Quando chega ao espaço em 2025, o Telescópio infravermelho de campo amplo (WFIRST) será o observatório mais poderoso já implantado, sucedendo o venerável Hubble e Spitzer telescópios espaciais. Baseando-se em uma combinação única de alta resolução com um amplo campo de visão, o WFIRST poderá capturar o equivalente a 100 Hubblede alta qualidade com uma única foto e inspecione o céu noturno com 1.000 vezes a velocidade.
Em preparação para esse evento importante, os astrônomos do Goddard Space Flight Center da NASA estão realizando simulações para demonstrar o que o WFIRST poderá ver para planejar suas observações. Para dar aos espectadores uma prévia de como isso seria, o Goddard Space Flight Center da NASA compartilhou um vídeo que simula o WFIRST conduzindo uma pesquisa na vizinha Galáxia de Andrômeda (M31).
A simulação, apresentada nesta semana na 235ª reunião da Sociedade Astronômica Americana (ASS) em Honululu, baseia-se em dados obtidos por Hubble ao longo de centenas de observações de Andrômeda. Dessa forma, a simulação fornece aos espectadores uma prévia da vasta extensão e dos detalhes que o WFIRST pode fornecer com apenas uma única imagem.
A foto simulada cobre uma região do espaço medindo 34.000 anos-luz de diâmetro e mostra a luz vermelha e infravermelha de mais de 50 milhões de estrelas individuais. Com esse tipo de poder de imagem, o WFIRST poderia pesquisar em poucos meses o céu no espectro próximo ao infravermelho, como o Hubble fez ao longo de três décadas - e com o mesmo número de detalhes.
Elisa Quintana, vice-cientista de projetos do WFIRST para comunicações no Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, está confiante de que o WFIRST levará a uma revolução na astrofísica. Como ela declarou em um recente comunicado de imprensa da NASA:
“Para responder perguntas fundamentais como: Quão comuns são planetas como os do nosso sistema solar? Como as galáxias formam, evoluem e interagem? Exatamente como - e por que - a taxa de expansão do universo mudou ao longo do tempo? Precisamos de uma ferramenta que possa nos dar uma visão ampla e detalhada do céu. WFIRST será essa ferramenta. ”
As 18 imagens mostradas na simulação representam um retrato preciso do que o WFIRST verá a cada apontamento e captura de imagem. Com seus 18 detectores, cada um dos quais medindo 4096 x 4096 pixels, o WFIRST cobrirá uma área aproximadamente 1? vezes a lua cheia com todos os pontos - enquanto as imagens individuais do Hubble cobrem uma área inferior a 1% da área da lua cheia.
Além de seus recursos de imagem, há também a extraordinária velocidade de pesquisa que o WFIRST oferecerá, que é o resultado de seu amplo campo de visão. Por ser capaz de monitorar uma área maior em um único apontador e alternar rapidamente de um campo para outro, a equipe da missão não terá que passar pelo laborioso processo de ser nomeado toda vez que quiser pesquisar um novo campo.
Outro fator é a órbita que o WFIRST ocupará, o que dará uma visão do espaço geralmente desobstruído pela Terra. Enquanto que HubbleA órbita baixa da terra (LEO) de cerca de 560 km (350 milhas) significava que muitas vezes era capaz de coletar dados para apenas metade de seu período orbital, o WFIRST estará em uma órbita ampla de cerca de 1,6 milhões de km (1 milhão de milhas) . A essa distância, ele poderá realizar observações de maneira quase contínua.
Ben Williams, um astrônomo da Universidade de Washington em Seattle, foi responsável por gerar o conjunto de dados simulados para esta imagem. Como ele explicou, o WFIRST fornecerá uma oportunidade valiosa para entender grandes objetos próximos, como Andrômeda, que são extremamente demorados para imagem porque ocupam uma porção tão grande do céu:
“Passamos as últimas duas 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 gastar muito tempo. ”
Basicamente, a capacidade de capturar imagens de uma área tão grande fornecerá aos astrônomos o contexto necessário para entender como as estrelas se formam e como as galáxias mudam ao longo do tempo. Essencialmente, um amplo campo de visão permitirá que os astrônomos estudem não apenas estrelas ou galáxias individuais, mas também as estruturas que habitam e o ambiente circundante.
Com esse nível de tecnologia e capacidade à disposição, os controladores de missão esperam coletar enormes quantidades de dados sobre o cosmos. Ao longo de sua missão planejada de cinco anos, o WFIRST deve acumular mais de 20 petabytes de informações em milhares de planetas, bilhões de estrelas e milhões de galáxias. Esses dados serão usados para tratar das questões fundamentais do cosmos e das leis que o regem.
Isso inclui se a expansão cósmica é devida a uma força misteriosa e invisível (também conhecida como Energia Escura) ou a um colapso da Relatividade Geral em escalas cosmológicas; quando as primeiras galáxias apareceram no universo e como elas evoluíram desde então; e se os planetas além do nosso Sistema Solar (planetas extra-solares) têm atmosferas suficientes e as condições necessárias em suas superfícies para sustentar a vida.
Julianne Dalcanton, professora de astronomia da Universidade de Washington, liderou o programa Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) no qual os dados simulados são baseados. Como ela explicou, a combinação dos recursos de ultra telefoto e super grande angular do WFIRST (como demonstrado em sua simulação) tem o potencial de ser inovadora:
“A pesquisa do PHAT em Andrômeda foi um tremendo investimento de tempo, exigindo justificativa e prudência cuidadosas. Esta nova simulação mostra como uma observação equivalente poderia ser fácil para o WFIRST. ”
Quando estiver operacional, o WFIRST passará uma parte significativa de seu tempo monitorando centenas de milhares de galáxias distantes quanto a explosões de supernovas, que podem ser usadas para estudar a energia escura e a expansão do universo. Também usará esse tempo para mapear as formas e distribuições de galáxias, a fim de entender melhor como o Universo evoluiu nos quase 14 bilhões de anos desde o Big Bang.
O WFIRST também monitorará o brilho de bilhões de estrelas na Via Láctea para estar atento a possíveis eventos de microlente. Isso ocorre quando os planetas passam entre a estrela e o observador, amplificando temporariamente a luz da estrela. Dando sua alta resolução, espera-se que o WFIRST detecte muitos exoplanetas pequenos, distantes de suas planetas estelares e desonestos - desempenhando, assim, um papel vital na conclusão do censo de exoplanetas.
O WFIRST também atuará como um demonstrador de tecnologia carregando um coronagraph, um instrumento projetado para bloquear a luz de uma estrela, de modo que os planetas que a orbitam possam ser diretamente imaginados e caracterizados. Em outro primeiro, os dados coletados pelo WFIRST serão de acesso aberto e imediatamente disponíveis ao público. Segundo Dalcanton, este é um dos aspectos mais importantes da missão.
"Milhares de mentes de todo o mundo poderão pensar sobre esses dados e criar novas maneiras de usá-los", disse ela. "É difícil prever o que os dados do WFIRST desbloquearão, mas eu sei que quanto mais pessoas tivermos acesso a eles, maior será o ritmo da descoberta".
Para completar, a missão WFIRST complementará os observatórios que já estão no espaço. Estes incluem os da NASA Hubble e a Telescópio Espacial James Webb (que também realizará pesquisas extensas no infravermelho próximo), bem como as informações da ESA Euclides missão - que medirá a taxa em que o Universo está se expandindo para determinar o papel desempenhado pela matéria escura e energia escura.
Como Karoline Gilbert, cientista da missão WFIRST no Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STSI) em Baltimore, Maryland, colocou:
“Com cem vezes o campo de visão do Hubble e a capacidade de examinar rapidamente o céu, o WFIRST será uma ferramenta de descoberta extremamente poderosa. Webb, que é 100 vezes mais sensível e pode ver mais fundo no infravermelho, poderá 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 descobertos pelo WFIRST e o Webb continuará. ”
A década de 2020 está se transformando em um momento muito emocionante para astrônomos e entusiastas da exploração espacial. Além dos telescópios terrestres e espaciais de última geração que entrarão em serviço, várias missões estão destinadas a ir para a Lua, Marte e o Sistema Solar externo. Se os mistérios do Universo e tudo o que está dentro dele puderem ser comparados a uma cebola, então várias camadas certamente serão reveladas nesta década!
A imagem simulada está sendo apresentada na 235ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Honolulu, Havaí.
