroodtelescoop, WFIRST zal in wezen een hittezichtbril gebruiken om dwars door het stof te kijken, geeft ons een nieuwe kijk op de innerlijke werking van de melkweg.

Dankzij deze waarnemingen kunnen astronomen de evolutie van sterren bestuderen:de geboorten, leven en dood van sterren. WFIRST zal ook onze inventaris van exoplaneten uitbreiden - planeten buiten ons zonnestelsel - door duizenden werelden te onthullen waarvan astronomen verwachten dat ze heel anders zullen zijn dan de meeste van de 4, 100 nu bekend. De meeste van de momenteel bekende exoplaneten bevinden zich ofwel heel dicht bij hun gastheersterren, of grote planeten die verder weg draaien. Hubble heeft enkele van deze planeten rechtstreeks waargenomen met behulp van coronagrafen, die de schittering van sterren blokkeren. WFIRST zal voortbouwen op die technologie om een ​​actieve coronagraaf te maken die veel beter is in het onderdrukken van sterrenlicht - een demonstratie van technologie die, wanneer verder gevorderd, toekomstige ruimtetelescopen in staat zullen stellen exoplaneten ter grootte van de aarde in beeld te brengen.

Inspelen op kosmische zeldzaamheden

Wetenschappers zullen ook de kosmische onderzoeken van WFIRST gebruiken om enorme monsters te verkrijgen van enkele van de meest extreme objecten in het universum, inclusief quasars - actieve sterrenstelsels met superheldere centra. Door hun locaties te lokaliseren, kunnen Hubble en andere telescopen follow-up geven voor gedetailleerde observaties. Deze onderzoeken zullen astronomen in staat stellen de geschiedenis van de groei van sterrenstelsels en de evolutie van het universum samen te voegen.

Om deze onderzoeken mogelijk te maken, WFIRST zal veel verder van de aarde opereren dan Hubble. Terwijl Hubble ongeveer 340 mijl boven ons draait, WFIRST zal omstreeks 930 gevestigd zijn, 000 mijl (1,5 miljoen km) verwijderd van de aarde in de richting tegenover de zon. Op deze bijzondere plek in de ruimte, het tweede Zon-Aarde Lagrange-punt genoemd, of L2, zwaartekrachten van de zon en de aarde in evenwicht houden om ruimtevaartuigen in relatief stabiele banen te houden.

In de buurt van L2, WFIRST zal synchroon met de aarde rond de zon draaien, een zonnescherm gebruiken om zonlicht te blokkeren en het ruimtevaartuig koel te houden. Omdat infrarood licht warmtestraling is, als WFIRST wordt opgewarmd door straling van de aarde, de zon of zelfs zijn eigen instrumenten, het zal de infraroodsensoren overweldigen. Vanaf dit uitkijkpunt, WFIRST kan grote delen van de lucht soepel gedurende lange tijd bekijken.

Enorme wandtapijten

Om zoveel mogelijk licht te verzamelen, telescopen hebben grote primaire spiegels nodig. Aangezien zowel WFIRST als Hubble een primaire spiegel hebben die 2,4 meter (7,9 voet) breed is, ze verzamelen dezelfde hoeveelheid licht. Terwijl dezelfde grootte, De spiegel van WFIRST weegt slechts een vierde van die van Hubble dankzij technologische vooruitgang.

Met de vergelijkbare lichtcollectie van Hubble, resolutie en een overlap in infraroodmogelijkheden, het kan helpen bij het stellen van verwachtingen voor WFIRST. Bijvoorbeeld, Hubble maakte een panoramisch beeld van ons naburige Andromeda-sterrenstelsel als onderdeel van het Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT)-programma. Wetenschappers hebben de PHAT-afbeelding samengesteld uit 7, 398 opnames genomen in de loop van drie jaar. WFIRST zou Hubble's PHAT-afbeelding meer dan 1 kunnen repliceren 000 keer sneller. Dit type observatie zal onthullen hoe sterren in de loop van de tijd veranderen en de melkweg waarin ze zich bevinden beïnvloeden.

zoals Hubble, WFIRST zal ook een General Observer-programma aanbieden om de astronomische gemeenschap te ondersteunen, waardoor wetenschappers kunnen profiteren van de unieke mogelijkheden van de missie door nieuwe, competitief geselecteerde waarnemingen. Net als bij Hubble, het nastreven van onderzoeken die voor de lancering niet eens zijn overwogen, zal waarschijnlijk de belangrijkste erfenis worden van de WFIRST-missie. De hele schat aan WFIRST-gegevens zal binnen enkele dagen na opname openbaar beschikbaar zijn - een primeur voor een vlaggenschipmissie van NASA. WFIRST zal een robuust archiefonderzoeksprogramma hebben om wetenschappers in staat te stellen ten volle te profiteren van deze enorme datasets.

WFIRST profiteert van nog eens 30 jaar belangrijke technologische vooruitgang, Hubble zal echter ons begrip van het universum blijven veranderen. In de komende jaren, De enorme infrarood-onderzoeken van WFIRST zullen interessante doelen aan het licht brengen voor follow-up door andere missies. Hubble kan de doelen in extra golflengten van licht bekijken en zal het enige beeld met hoge resolutie van het ultraviolette universum bieden. De James Webb-ruimtetelescoop kan met zijn hoge resolutie gedetailleerde waarnemingen doen die zelfs verder gaan in het infrarood. ingezoomd in beeld. Het combineren van de bevindingen van de WFIRST met die van Hubble en Webb zou een revolutie teweeg kunnen brengen in ons begrip in een groot aantal kosmische bezigheden.

"De onderzoeken van WFIRST vereisen niet dat we precies weten waar en wanneer we moeten kijken om opwindende ontdekkingen te doen - we zullen niet beperkt zijn tot het kijken onder de kosmische lantaarnpaal, " zei Julie McEnery van Goddard, de WFIRST plaatsvervangend projectwetenschapper. "De missie zal de schijnwerpers aandoen, zodat we het universum op een geheel nieuwe manier kunnen verkennen."