Wide Field Infrared Survey Telescope da NASA (WFIRST), planejado para lançamento em meados da década de 2020, criará enormes panoramas cósmicos. Usando-os, astrônomos irão explorar tudo, desde nosso sistema solar até a borda do universo observável, incluindo planetas em toda a nossa galáxia e a natureza da energia escura.

Embora seja frequentemente comparado ao Telescópio Espacial Hubble, que completa 30 anos esta semana, O WFIRST estudará o cosmos de uma forma única e complementar.

"O WFIRST possibilitará um progresso científico incrível em uma ampla gama de tópicos, de populações estelares e planetas distantes à energia escura e a estrutura das galáxias, "disse Ken Carpenter, o cientista do projeto do sistema terrestre WFIRST e o cientista do projeto de operações do Hubble no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Hubble contribuiu enormemente para o nosso entendimento nessas áreas, mas o WFIRST nos impulsionará para a frente, estudando muito mais objetos no céu. "

Trinta anos após seu lançamento, Hubble continua a nos fornecer impressionantes, imagens detalhadas do universo. Quando o WFIRST abre seus olhos para o cosmos, ele irá gerar imagens muito maiores ao mesmo tempo em que corresponde à nítida resolução infravermelha do Hubble.

O Hubble adiciona à nossa imagem do universo de maneiras que o WFIRST não consegue ao usar a visão ultravioleta que captura os detalhes de alta resolução, e fornecendo recursos mais especializados para um estudo aprofundado da luz emitida por objetos individuais. O WFIRST oferece uma capacidade mais geral de cobertura de áreas amplas em comprimentos de onda visíveis e infravermelhos.

Cada imagem WFIRST irá capturar um pedaço do céu maior do que o tamanho aparente de uma lua cheia. As exposições mais amplas do Hubble, tirada com sua Câmera Avançada para Pesquisas, são quase 100 vezes menores. Nos primeiros cinco anos de observações, O WFIRST irá obter imagens 50 vezes mais do que o Hubble cobriu até agora em 30 anos.

Já que a qualidade será a mesma, O WFIRST funcionará como uma frota de 100 Hubbles operando em sincronia. Seu grande campo de visão permitirá ao WFIRST conduzir pesquisas cósmicas abrangentes que levariam centenas de anos usando o Hubble. Os cientistas usarão essas pesquisas para estudar alguns dos mistérios mais atraentes do universo, incluindo a energia escura - uma força estranha que está acelerando a expansão do universo.

O Hubble desempenhou um papel importante na descoberta da energia escura. Em 1998, astrônomos mediram a velocidade com que o universo está se expandindo usando telescópios terrestres para estudar estrelas explodindo relativamente próximas, chamados supernovas. Eles fizeram a surpreendente descoberta de que a expansão do universo está se acelerando. Astrônomos usando o Hubble confirmaram este resultado medindo supernovas por um longo período de tempo. Os dados demonstraram que, embora a expansão do universo estivesse diminuindo conforme o esperado ao longo da maior parte da história cósmica, começou a acelerar há alguns bilhões de anos.

Desde então, os cientistas determinaram que tudo o que está causando essa aceleração representa atualmente cerca de 68% da matéria e energia total do universo, mas até agora não sabemos muito mais sobre isso. Descobrir a natureza e o papel da energia escura será um dos principais objetivos do WFIRST. Os cientistas usarão três pesquisas para examinar o quebra-cabeça da energia escura de diferentes ângulos, incluindo uma pesquisa de um tipo-chave de supernova, com base nas observações que levaram à descoberta da energia escura. Os dois levantamentos de grande área da missão irão medir as formas de centenas de milhões de galáxias e encontrar distâncias de dezenas de milhões. Isso transformará as imagens de campo amplo do WFIRST em mapas 3-D que medem a expansão do universo e o crescimento das galáxias dentro dele.

O WFIRST nos ajudará a entender como a energia escura afetou a expansão do universo no passado, que vai lançar luz sobre como isso pode influenciar o futuro do cosmos.

Um novo par de olhos no universo

Enquanto o Hubble vê o cosmos em infravermelho, luz visível e ultravioleta, O WFIRST será ajustado para ver uma faixa ligeiramente mais ampla de luz infravermelha do que o Hubble pode observar. Detectar mais do espectro de luz permite que o Hubble crie uma imagem mais abrangente de muitos processos em ação em objetos individuais no cosmos. O WFIRST é projetado para expandir especificamente as observações infravermelhas do Hubble, porque a realização de enormes pesquisas do universo infravermelho nos permitirá ver um grande número de objetos cósmicos e processos mais sutis em regiões do espaço que de outra forma seriam difíceis ou impossíveis de ver.

O WFIRST ajudará a desvendar os mistérios que cercam a energia escura e a evolução das galáxias, perscrutando enormes extensões do universo - ainda mais longe do que o Hubble é capaz de ver. Esses estudos requerem observações infravermelhas precisas porque a luz muda para comprimentos de onda mais longos, do ultravioleta e visível para o infravermelho, enquanto viaja por vastas distâncias astronômicas devido à expansão do espaço.

Os recursos de infravermelho do WFIRST também fornecerão uma nova visão dos objetos que estão mais perto de casa. O coração da nossa galáxia, a Via Láctea, é densamente povoado por ricos alvos, mas envolta em poeira que obscurece a luz visível. Como um telescópio infravermelho, O WFIRST basicamente usará óculos de visão térmica para perscrutar através da poeira, dando-nos uma nova visão do funcionamento interno da galáxia.

Essas observações permitirão aos astrônomos estudar a evolução estelar - os nascimentos, vidas e mortes de estrelas. O WFIRST também expandirá nosso inventário de exoplanetas - planetas fora do nosso sistema solar - revelando milhares de mundos que os astrônomos esperam ser muito diferentes da maioria dos 4, 100 agora conhecido. A maioria dos exoplanetas atualmente conhecidos estão muito próximos de suas estrelas hospedeiras, ou grandes planetas orbitando mais longe. Hubble observou alguns desses planetas diretamente usando coronógrafos, que bloqueiam o brilho das estrelas. O WFIRST se baseará nessa tecnologia para fazer um coronógrafo ativo que é muito melhor em suprimir a luz das estrelas - uma demonstração de tecnologia que, quando mais avançado, permitirá que futuros telescópios espaciais façam imagens de exoplanetas do tamanho da Terra.

Localizando raridades cósmicas

Os cientistas também usarão as pesquisas cósmicas do WFIRST para obter enormes amostras de alguns dos objetos mais extremos do universo, incluindo quasares - galáxias ativas com centros superbrilhantes. Identificar suas localizações permitirá que o Hubble e outros telescópios façam o acompanhamento para observações detalhadas. Essas investigações permitirão aos astrônomos juntar as peças da história do crescimento da galáxia e da evolução do universo.

Para tornar esses estudos possíveis, O WFIRST irá operar muito mais longe da Terra do que o Hubble. Enquanto o Hubble orbita cerca de 340 milhas acima de nós, WFIRST estará localizado cerca de 930, 000 milhas (1,5 milhões de km) de distância da Terra na direção oposta ao sol. Neste lugar especial no espaço, chamado de segundo ponto de Lagrange Sol-Terra, ou L2, As forças gravitacionais do Sol e da Terra se equilibram para manter a espaçonave em órbitas relativamente estáveis.

Perto de L2, WFIRST irá orbitar o Sol em sincronia com a Terra, usando um protetor solar para bloquear a luz solar e manter a espaçonave resfriada. Uma vez que a luz infravermelha é radiação de calor, se WFIRST é aquecido pela radiação da Terra, o Sol ou mesmo seus próprios instrumentos, vai sobrecarregar os sensores infravermelhos. Deste ponto de vista, O WFIRST pode visualizar grandes trechos do céu suavemente por longos períodos de tempo.

Enormes tapeçarias

Para coletar o máximo de luz possível, telescópios precisam de grandes espelhos primários. Como o WFIRST e o Hubble têm um espelho primário de 2,4 metros (7,9 pés) de largura, eles reúnem a mesma quantidade de luz. Embora tenham o mesmo tamanho, O espelho do WFIRST tem apenas um quarto do peso do Hubble, graças aos avanços da tecnologia.

Com a coleção de luz semelhante do Hubble, resolução e uma sobreposição nas capacidades de infravermelho, pode ajudar a definir expectativas para o WFIRST. Por exemplo, O Hubble produziu uma imagem panorâmica da nossa vizinha galáxia de Andrômeda como parte do programa Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT). Os cientistas compilaram a imagem PHAT de 7, 398 exposições tomadas ao longo de três anos. WFIRST poderia replicar a imagem PHAT do Hubble mais de 1, 000 vezes mais rápido. Este tipo de observação revelará como as estrelas mudam com o tempo e influenciam a galáxia em que residem.

Como o Hubble, O WFIRST também oferecerá um programa General Observer para apoiar a comunidade astronômica, permitindo que os cientistas tirem proveito das capacidades únicas da missão, propondo novos, observações selecionadas competitivamente. Tal como acontece com o Hubble, a busca por investigações nem mesmo contempladas antes do lançamento provavelmente se tornará o principal legado da missão WFIRST. Todo o acervo de dados do WFIRST estará publicamente disponível dentro de alguns dias de ser levado - uma primeira vez para uma missão carro-chefe da astrofísica da NASA. O WFIRST terá um programa robusto de pesquisa de arquivos para permitir que os cientistas aproveitem ao máximo esses vastos conjuntos de dados.

O WFIRST se beneficia de mais 30 anos de importantes avanços tecnológicos, no entanto, o Hubble continuará a transformar nossa compreensão do universo. Nos próximos anos, Os enormes levantamentos infravermelhos do WFIRST revelarão alvos interessantes para acompanhamento em outras missões. O Hubble pode ver os alvos em comprimentos de onda adicionais de luz e fornecerá a única visão de alta resolução do universo ultravioleta. O Telescópio Espacial James Webb pode fazer observações detalhadas que vão ainda mais longe no infravermelho com sua alta resolução, ampliado em vista. Combinar as descobertas do WFIRST com as de Hubble e Webb poderia revolucionar nossa compreensão em uma infinidade de buscas cósmicas.

"As pesquisas do WFIRST não exigem que saibamos exatamente onde e quando olhar para fazer descobertas empolgantes - não nos limitaremos a olhar sob o poste cósmico, "disse Julie McEnery de Goddard, o cientista assistente do projeto WFIRST. "A missão acenderá os holofotes para que possamos explorar o universo de uma maneira totalmente nova."