Gesimuleerd beeld toont de kracht van NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope

[univers]

Stel je een vloot van 100 Hubble-ruimtetelescopen voor, ingezet in een strategische ruimte-invader-vormige reeks een miljoen mijl van de aarde, die het universum met warp-snelheid scant.

Met NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope, gepland voor medio 2020s, zal deze visie (effectief) werkelijkheid worden.

WFIRST maakt het equivalent van 100 Hubble-afbeeldingen met hoge resolutie in één enkele opname en beeldt grote delen van de hemel 1000 keer sneller af dan Hubble. Binnen enkele maanden kon WFIRST net zo veel detail van de lucht in bijna-infrarood licht onderzoeken als Hubble gedurende de gehele drie decennia.


Deze gesimuleerde afbeelding van een deel van ons naburige sterrenstelsel Andromeda (M31) biedt een voorbeeld van de enorme uitgestrektheid en fijne details die kunnen worden bedekt met slechts een enkele aanwijzing van WFIRST. Met behulp van informatie verzameld uit honderden Hubble-waarnemingen, beslaat het gesimuleerde beeld een strook van ongeveer 34.000 lichtjaar in doorsnede, met het rode en infrarode licht van meer dan 50 miljoen individuele sterren detecteerbaar met WFIRST.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Elisa Quintana, WFIRST plaatsvervangend projectwetenschapper voor communicatie in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland, is ervan overtuigd dat WFIRST de kracht zal hebben om astrofysica te transformeren. "Om fundamentele vragen te beantwoorden zoals: Hoe vaak komen planeten zoals die in ons zonnestelsel voor? Hoe ontstaan ​​sterrenstelsels, evolueren en interageren ze? Precies hoe - en waarom - is de expansiesnelheid van het universum in de loop van de tijd veranderd? We hebben een hulpmiddel nodig dat ons beiden een breed en gedetailleerd beeld van de lucht. WFIRST zal dat hulpmiddel zijn. "

Hoewel WFIRST zijn brede, scherpe ogen op het universum nog niet heeft geopend, zijn astronomen al bezig met simulaties om aan te tonen wat het in staat zal zijn om hun waarnemingen te zien en te plannen.

Dit gesimuleerde beeld van een deel van ons naburige sterrenstelsel, Andromeda (M31), biedt een voorbeeld van de enorme uitgestrektheid en fijne details die kunnen worden bedekt met slechts een enkele aanwijzing van WFIRST. Met behulp van informatie verzameld uit honderden Hubble-waarnemingen, beslaat het gesimuleerde beeld een strook van ongeveer 34.000 lichtjaar in doorsnede, met het rode en infrarode licht van meer dan 50 miljoen individuele sterren detecteerbaar met WFIRST.

Hoewel het een enigszins willekeurige opstelling van 18 afzonderlijke afbeeldingen lijkt, vertegenwoordigt de simulatie eigenlijk een enkele opname. Achttien vierkante detectors, elk 4096 bij 4096 pixels, vormen het WFIRST Wide Field Instrument (WFI) en geven de telescoop zijn unieke venster in de ruimte.

Met elke aanwijzing zal WFIRST een gebied bedekken dat ongeveer 1⅓ maal dat van de volle maan is. Ter vergelijking: elk afzonderlijk infrarood Hubble-beeld beslaat een gebied minder dan 1% van de volle maan.

De voordelen van snelheid

WFIRST is ontworpen om de big data te verzamelen die nodig is om essentiële vragen over een breed scala van onderwerpen aan te pakken, waaronder donkere energie, exoplaneten en algemene astrofysica die zich uitstrekken van ons zonnestelsel tot de meest verre sterrenstelsels in het waarneembare universum. Verwacht wordt dat WFIRST over zijn geplande levensduur van 5 jaar meer dan 20 petabytes aan informatie zal verzamelen over duizenden planeten, miljarden sterren, miljoenen sterrenstelsels en de fundamentele krachten die de kosmos besturen.

Voor astronomen zoals Ben Williams van de Universiteit van Washington in Seattle, die de gesimuleerde gegevensset voor deze afbeelding hebben gegenereerd, biedt WFIRST een waardevolle gelegenheid om grote objecten in de buurt zoals Andromeda te begrijpen, die anders extreem tijdrovend zijn voor de afbeelding omdat ze in beslag nemen zo'n groot deel van de hemel.

"We hebben de afgelopen decennia afbeeldingen met een hoge resolutie in kleine delen van nabije sterrenstelsels genomen. Met Hubble krijg je deze echt verleidelijke glimpen van zeer complexe nabijgelegen systemen. Met WFIRST kun je ineens het hele ding dekken zonder te besteden veel tijd, "zei Williams.

De mogelijkheid om zo'n groot gebied in beeld te brengen, biedt astronomen een belangrijke context die nodig is om te begrijpen hoe sterren worden gevormd en hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd veranderen. Williams legde uit dat met een breed veld, "je de individuele sterren krijgt, je de structuren krijgt waarin ze leven, en de structuren die hen omringen in hun omgeving."

Julianne Dalcanton van de Universiteit van Washington, die het Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) -programma leidde waarop de gesimuleerde gegevens zijn gebaseerd, gelooft ook dat WFIRST's combinatie van ultra-telefoto- en supergroothoekmogelijkheden baanbrekend zal zijn. "Het PHAT-onderzoek van Andromeda was een enorme tijdsinvestering, die zorgvuldige verantwoording en voorzichtigheid vereiste. Deze nieuwe simulatie laat zien hoe gemakkelijk een gelijkwaardige waarneming voor WFIRST zou kunnen zijn." WFIRST kon Andromeda bijna 1500 keer sneller onderzoeken dan Hubble, en in slechts een paar uur een panorama van de hoofdschijf van de Melkweg bouwen.


Een samengestelde figuur van het Andromeda-stelsel (M31) benadrukt het extreem grote gezichtsveld van NASA's aankomende WFIRST.
Een samengestelde figuur van de Andromeda-melkweg (M31) benadrukt het extreem grote gezichtsveld van NASA's aanstaande Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). De achtergrond bestaat uit afbeeldingen op de grond van de hoofdschijf van het Andromeda-sterrenstelsel uit de Digitized Sky Survey (DSS). Een schaalfoto van de volle maan uit NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter wordt verstrekt voor schaal: Andromeda heeft een diameter van ongeveer 3 graden aan de hemel, terwijl de maan ongeveer 0,5 graden breed is. (In werkelijkheid is de maan veel kleiner dan Andromeda, maar het is ook een stuk dichterbij.) Teal geschetst is het gebied van Andromeda bedekt door het Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) -mozaïek, het grootste Hubble-mozaïek dat ooit is gemaakt. Overlay op het PHAT-gebied en wit omlijnd is de voetafdruk van de 18 vierkante detectoren waaruit WFIRST's Wide Field Instrument (WFI) bestaat. De gehele voetafdruk beslaat ongeveer 1⅓ maal het gebied van de volle maan en vertegenwoordigt het gebied dat door WFIRST is vastgelegd in een enkele opname (0,28 vierkante graden van de lucht). De PHAT, die een strook van 61.000 lichtjaar Andromeda beslaat, bestaat uit meer dan 400 composietbeelden verzameld over meer dan 650 uur infrarood-observatietijd tussen 2010 en 2013. WFIRST zou de hele PHAT kunnen dekken, met dezelfde resolutie, met slechts twee wijzingen in minder dan een half uur.
Credits: Achtergrondafbeelding: Digitized Sky Survey en R. Gendler, Moon-afbeelding: NASA, GSFC en Arizona State University, WFIRST-simulatie: NASA, STScI en BF Williams (University of Washington)
De buitengewone onderzoekssnelheid van WFIRST is het resultaat van zijn brede gezichtsveld, zijn wendbaarheid en zijn baan. Williams legde uit dat door meer gebied in één veld te bestrijken en sneller van veld te kunnen wisselen, "je al die overheadkosten vermijdt die zo vaak worden geassocieerd met het opnieuw richten van de telescoop." Bovendien zal de baan van WFIRST op een miljoen kilometer afstand een zicht bieden dat in het algemeen niet wordt belemmerd door de aarde. Hoewel Hubble vaak in staat is om gegevens te verzamelen tijdens slechts de helft van zijn lage aardbaan 350 mijl omhoog, kan WFIRST min of meer continu waarnemen.

Grote enquêteprogramma's

Omdat het zoveel gedetailleerde gegevens zo snel kan verzamelen, is WFIRST bij uitstek geschikt voor grote enquêtes. Een aanzienlijk deel van de missie zal worden gewijd aan het monitoren van honderdduizenden verre sterrenstelsels op supernova-explosies, die kunnen worden gebruikt om donkere energie en de expansie van het universum te bestuderen. Een ander belangrijk programma omvat het in kaart brengen van de vormen en verdeling van sterrenstelsels om beter te begrijpen hoe het universum - inclusief sterrenstelsels, donkere materie en donkere energie - zich de afgelopen 13+ miljard jaar heeft ontwikkeld.

WFIRST zal ook een belangrijke rol spelen bij de telling van exoplaneten. Door de helderheid van miljarden sterren in de Melkweg te volgen, verwachten astronomen duizenden microlensing-gebeurtenissen te vangen - een lichte toename in helderheid die optreedt wanneer een planeet tussen de telescoop en een verre ster passeert. Het vermogen van WFIRST om planeten te detecteren die relatief klein of ver van hun eigen sterren zijn - evenals malafide planeten die helemaal niet in een baan rond een ster draaien - zal helpen grote hiaten in onze kennis van planeten buiten ons zonnestelsel op te vullen. Hoewel microlensing ons niet de mogelijkheid geeft om exoplaneten direct te zien, heeft WFIRST ook een coronagraph, een technologiedemonstratie-instrument dat is ontworpen om voldoende van het verblindende sterlicht te blokkeren om directe beeldvorming en karakterisering van planerende planeten mogelijk te maken.

Deze grote onderzoeken zullen naar verwachting ook het onverwachte onthullen: vreemde, voorbijgaande fenomenen die nog nooit eerder zijn waargenomen. "Als je veel van de lucht bedekt, zul je die zeldzame dingen vinden," legde Williams uit.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... -telescope