Noi, oamenii, avem o foame insaciabilă de a înțelege Universul. După cum spunea Carl Sagan, „Înțelegerea este extazul”. Dar pentru a înțelege Universul, avem nevoie de modalități mai bune și mai bune de a-l observa. Și asta înseamnă un lucru: telescoape mari, uriașe, enorme.
În această serie vom analiza următorii Super Telescopuri din lume:
- Telescopul Magellanului uriaș
- Telescopul copleșitor de mare
- Telescopul de 30 de metri
- Telescopul european extrem de mare
- Telescopul de mare sondaj sinoptic
- Telescopul spațial James Webb
- Telescopul de sondaj cu infraroșu larg
Este ușor să uităm impactul pe care telescopul spațial Hubble l-a avut asupra stării noastre de cunoștințe despre Univers. De fapt, aceasta ar putea fi cea mai bună măsurare a succesului său: luăm acum Hubble și tot ce am învățat de la el, de fapt acum. Însă se dezvoltă alte telescoape spațiale, inclusiv WFIRST, care va fi mult mai puternic decât Hubble. Cât de departe vor extinde aceste telescoape înțelegerea noastră despre Univers?
„WFIRST are potențialul de a deschide ochii către minunile universului, la fel cum are Hubble.” - John Grunsfeld, Direcția misiunii științifice NASA
WFIRST ar putea fi adevăratul succesor al Hubble, chiar dacă James Webb Space Telescope (JWST) este adesea apreciat ca atare. Dar poate fi incorect să apelezi chiar și la WFIRST la un telescop; este mai precis să-l numim observator astrofizic. Acest lucru se datorează faptului că unul dintre obiectivele sale științifice principale este studierea Energiei Întunecate, acea forță destul de misterioasă care conduce la extinderea Universului, și Dark Matter, materia dificil de detectat care încetinește expansiunea.
WFIRST va avea o oglindă de 2,4 metri, aceeași dimensiune ca Hubble. Dar, va avea o cameră care va extinde puterea oglinzii respective. Instrumentul Wide Field este o cameră cu infraroșu aproape în infraroșu de 288 megapixeli. După ce va funcționa, va captura imagini care sunt la fel de clare ca cele de la Hubble. Există însă o diferență uriașă: Instrumentul de câmp larg va captura imagini care acoperă de peste 100 de ori cerul pe care Hubble îl face.
Alături de instrumentul Wide Field, WFIRST va avea instrumentul coronagrafic. Instrumentul coronagrafic va avansa studiul exoplanetelor. Va folosi un sistem de filtre și măști pentru a bloca lumina de la alte stele și va intra pe planetele care orbitează acele stele. Acest lucru va permite studierea foarte detaliată a atmosferelor exoplanetelor, una dintre principalele modalități de determinare a locuinței.
WFIRST va fi lansat în 2025, deși este prea curând pentru a avea o dată exactă. Dar când se lansează, planul este ca WFIRST să călătorească la Punctul LaGrange Soare-Pământ 2 (L2.) L2 este un punct gravitațional echilibrat în spațiu în care WFIRST își poate face munca fără întrerupere. Misiunea urmează să dureze aproximativ 6 ani.
„WFIRST are potențialul de a deschide ochii către minunile universului, la fel cum o are Hubble”, a declarat John Grunsfeld, astronaut și administrator asociat al Direcției Misiune Știință a NASA, la sediul central din Washington. „Această misiune combină în mod unic capacitatea de a descoperi și caracteriza planetele dincolo de propriul nostru sistem solar cu sensibilitatea și optica de a privi larg și adânc în univers, în încercarea de a descoperi misterele energiei întunecate și ale materiei întunecate.”
Pe scurt, există două propuneri pentru ceea ce poate fi Dark Energy. Prima este constanta cosmologică, unde energia întunecată este uniformă în tot cosmosul. Al doilea este ceea ce se numește câmpuri scalare, unde densitatea energiei întunecate poate varia în timp și spațiu.
Începând cu anii 90, observațiile ne-au arătat că expansiunea Universului se accelerează. Acea accelerație a început în urmă cu aproximativ 5 miliarde de ani. Credem că Dark Energy este responsabilă pentru acea expansiune accelerată. Prin furnizarea unor imagini atât de mari și detaliate ale cosmosului, WFIRST îi va permite astronomilor să mapeze expansiunea în timp și în zone mari. De asemenea, WFIRST va măsura cu exactitate formele, pozițiile și distanțele de milioane de galaxii pentru a urmări distribuția și creșterea structurilor cosmice, inclusiv a ciorchinilor de galaxie și a Materiei Întunecate care le însoțește. Speranța este că acest lucru ne va oferi un nou nivel de înțelegere atunci când vine vorba despre Energie Întunecată.
Dacă toate acestea sună prea complicate, priviți-l astfel: Știm că Universul se extinde și știm că expansiunea se accelerează. Vrem să știm de ce se extinde și cum. Am primit numele „Energie întunecată” forței care conduce această expansiune și acum vrem să aflăm mai multe despre ea.
Energia întunecată și extinderea Universului este un mister imens și o întrebare care îi determină pe cosmologi. (Ei chiar vor să știe cum se va sfârși Universul!) Dar pentru mulți dintre noi, o altă întrebare este și mai convingătoare: Suntem singuri în Univers?
Nu va exista niciun răspuns rapid la acesta, dar orice răspuns pe care îl găsim începe cu studierea exoplanetelor și la acest lucru va fi excelent WFIRST.
„WFIRST este conceput pentru a aborda zonele științifice identificate drept priorități de către comunitatea astronomică”, a declarat Paul Hertz, directorul Diviziei de Astrofizică a NASA la Washington. „Instrumentul Field Wide va oferi telescopului posibilitatea de a captura o singură imagine cu adâncimea și calitatea Hubble, dar acoperind de 100 de ori suprafața. Coronagraful va oferi știință revoluționară, surprinzând imagini slabe, dar directe ale lumilor gazoase îndepărtate și a supra-Pământurilor. "
„Coronagraful va oferi știință revoluționară, surprinzând imaginile slabe, dar directe ale lumilor gazoase îndepărtate și ale supra-Pământurilor.” - Paul Hertz, Divizia Astrofizică NASA
Dificultatea studierii exoplanetelor este că toate sunt stele orbitante. Stelele sunt atât de strălucitoare încât fac imposibil să-și vadă planetele în orice detaliu. Este ca și cum ar fi privit într-un far la câteva mile și ar încerca să studieze o insectă lângă far.
Instrumentul coronagrafic de la bordul WFIRST va excela la blocarea luminii stelelor îndepărtate. Face acest lucru cu un sistem de oglinzi și măști. Acest lucru face posibilă studierea exoplanetelor. Doar atunci când este tratată lumina de la stea, proprietățile exoplanetelor pot fi examinate.
Acest lucru va permite măsurători detaliate ale compoziției chimice din atmosfera unui exoplanet. Făcând acest lucru peste mii de planete, putem începe să înțelegem formarea planetelor în jurul diferitelor tipuri de stele. Cu toate acestea, există unele limitări la Instrumentul coronagrafic.
Instrumentul coronagrafic a fost un fel de adăugare tardivă la WFIRST. Unele din alte instrumente de pe WFIRST nu sunt optimizate pentru a funcționa cu acesta, astfel încât există anumite restricții de funcționare a acestuia. Acesta va putea studia gigantii gazului și așa-numitele Super-Pământuri. Aceste planete mai mari nu necesită atât de multă finețe pentru a fi studiate, doar datorită dimensiunii lor. Lumile asemănătoare Pământului vor fi probabil dincolo de puterea Instrumentului Coronagrafic.
Aceste limitări nu reprezintă o problemă mare pe termen lung. Coronagraph este de fapt mai mult o demonstrație tehnologică și nu reprezintă jocul final pentru studiul exoplanetelor. Orice este învățat din acest instrument ne va ajuta în viitor. Va exista un eventual succesor la WFIRST într-o zi, poate zeci de ani de acum încolo, iar până atunci tehnologia Coronagraph va avansa foarte mult. În acea perioadă viitoare, instantanee directe ale exoplanetelor asemănătoare Pământului pot fi foarte posibile.
Dar poate nu va trebui să așteptăm atât de mult.
Există un plan care să sporească eficacitatea Coronagraph pe WFIRST, care să îi permită să imagineze planete asemănătoare Pământului. Se numește EXO-S Starshade.
EXO-S Starshade este un sistem de umbrire de 34 m diametru care va împiedica lumina stelei să afecteze funcția WFIRST. Ar fi de fapt o ambarcațiune separată, lansată separat și trimisă în drum spre întâlnirea cu WFIRST la L2. Nu ar fi legat, ci s-ar orienta cu WFIRST printr-un sistem de camere și lumini de ghidare. De fapt, o parte a puterii Starshade este că ar fi la aproximativ 40.000 - 50.000 km distanță de WFIRST.
Dark Energy și Exoplanetele sunt priorități pentru WFIRST, dar există întotdeauna alte descoperiri care așteaptă telescoape mai bune. Nu este posibil să prezicem tot ceea ce vom învăța de la WFIRST. Cu imagini la fel de detaliate ca cele ale lui Hubble, dar de 100 de ori mai mari, suntem în căutarea unor surprize.
„Această misiune va cerceta universul pentru a găsi cele mai interesante obiecte acolo.” - Neil Gehrels, om de știință al proiectului WFIRST
„Pe lângă capacitățile sale interesante pentru energia întunecată și exoplanetele, WFIRST va oferi un tezaur de date rafinate pentru toți astronomii”, a spus Neil Gehrels, om de știință al proiectului WFIRST la Goddard Space Flight Center din NASA din Greenbelt, Maryland. „Această misiune va cerceta universul pentru a găsi cele mai interesante obiecte acolo.”
Cu toate Super Telescopurile care vor veni în linie în următorii ani, ne putem aștepta la câteva descoperiri uimitoare. Peste 10-20 de ani, cunoștințele noastre vor fi avansate considerabil. Ce vom învăța despre materie întunecată și energie întunecată? Ce vom cunoaște despre populațiile de exoplanete?
În momentul de față, se pare că tocmai ne îndreptăm spre o mai bună înțelegere a acestor lucruri, dar cu WFIRST și celelalte Super Telescopuri, suntem pregătiți pentru un studiu mai detaliat.
