Cuando se necesita espacio en 2025, el Telescopio de reconocimiento infrarrojo de campo amplio (WFIRST) será el observatorio más poderoso jamás desplegado, sucediendo al venerable Hubble y Spitzer telescopios espaciales. Confiando en una combinación única de alta resolución con un amplio campo de visión, WFIRST podrá capturar el equivalente a 100 Hubble-imágenes de calidad con un solo disparo y examinar el cielo nocturno con 1000 veces la velocidad.
En preparación para este evento trascendental, los astrónomos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA han estado realizando simulaciones para demostrar lo que WFIRST podrá ver para poder planificar sus observaciones. Para dar a los espectadores una vista previa de cómo se vería esto, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ha compartido un video que simula que el WFIRST realiza un estudio de la vecina Andromeda Galaxy (M31).
La simulación, que se presentó esta semana en la 235ª reunión de la American Astronomical Society (ASS) en Honululu, se basa en datos obtenidos por Hubble en el transcurso de cientos de observaciones de Andrómeda. De esta manera, la simulación ofrece a los espectadores una vista previa de la vasta extensión y los detalles finos que WFIRST puede proporcionar con una sola imagen.
El disparo simulado cubre una región del espacio que mide 34,000 años luz de ancho y muestra la luz roja e infrarroja de más de 50 millones de estrellas individuales. Con este tipo de poder de imagen, el WFIRST podría examinar en pocos meses la mayor parte del cielo en el espectro infrarrojo cercano como lo hizo el Hubble en el transcurso de tres décadas, y con el mismo detalle.
Elisa Quintana, Científica Adjunta del Proyecto WFIRST para Comunicaciones en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, confía en que WFIRST conducirá a una revolución en astrofísica. Como ella dijo en un reciente comunicado de prensa de la NASA:
“Para responder preguntas fundamentales como: ¿Qué tan comunes son los planetas como los de nuestro sistema solar? ¿Cómo se forman, evolucionan e interactúan las galaxias? ¿Exactamente cómo y por qué la tasa de expansión del universo ha cambiado con el tiempo? Necesitamos una herramienta que nos brinde una vista amplia y detallada del cielo. WFIRST será esa herramienta ".
Las 18 imágenes que se muestran en la simulación representan una representación precisa de lo que verá el WFIRST con cada puntería e imagen capturada. Con sus 18 detectores, cada uno de los cuales mide 4096 x 4096 píxeles, el WFIRST cubrirá un área de aproximadamente 1? veces la de una luna llena con cada puntería, mientras que las imágenes individuales del Hubble cubren un área inferior al 1% del área de una luna llena.
Además de sus capacidades de imágenes, también existe la extraordinaria velocidad de encuesta que ofrecerá el WFIRST, que es el resultado de su amplio campo de visión. Al poder monitorear un área mayor en un solo apunte y cambiar de un campo a otro rápidamente, el equipo de la misión no tendrá que pasar por el laborioso proceso de ser reemplazado cada vez que quieran inspeccionar un nuevo campo.
Otro factor es la órbita que ocupará el WFIRST, que dará una visión del espacio que generalmente no está obstruida por la Tierra. Mientras HubbleLa órbita terrestre baja (LEO) de aproximadamente 560 km (350 mi) significaba que a menudo solo podía recopilar datos durante solo la mitad de su período orbital, WFIRST estará en una órbita amplia de aproximadamente 1,6 millones de km (1 millón de millas) . A esta distancia, podrá realizar observaciones de manera casi continua.
Ben Williams, astrónomo de la Universidad de Washington en Seattle, fue responsable de generar el conjunto de datos simulados para esta imagen. Como explicó, el WFIRST brindará una valiosa oportunidad para comprender objetos cercanos grandes como Andrómeda, que de otro modo consumen mucho tiempo en la imagen porque ocupan una porción tan grande del cielo:
“Hemos pasado las últimas décadas obteniendo imágenes en alta resolución en pequeñas partes de galaxias cercanas. Con Hubble, obtienes estos atisbos realmente atormentadores de sistemas cercanos muy complejos. Con WFIRST, de repente puedes cubrir todo sin perder mucho tiempo ".
Básicamente, la capacidad de capturar imágenes de un área tan grande proporcionará a los astrónomos el contexto que necesitan para comprender cómo se forman las estrellas y cómo cambian las galaxias con el tiempo. Esencialmente, un amplio campo de visión permitirá a los astrónomos no solo estudiar estrellas o galaxias individuales sino también las estructuras que habitan y el entorno circundante.
Con este nivel de tecnología y capacidad a su disposición, los controladores de la misión esperan recopilar grandes cantidades de datos sobre el cosmos. En el transcurso de su misión planificada de 5 años, se espera que WFIRST acumule más de 20 petabytes de información en miles de planetas, miles de millones de estrellas y millones de galaxias. Estos datos se utilizarán para abordar las preguntas fundamentales del cosmos y las leyes que lo rigen.
Estos incluyen si la expansión cósmica se debe a una fuerza misteriosa e invisible (también conocida como Energía Oscura) o una ruptura de la Relatividad General en escalas cosmológicas; cuando aparecieron las primeras galaxias en el Universo y cómo han evolucionado desde entonces; y si los planetas más allá de nuestro Sistema Solar (planetas extrasolares) tienen atmósferas suficientes y las condiciones necesarias en sus superficies para soportar la vida.
Julianne Dalcanton, profesora de astronomía en la Universidad de Washington, dirigió el programa Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) en el que se basan los datos simulados. Como explicó, la combinación de las capacidades de ultra telefoto y súper gran angular de WFIRST (como se demostró con su simulación) tiene el potencial de ser innovadora:
“La encuesta PHAT de Andromeda fue una tremenda inversión de tiempo, que requirió una cuidadosa justificación y previsión. Esta nueva simulación muestra lo fácil que podría ser una observación equivalente para WFIRST ".
Una vez que esté operativo, WFIRST pasará una parte importante de su tiempo monitoreando cientos de miles de galaxias distantes en busca de explosiones de supernovas, que pueden usarse para estudiar la Energía Oscura y la expansión del Universo. También utilizará este tiempo para mapear las formas y distribuciones de galaxias para comprender mejor cómo ha evolucionado el Universo en los casi 14 mil millones de años desde el Big Bang.
WFIRST también controlará el brillo de miles de millones de estrellas en la Vía Láctea para estar al pendiente de posibles eventos de microlente. Esto ocurre cuando los planetas pasan entre su estrella y el observador, amplificando temporalmente la luz de la estrella. Dando su alta resolución, se espera que WFIRST detecte muchos exoplanetas que son pequeños, distantes de sus estrellas y planetas rebeldes, por lo que juegan un papel vital en completar el censo de exoplanetas.
WFIRST también actuará como un demostrador de tecnología al llevar un coronógrafo, un instrumento diseñado para bloquear la luz de una estrella para que los planetas que lo orbitan puedan obtener imágenes y caracterizarse directamente. En otro primero, los datos recopilados por WFIRST serán de acceso abierto y estarán disponibles de inmediato para el público. Según Dalcanton, este es uno de los aspectos más importantes de la misión.
"Miles de mentes de todo el mundo podrán pensar en esos datos y encontrar nuevas formas de usarlos", dijo. "Es difícil anticipar lo que desbloquearán los datos de WFIRST, pero sé que cuantas más personas lo veamos, mayor será el ritmo de descubrimiento".
Para colmo, la misión WFIRST complementará los observatorios que ya están en el espacio. Estos incluyen los de la NASA Hubble y el Telescopio espacial James Webb (que también realizará encuestas exhaustivas en el infrarrojo cercano), así como las de la ESA Euclides misión: que medirá la velocidad a la que el Universo se expande para determinar el papel desempeñado por Dark Matter y Dark Energy.
Como lo expresó Karoline Gilbert, científica de la misión WFIRST en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STSI) en Baltimore, Maryland:
“Con cien veces el campo de visión de Hubble y la capacidad de examinar rápidamente el cielo, WFIRST será una herramienta de descubrimiento extremadamente poderosa. Webb, que es 100 veces más sensible y puede ver más profundamente en el infrarrojo, podrá observar los objetos astronómicos raros descubiertos por WFIRST con exquisito detalle. Mientras tanto, el Hubble continuará proporcionando una visión única de la luz óptica y ultravioleta emitida por los objetos que WFIRST descubre, y Webb hace un seguimiento ".
La década de 2020 se perfila como un momento muy emocionante para los astrónomos y entusiastas de la exploración espacial. Además de los telescopios terrestres y espaciales de próxima generación que entrarán en servicio, una serie de misiones están destinadas a ir a la Luna, a Marte y al Sistema Solar exterior. Si los misterios del Universo y todo lo que hay dentro de él pueden compararse con una cebolla, ¡entonces seguramente se despegarán varias capas en esta década!
La imagen simulada se presenta en la 235ª reunión de la American Astronomical Society en Honolulu, Hawaii.
