Telescopio de estudio infrarrojo de campo amplio de la NASA (WFIRST), previsto para su lanzamiento a mediados de la década de 2020, creará enormes panoramas cósmicos. Utilizarlos, Los astrónomos explorarán todo, desde nuestro sistema solar hasta el borde del universo observable, incluidos los planetas de nuestra galaxia y la naturaleza de la energía oscura.

Aunque a menudo se compara con el telescopio espacial Hubble, que cumple 30 años esta semana, WFIRST estudiará el cosmos de una manera única y complementaria.

"WFIRST permitirá un progreso científico increíble en una amplia gama de temas, desde poblaciones estelares y planetas distantes hasta la energía oscura y la estructura de las galaxias, "dijo Ken Carpenter, el científico del proyecto del sistema terrestre WFIRST y el científico del proyecto de operaciones del Hubble en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Hubble contribuyó enormemente a nuestra comprensión en estas áreas, pero WFIRST nos impulsará al estudiar muchos más objetos en el cielo ".

Treinta años después de su lanzamiento, Hubble continúa brindándonos impresionantes, imágenes detalladas del universo. Cuando WFIRST abre sus ojos al cosmos, generará imágenes mucho más grandes mientras iguala la nítida resolución infrarroja del Hubble.

El Hubble se suma a nuestra imagen del universo de una manera que WFIRST no puede mediante el uso de una visión ultravioleta que captura los detalles de alta resolución, y proporcionando características más especializadas para el estudio en profundidad de la luz emitida por objetos individuales. WFIRST proporciona una capacidad más general para cubrir áreas amplias en longitudes de onda visibles e infrarrojas.

Cada imagen de WFIRST capturará una parte del cielo más grande que el tamaño aparente de una luna llena. Las exposiciones más amplias de Hubble, tomada con su Cámara avanzada para encuestas, son casi 100 veces más pequeñas. Durante los primeros cinco años de observaciones, WFIRST obtendrá imágenes de 50 veces más cielo que el que ha cubierto el Hubble hasta ahora en 30 años.

Dado que la calidad será la misma, WFIRST funcionará como una flota de 100 Hubbles operando sincronizados. Su gran campo de visión permitirá a WFIRST realizar amplios estudios cósmicos que llevarían cientos de años utilizando Hubble. Los científicos utilizarán estas encuestas para estudiar algunos de los misterios más fascinantes del universo, incluida la energía oscura, una fuerza extraña que está acelerando la expansión del universo.

Hubble jugó un papel importante en el descubrimiento de la energía oscura. En 1998, Los astrónomos midieron qué tan rápido se expande el universo usando telescopios terrestres para estudiar estrellas en explosión relativamente cercanas. llamadas supernovas. Hicieron el sorprendente descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando. Los astrónomos que utilizaron el Hubble confirmaron este resultado midiendo las supernovas durante un período de tiempo más largo. Los datos demostraron que, si bien la expansión del universo se estaba desacelerando como se esperaba durante la mayor parte de la historia cósmica, comenzó a acelerarse hace unos miles de millones de años.

Desde entonces, los científicos han determinado que lo que sea que esté causando esta aceleración actualmente representa aproximadamente el 68% de la materia y la energía totales en el universo. pero hasta ahora no sabemos mucho más al respecto. Descubrir la naturaleza y el papel de la energía oscura será uno de los principales objetivos de WFIRST. Los científicos utilizarán tres encuestas para examinar el rompecabezas de la energía oscura desde diferentes ángulos, incluyendo un estudio de un tipo clave de supernova, basándose en las observaciones que llevaron al descubrimiento de la energía oscura. Los dos estudios de grandes áreas de la misión medirán las formas de cientos de millones de galaxias y encontrarán las distancias a decenas de millones. Esto convertirá las imágenes de campo amplio de WFIRST en mapas tridimensionales que miden la expansión del universo y el crecimiento de las galaxias dentro de él.

WFIRST nos ayudará a comprender cómo la energía oscura ha afectado la expansión del universo en el pasado, que arrojará luz sobre cómo puede influir en el futuro del cosmos.

Un nuevo par de ojos en el universo

Mientras el Hubble ve el cosmos en infrarrojos, luz visible y ultravioleta, WFIRST se ajustará para ver un rango de luz infrarroja ligeramente más amplio de lo que el Hubble puede observar. La detección de más espectro de luz permite al Hubble crear una imagen más completa de muchos procesos en funcionamiento en objetos individuales en el cosmos. WFIRST está diseñado para expandir las observaciones infrarrojas de Hubble específicamente, porque la realización de enormes estudios del universo infrarrojo nos permitirá ver una gran cantidad de objetos cósmicos y procesos más sutiles en regiones del espacio que de otro modo serían difíciles o imposibles de ver.

WFIRST ayudará a desentrañar los misterios que rodean la energía oscura y la evolución de las galaxias mirando a través de enormes extensiones del universo, incluso más lejos de lo que el Hubble es capaz de ver. Estos estudios requieren observaciones infrarrojas precisas porque la luz cambia a longitudes de onda más largas, de ultravioleta y visible a infrarrojo, a medida que viaja a través de vastas distancias astronómicas debido a la expansión del espacio.

Las capacidades de infrarrojos de WFIRST también proporcionarán una nueva vista de los objetos que están más cerca de casa. El corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, está densamente poblado de objetivos ricos, pero envuelto en polvo que oscurece la luz visible. Como telescopio infrarrojo, WFIRST esencialmente usará gafas de visión térmica para mirar directamente a través del polvo, dándonos una nueva visión del funcionamiento interno de la galaxia.

Estas observaciones permitirán a los astrónomos estudiar la evolución estelar:los nacimientos, vidas y muertes de estrellas. WFIRST también ampliará nuestro inventario de exoplanetas (planetas fuera de nuestro sistema solar) al revelar miles de mundos que los astrónomos esperan serán muy diferentes de la mayoría de los 4, 100 ahora conocidos. La mayoría de los exoplanetas conocidos actualmente están muy cerca de sus estrellas anfitrionas, o grandes planetas orbitando más lejos. Hubble ha observado algunos de estos planetas directamente usando coronógrafos, que bloquean el resplandor de las estrellas. WFIRST se basará en esa tecnología para hacer un coronógrafo activo que sea mucho mejor para suprimir la luz de las estrellas, una demostración de tecnología que, cuando más avanzado, permitirá a los futuros telescopios espaciales obtener imágenes de exoplanetas del tamaño de la Tierra.

Dirigiéndose a rarezas cósmicas

Los científicos también utilizarán los estudios cósmicos de WFIRST para obtener muestras enormes de algunos de los objetos más extremos del universo. incluidos los cuásares:galaxias activas con centros superbrillantes. Identificar sus ubicaciones permitirá al Hubble y a otros telescopios realizar un seguimiento para obtener observaciones detalladas. Estas investigaciones permitirán a los astrónomos reconstruir la historia del crecimiento de las galaxias y la evolución del universo.

Para hacer posibles estos estudios, WFIRST operará mucho más lejos de la Tierra que el Hubble. Mientras el Hubble orbita a unas 340 millas por encima de nosotros, WFIRST estará ubicado aproximadamente a las 930, 000 millas (1,5 millones de km) de la Tierra en la dirección opuesta al Sol. En este lugar especial en el espacio, llamado el segundo punto de Lagrange Sol-Tierra, o L2, Las fuerzas gravitacionales del Sol y la Tierra se equilibran para mantener las naves espaciales en órbitas relativamente estables.

Cerca de L2, WFIRST orbitará al Sol en sincronía con la Tierra, usando un parasol para bloquear la luz solar y mantener fresca la nave espacial. Dado que la luz infrarroja es radiación de calor, si WFIRST se calienta por radiación de la Tierra, el sol o incluso sus propios instrumentos, abrumará los sensores infrarrojos. Desde este punto de vista, WFIRST puede ver grandes franjas de cielo sin problemas durante largos períodos de tiempo.

Tapices enormes

Para recolectar la mayor cantidad de luz posible, Los telescopios necesitan grandes espejos primarios. Dado que tanto WFIRST como Hubble tienen un espejo primario de 2,4 metros (7,9 pies) de ancho, recogen la misma cantidad de luz. Aunque del mismo tamaño, El espejo de WFIRST pesa solo una cuarta parte del peso del Hubble gracias a los avances en la tecnología.

Con la colección de luces similar de Hubble, resolución y superposición de capacidades infrarrojas, puede ayudar a establecer expectativas para WFIRST. Por ejemplo, Hubble produjo una imagen panorámica de nuestra vecina galaxia de Andrómeda como parte del programa del Tesoro Pancromático del Hubble Andrómeda (PHAT). Los científicos compilaron la imagen PHAT de 7, 398 exposiciones tomadas en el transcurso de tres años. WFIRST podría replicar la imagen PHAT de Hubble más de 1, 000 veces más rápido. Este tipo de observación revelará cómo las estrellas cambian con el tiempo e influyen en la galaxia en la que residen.

Como Hubble, WFIRST también ofrecerá un programa de Observadores Generales para apoyar a la comunidad astronómica, permitiendo a los científicos aprovechar las capacidades únicas de la misión proponiendo nuevos observaciones seleccionadas competitivamente. Al igual que con Hubble, la realización de investigaciones que ni siquiera se habían contemplado antes del lanzamiento probablemente se convertirá en el legado principal de la misión WFIRST. Todo el tesoro de datos de WFIRST estará disponible públicamente a los pocos días de haber sido tomado, una novedad para una misión insignia de astrofísica de la NASA. WFIRST contará con un sólido programa de investigación de archivos que permitirá a los científicos aprovechar al máximo estos vastos conjuntos de datos.

WFIRST se beneficia de 30 años adicionales de importantes avances tecnológicos, sin embargo, Hubble continuará transformando nuestra comprensión del universo. En los próximos años, Los enormes estudios infrarrojos de WFIRST revelarán objetivos interesantes para el seguimiento de otras misiones. El Hubble puede ver los objetivos en longitudes de onda de luz adicionales y proporcionará la única vista de alta resolución del universo ultravioleta. El telescopio espacial James Webb puede realizar observaciones detalladas que van aún más lejos en el infrarrojo con su alta resolución, ampliada en la vista. La combinación de los hallazgos de WFIRST con los de Hubble y Webb podría revolucionar nuestra comprensión en una multitud de búsquedas cósmicas.

"Las encuestas de WFIRST no requieren que sepamos exactamente dónde y cuándo mirar para hacer descubrimientos emocionantes; no nos limitaremos a mirar debajo de la farola cósmica, "dijo Julie McEnery de Goddard, el científico adjunto del proyecto WFIRST. "La misión encenderá los focos para que podamos explorar el universo de una manera completamente nueva".