A NASA está começando a projetar sua próxima grande missão astrofísica, um telescópio espacial que fornecerá a maior imagem do universo já vista com a mesma profundidade e clareza que o Telescópio Espacial Hubble.

Programado para lançamento em meados da década de 2020, o Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) funcionará como o primo de olhos arregalados do Hubble. Embora sejam tão sensíveis quanto as câmeras do Hubble, O Wide Field Instrument de 300 megapixels do WFIRST irá gerar imagens de uma área do céu 100 vezes maior. Isso significa que uma única imagem WFIRST conterá o detalhe equivalente a 100 imagens do Hubble.

"Uma foto do Hubble é um belo pôster na parede, enquanto uma imagem WFIRST cobrirá toda a parede de sua casa, "disse David Spergel, co-presidente do grupo de trabalho científico WFIRST e professor de astronomia Charles A. Young da Universidade de Princeton em Nova Jersey.

O amplo campo de visão da missão permitirá que ela gere grandes imagens do universo nunca antes vistas, que ajudará os astrônomos a explorar alguns dos maiores mistérios do cosmos, incluindo porque a expansão do universo parece estar se acelerando. Uma possível explicação para essa aceleração é a energia escura, uma pressão inexplicável que atualmente representa 68% do conteúdo total do cosmos e pode ter mudado ao longo da história do universo. Outra possibilidade é que essa aparente aceleração cósmica aponta para o colapso da teoria geral da relatividade de Einstein em grandes áreas do universo. O WFIRST terá o poder de testar essas duas idéias.

Para aprender mais sobre a energia escura, O WFIRST usará seu poderoso espelho de 2,4 metros e instrumento de campo amplo para fazer duas coisas:mapear como a matéria está estruturada e distribuída por todo o cosmos e medir como o universo se expandiu ao longo do tempo. No processo, a missão vai estudar galáxias ao longo do tempo cósmico, do presente até quando o universo tinha apenas meio bilhão de anos, ou cerca de 4 por cento de sua idade atual.

"Para entender como o universo evoluiu de um ambiente quente, gás uniforme em estrelas, planetas, e pessoas, precisamos estudar o início desse processo, olhando para os primeiros dias do universo, "disse o cientista do projeto WFIRST Jeffrey Kruk no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Aprendemos muito com outras pesquisas de área ampla, mas o WFIRST será o mais sensível e nos dará nossa visão mais distante no tempo. "

O WFIRST fará isso por meio de várias estratégias de observação, incluindo pesquisas de estrelas em explosão chamadas supernovas e aglomerados de galáxias, e mapear a distribuição das galáxias em três dimensões. Medir o brilho e as distâncias das supernovas forneceu a primeira evidência da presença de energia escura. O WFIRST estenderá esses estudos a distâncias maiores para medir como a influência da energia escura aumentou ao longo do tempo.

O WFIRST medirá distâncias precisas até aglomerados de galáxias para mapear como eles cresceram ao longo do tempo. A missão também identificará as distâncias a milhões de galáxias medindo como sua luz se torna mais vermelha em distâncias maiores, um fenômeno chamado redshift. Quanto mais longe está uma galáxia, quanto mais vermelha sua luz aparece quando a vemos. Mapear as posições 3-D das galáxias permitirá aos astrônomos medir como a distribuição das galáxias mudou ao longo do tempo, fornecendo outra medida de como a energia escura afetou o cosmos.

O Wide Field Instrument também permitirá ao WFIRST medir a matéria em centenas de milhões de galáxias distantes por meio de um fenômeno ditado pela teoria da relatividade de Einstein. Objetos enormes, como galáxias, curvam o espaço-tempo de uma forma que desvia a luz que passa perto deles, criando um distorcido, visão ampliada de galáxias distantes atrás deles. Usando este efeito de lupa, chamado de lente gravitacional fraca, O WFIRST irá pintar um quadro amplo de como a matéria é estruturada em todo o universo, permitindo que os cientistas testem a física que rege sua montagem.

O WFIRST pode usar este mesmo fenômeno de curvatura da luz para estudar planetas além do nosso sistema solar, conhecidos como exoplanetas. Em um processo chamado microlente, uma estrela em primeiro plano em nossa galáxia atua como a lente. Quando seu movimento se alinha aleatoriamente com uma estrela de fundo distante, a lente aumenta, ilumina e distorce a estrela de fundo. À medida que a estrela em lente flutua ao longo de sua órbita ao redor da galáxia e o alinhamento muda, o mesmo acontece com o brilho aparente da estrela. O padrão preciso dessas mudanças pode revelar planetas orbitando a estrela de lente porque os próprios planetas servem como lentes gravitacionais em miniatura. Esses alinhamentos devem ser precisos e durar apenas algumas horas.

A pesquisa de microlente do WFIRST irá monitorar 100 milhões de estrelas por centenas de dias e deve encontrar cerca de 2, 500 planetas, com um número significativo de planetas rochosos dentro e além da região onde pode existir água líquida. Este método de detecção de planetas é sensível o suficiente para encontrar planetas menores que Marte, e revelará planetas orbitando suas estrelas hospedeiras a distâncias que vão de mais perto de Vênus a além de Plutão.

Esses resultados farão do WFIRST um companheiro ideal para missões como o Kepler da NASA e o próximo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), que são mais adequados para encontrar planetas maiores orbitando mais perto de suas estrelas hospedeiras. Juntos, as descobertas dessas três missões ajudarão a completar o censo dos planetas além do nosso sistema solar, ajudando-nos a aprender como os planetas se formam e migram para sistemas como o nosso. Os dados combinados dessas missões fornecem uma visão dos planetas na área crítica conhecida como zona habitável, a distância orbital de uma estrela hospedeira que permitiria à superfície de um planeta abrigar água líquida - e potencialmente vida.

O WFIRST também contará com um instrumento de demonstração de tecnologia coronógrafo projetado para obter imagens de exoplanetas diretamente, bloqueando a luz de uma estrela, permitindo que os planetas muito mais fracos sejam observados. Como primeiro coronógrafo avançado da NASA no espaço, será 1, 000 vezes mais capaz do que qualquer voado anteriormente. Este é um passo fundamental para futuras missões de imagem direta que irão estudar planetas verdadeiramente semelhantes à Terra descobertos nas proximidades. O instrumento será capaz de criar imagens de planetas gigantes gasosos orbitando estrelas semelhantes ao Sol, permitindo que os cientistas os estudem de maneiras que não eram possíveis antes. Os cientistas esperam usar o coronógrafo para determinar propriedades importantes sobre esses planetas, como sua composição atmosférica.

O WFIRST servirá como uma ferramenta importante para a comunidade científica por meio de seu Observador Geral e programas de análise de dados de arquivo. Todos os dados WFIRST estarão publicamente disponíveis imediatamente após o processamento e entrega ao arquivo. Também, ao enviar propostas por meio do programa competitivo, cientistas de todo o mundo poderão usar o observatório para estudar o cosmos à sua maneira, desde os exoplanetas mais próximos até aglomerados de galáxias distantes.

A missão irá complementar outras missões que deverão operar na próxima década, notavelmente o Telescópio Espacial James Webb, programado para lançamento em 2019. Webb oferece uma visão detalhada de objetos raros e interessantes, enquanto o WFIRST dará uma olhada ampla no universo. O WFIRST também complementará os novos observatórios terrestres, como o Large Synoptic Survey Telescope (LSST) atualmente em desenvolvimento. Ao combinar dados de WFIRST e LSST, os cientistas serão capazes de ver o universo em nove comprimentos de onda diferentes, dados que fornecerão a visão grande angular mais detalhada do universo até o momento.

Ao ser pioneiro em uma série de tecnologias inovadoras, O WFIRST servirá como uma missão polivalente, fornecendo uma grande imagem do universo e nos ajudando a responder algumas das questões mais profundas da astrofísica, por exemplo, como o universo evoluiu para o que vemos hoje, seu destino final e se estamos sozinhos.

"Ao construir este telescópio, estamos possibilitando uma riqueza de ciência e a capacidade de responder a esses tipos de questões, "Spergel disse." É profundamente interessante não só para os cientistas, mas quem olha para o céu e se admira. "