La NASA está comenzando a diseñar su próxima gran misión astrofísica, un telescopio espacial que proporcionará la imagen más grande del universo jamás vista con la misma profundidad y claridad que el telescopio espacial Hubble.

Programado para lanzarse a mediados de la década de 2020, el Telescopio de Levantamiento de Infrarrojos de Campo Amplio (WFIRST) funcionará como el primo de los ojos abiertos del Hubble. Aunque es tan sensible como las cámaras del Hubble, El instrumento de campo ancho de 300 megapíxeles de WFIRST generará una imagen de un área del cielo 100 veces más grande. Esto significa que una sola imagen de WFIRST contendrá el detalle equivalente a 100 imágenes del Hubble.

"Una imagen del Hubble es un bonito póster en la pared, mientras que una imagen de WFIRST cubrirá toda la pared de su casa, "dijo David Spergel, copresidente del grupo de trabajo científico de WFIRST y profesor de astronomía Charles A. Young en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

El amplio campo de visión de la misión le permitirá generar grandes imágenes nunca antes vistas del universo. que ayudará a los astrónomos a explorar algunos de los mayores misterios del cosmos, incluso por qué la expansión del universo parece acelerarse. Una posible explicación para esta aceleración es la energía oscura, una presión inexplicable que actualmente representa el 68 por ciento del contenido total del cosmos y puede haber estado cambiando a lo largo de la historia del universo. Otra posibilidad es que esta aparente aceleración cósmica apunte al colapso de la teoría general de la relatividad de Einstein en grandes franjas del universo. WFIRST tendrá el poder de probar ambas ideas.

Para obtener más información sobre la energía oscura, WFIRST utilizará su poderoso espejo de 2,4 metros y el Instrumento de campo ancho para hacer dos cosas:mapear cómo se estructura y distribuye la materia en todo el cosmos y medir cómo se ha expandido el universo con el tiempo. En el proceso, la misión estudiará galaxias a lo largo del tiempo cósmico, desde el presente hasta cuando el universo tenía solo 500 millones de años, o alrededor del 4 por ciento de su edad actual.

"Para comprender cómo evolucionó el universo a partir de un gas uniforme en estrellas, planetas y gente, necesitamos estudiar los inicios de ese proceso observando los primeros días del universo, "dijo el científico del proyecto WFIRST Jeffrey Kruk en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Hemos aprendido mucho de otras encuestas de área amplia, pero los de WFIRST serán los más sensibles y nos darán una mirada más lejana al pasado ".

WFIRST hará esto a través de múltiples estrategias de observación, incluyendo estudios de estrellas en explosión llamadas supernovas y cúmulos de galaxias, y trazar la distribución de las galaxias en tres dimensiones. La medición del brillo y las distancias de las supernovas proporcionó la primera evidencia de la presencia de energía oscura. WFIRST extenderá estos estudios a mayores distancias para medir cómo la influencia de la energía oscura aumentó con el tiempo.

WFIRST medirá distancias precisas a los cúmulos de galaxias para mapear cómo crecieron con el tiempo. La misión también señalará las distancias a millones de galaxias midiendo cómo su luz se vuelve más roja a mayores distancias. un fenómeno llamado corrimiento al rojo. Cuanto más lejos está una galaxia, cuanto más roja aparece su luz cuando la vemos. El mapeo de las posiciones tridimensionales de las galaxias permitirá a los astrónomos medir cómo la distribución de las galaxias ha cambiado con el tiempo. proporcionando otra medida de cómo la energía oscura ha afectado al cosmos.

El Instrumento de Campo Amplio también permitirá a WFIRST medir la materia en cientos de millones de galaxias distantes a través de un fenómeno dictado por la teoría de la relatividad de Einstein. Los objetos masivos como las galaxias curvan el espacio-tiempo de una manera que dobla la luz que pasa cerca de ellos, creando un distorsionado, vista ampliada de galaxias lejanas detrás de ellos. Usando este efecto de lupa, llamado lente gravitacional débil, WFIRST pintará una imagen amplia de cómo está estructurada la materia en todo el universo, permitiendo a los científicos poner a prueba la física gobernante de su ensamblaje.

WFIRST puede usar este mismo fenómeno de flexión de la luz para estudiar planetas más allá de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas. En un proceso llamado microlente, una estrella en primer plano en nuestra galaxia actúa como lente. Cuando su movimiento se alinea aleatoriamente con una estrella de fondo distante, la lente aumenta, ilumina y distorsiona la estrella de fondo. A medida que la estrella con lente se desplaza en su órbita alrededor de la galaxia y la alineación cambia, también lo hace el brillo aparente de la estrella. El patrón preciso de estos cambios puede revelar planetas que orbitan alrededor de la estrella lente porque los planetas mismos sirven como lentes gravitacionales en miniatura. Tales alineaciones deben ser precisas y durar solo unas horas.

El estudio de microlentes de WFIRST monitoreará 100 millones de estrellas durante cientos de días y se espera que encuentre alrededor de 2, 500 planetas, con un número significativo de planetas rocosos dentro y más allá de la región donde puede existir agua líquida. Este método de detección de planetas es lo suficientemente sensible como para encontrar planetas más pequeños que Marte, y revelará planetas que orbitan alrededor de sus estrellas anfitrionas a distancias que van desde más cerca que Venus hasta más allá de Plutón.

Estos resultados harán de WFIRST un compañero ideal para misiones como Kepler de la NASA y el próximo Satélite de Encuesta de Exoplanetas en Tránsito (TESS). que son los más adecuados para encontrar planetas más grandes orbitando más cerca de sus estrellas anfitrionas. Juntos, Los descubrimientos de estas tres misiones ayudarán a completar el censo de planetas más allá de nuestro sistema solar, ayudándonos a aprender cómo los planetas se forman y migran a sistemas como el nuestro. Los datos combinados de estas misiones brindan información sobre los planetas en el área crítica conocida como la zona habitable, la distancia en órbita de una estrella anfitriona que permitiría que la superficie de un planeta albergue agua líquida y potencialmente vida.

WFIRST también contará con un instrumento de demostración de tecnología coronógrafo diseñado para obtener imágenes directas de exoplanetas bloqueando la luz de una estrella. permitiendo observar los planetas mucho más débiles. Como primer coronógrafo avanzado de la NASA en el espacio, será 1, 000 veces más capaz que cualquier otro volado anteriormente. Este es un paso clave hacia futuras misiones de imágenes directas que estudiarán planetas verdaderamente similares a la Tierra descubiertos en las cercanías. El instrumento podrá tomar imágenes de planetas gigantes gaseosos que orbitan estrellas maduras similares al Sol, permitiendo a los científicos estudiarlos de maneras que no habían sido posibles antes. Los científicos esperan usar el coronógrafo para determinar propiedades importantes sobre estos planetas, como su composición atmosférica.

WFIRST servirá como una herramienta importante para la comunidad científica a través de su Observador General y programas de análisis de datos de archivo. Todos los datos de WFIRST estarán disponibles públicamente inmediatamente después de su procesamiento y envío al archivo. También, presentando propuestas a través del programa competitivo, Los científicos de todo el mundo podrán utilizar el observatorio para estudiar el cosmos a su manera, desde los exoplanetas más cercanos hasta los cúmulos de galaxias distantes.

La misión complementará otras misiones que se espera que operen en la próxima década, en particular, el telescopio espacial James Webb, programado para lanzarse en 2019. Webb ofrece una visión detallada de objetos raros e interesantes, mientras que WFIRST dará una mirada amplia al universo. WFIRST también complementará los nuevos observatorios terrestres, como el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) actualmente en desarrollo. Combinando datos de WFIRST y LSST, los científicos podrán ver el universo en nueve longitudes de onda diferentes, datos que proporcionarán la vista gran angular más detallada del universo hasta la fecha.

Al ser pioneros en una variedad de tecnologías innovadoras, WFIRST servirá como una misión multipropósito, proporcionar una imagen grande del universo y ayudarnos a responder algunas de las preguntas más profundas de la astrofísica, como cómo el universo evolucionó hasta convertirse en lo que vemos hoy, su destino final y si estamos solos.

"Al construir este telescopio, estamos habilitando una gran cantidad de ciencia y la capacidad de abordar ese tipo de preguntas, ", Dijo Spergel." Es profundamente interesante no solo para los científicos, pero todo el que mira al cielo y se maravilla ".