Imagine uma frota de 100 telescópios espaciais Hubble, implantado em uma matriz estratégica em forma de invasor do espaço a um milhão de milhas da Terra, varrendo o universo em alta velocidade.

Com o Wide Field Infrared Survey Telescope da NASA, programado para lançamento em meados da década de 2020, esta visão (efetivamente) se tornará realidade.

O WFIRST irá capturar o equivalente a 100 imagens de alta resolução do Hubble em uma única foto, imaginando grandes áreas do céu 1, 000 vezes mais rápido que o Hubble. Em vários meses, O WFIRST poderia pesquisar o céu em luz quase infravermelha - com a mesma quantidade de detalhes - que o Hubble fez em suas três décadas inteiras.

Elisa Quintana, WFIRST Vice-Cientista do Projeto de Comunicações no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, está confiante de que o WFIRST terá o poder de transformar a astrofísica. "Para responder a perguntas fundamentais como:quão comuns são planetas como os do nosso sistema solar? Como as galáxias se formam, evoluir, e interagir? Exatamente como - e por que - a taxa de expansão do universo mudou ao longo do tempo? Precisamos de uma ferramenta que nos dê uma visão ampla e detalhada do céu. O WFIRST será essa ferramenta. "

Embora o WFIRST ainda não tenha aberto seu amplo espaço, olhos perspicazes no universo, astrônomos já estão fazendo simulações para demonstrar o que será capaz de ver e planejar suas observações.

Esta imagem simulada de uma porção de nossa galáxia vizinha, Andrômeda (M31), fornece uma visualização da vasta extensão e dos detalhes finos que podem ser cobertos com apenas uma ponta do WFIRST. Usando informações coletadas de centenas de observações do Hubble, a imagem simulada cobre uma faixa de aproximadamente 34, 000 anos-luz de diâmetro, mostrando a luz vermelha e infravermelha de mais de 50 milhões de estrelas individuais detectáveis ​​com o WFIRST.

Embora possa parecer um arranjo um tanto aleatório de 18 imagens separadas, a simulação realmente representa um único tiro. Dezoito detectores quadrados, 4.096 por 4.096 pixels cada, compõem o Wide Field Instrument (WFI) do WFIRST e dá ao telescópio sua janela única para o espaço.

A cada apontar, O WFIRST cobrirá uma área cerca de 1⅓ vezes a da Lua cheia. Por comparação, cada imagem infravermelha individual do Hubble cobre uma área inferior a 1% da Lua cheia.

As vantagens da velocidade

O WFIRST foi projetado para coletar os grandes volumes de dados necessários para lidar com questões essenciais em uma ampla gama de tópicos, incluindo energia escura, exoplanetas, e astrofísica geral, abrangendo desde nosso sistema solar até as galáxias mais distantes do universo observável. Ao longo de sua vida útil planejada de 5 anos, Espera-se que o WFIRST acumule mais de 20 petabytes de informações em milhares de planetas, bilhões de estrelas, milhões de galáxias, e as forças fundamentais que governam o cosmos.

Para astrônomos como Ben Williams, da Universidade de Washington em Seattle, quem gerou o conjunto de dados simulado para esta imagem, O WFIRST proporcionará uma oportunidade valiosa para compreender grandes objetos próximos, como Andromeda, cuja imagem é extremamente demorada porque ocupam uma grande parte do céu.

"Passamos as últimas décadas obtendo imagens em alta resolução em pequenas partes de galáxias próximas. Com o Hubble, você obtém esses vislumbres realmente tentadores de sistemas próximos muito complexos. Com o WFIRST, de repente, você pode cobrir tudo sem perder muito tempo, "Williams disse.

A capacidade de criar imagens de uma área tão grande fornecerá aos astrônomos um contexto importante para entender como as estrelas se formam e como as galáxias mudam com o tempo. Williams explicou que com um amplo campo, "você obtém as estrelas individuais, você obtém as estruturas em que vivem, e as estruturas que os cercam em seu ambiente. "

Julianne Dalcanton, da Universidade de Washington, que liderou o programa Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) no qual os dados simulados se baseiam, também acredita que a combinação das capacidades de ultra-telefoto e super grande angular do WFIRST será inovadora. "A pesquisa PHAT de Andrômeda foi um tremendo investimento de tempo, exigindo justificação cuidadosa e premeditação. Esta nova simulação mostra como uma observação equivalente poderia ser fácil para o WFIRST. "O WFIRST conseguiu inspecionar Andrômeda quase 1, 500 vezes mais rápido que o Hubble, construindo um panorama do disco principal da galáxia em apenas algumas horas.

A extraordinária velocidade de levantamento do WFIRST é resultado de seu amplo campo de visão, sua agilidade, e sua órbita. Williams explicou que, ao cobrir mais área em um campo e ser capaz de trocar de campo mais rapidamente, "você está evitando todas as sobrecargas associadas ao reposicionamento do telescópio tantas vezes." Além disso, A órbita do WFIRST a um milhão de milhas fornecerá uma visão geralmente desobstruída pela Terra. Embora o Hubble muitas vezes seja capaz de coletar dados durante apenas metade de sua órbita baixa da Terra a 350 milhas de altitude, O WFIRST será capaz de observar mais ou menos continuamente.

Programas de pesquisa principais

Porque ele pode coletar tantos dados detalhados tão rapidamente, O WFIRST é ideal para grandes levantamentos. Uma parte significativa da missão será dedicada ao monitoramento de centenas de milhares de galáxias distantes para explosões de supernovas, que pode ser usado para estudar a energia escura e a expansão do universo. Outro programa importante envolverá o mapeamento das formas e distribuição das galáxias, a fim de compreender melhor como o universo - incluindo galáxias, matéria escura, e energia escura - evoluiu nos últimos 13+ bilhões de anos.

O WFIRST também terá um papel importante no censo de exoplanetas. Ao monitorar o brilho de bilhões de estrelas na Via Láctea, os astrônomos esperam capturar milhares de eventos de microlente - ligeiros aumentos no brilho que ocorrem quando um planeta passa entre o telescópio e uma estrela distante. A capacidade do WFIRST de detectar planetas que são relativamente pequenos ou distantes de suas próprias estrelas, bem como planetas invasores, que não orbitam nenhuma estrela - ajudará a preencher as principais lacunas em nosso conhecimento dos planetas além do nosso sistema solar. Embora a microlente não nos dê a capacidade de ver os exoplanetas diretamente, WFIRST também carregará um coronógrafo, um instrumento de demonstração de tecnologia projetado para bloquear a luz cegante das estrelas para tornar possível a imagem direta e a caracterização de planetas em órbita.

Essas grandes pesquisas também devem revelar o inesperado:estranho, fenômenos transitórios que nunca antes foram observados. "Se você cobrir muito o céu, você vai encontrar essas coisas raras, "explicou Williams.

Dados de acesso aberto

Ampliando ainda mais seu impacto potencial, todos os dados coletados pelo WFIRST serão não proprietários e imediatamente disponíveis ao público. Dalcanton ressaltou a importância deste aspecto da missão:"Milhares de mentes em todo o mundo serão capazes de pensar sobre esses dados e descobrir novas maneiras de usá-los. É difícil prever o que os dados WFIRST irão desbloquear, mas sei que quanto mais gente olha para ele, quanto maior o ritmo de descoberta. "

Complementando outros Observatórios

A combinação de talentos do WFIRST será um complemento valioso para os de outros observatórios, incluindo o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb. "Com cem vezes o campo de visão do Hubble, e a capacidade de pesquisar rapidamente o céu, WFIRST será uma ferramenta de descoberta extremamente poderosa, "explicou Karoline Gilbert, Cientista da missão WFIRST no Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. "Webb, que é 100 vezes mais sensível e pode ver mais profundamente no infravermelho, será capaz de observar os raros objetos astronômicos descobertos pelo WFIRST em detalhes requintados. Enquanto isso, O Hubble continuará a fornecer uma visão única da luz óptica e ultravioleta emitida pelos objetos que o WFIRST descobre, e Webb dá continuidade. "

A imagem simulada está sendo apresentada no 235º encontro da American Astronomical Society em Honolulu, Havaí.