Apabila perlu ke ruang angkasa pada tahun 2025, the Teleskop Penyiasatan Inframerah Lebar Lebar (WFIRST) akan menjadi balai cerap paling kuat yang pernah dikerahkan, menggantikan yang terhormat Hubble dan Spitzer teleskop ruang. Dengan bergantung pada kombinasi resolusi tinggi yang unik dengan bidang pandangan yang luas, WFIRST akan dapat menangkap setara dengan 100 Hubble-kualiti gambar dengan satu tangkapan dan kaji langit malam dengan kelajuan 1,000 kali ganda.
Sebagai persediaan untuk peristiwa penting ini, para astronom di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA telah menjalankan simulasi untuk menunjukkan apa yang dapat dilihat oleh WFIRST sehingga mereka dapat merancang pemerhatian mereka. Untuk memberikan gambaran awal kepada penonton tentang bagaimana rupa, Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA telah berkongsi video yang mensimulasikan WFIRST melakukan tinjauan terhadap Galaxy Andromeda yang berdekatan (M31).
Simulasi, yang dibentangkan minggu ini pada pertemuan ke-235 Persatuan Astronomi Amerika (ASS) di Honululu, bergantung pada data yang diperoleh oleh Hubble sepanjang beratus-ratus pemerhatian Andromeda. Dengan cara ini, simulasi memberi penonton pratonton mengenai perincian luas dan terperinci yang dapat diberikan oleh WFIRST hanya dengan satu gambar.
Tembakan simulasi meliputi kawasan seluas 34,000 tahun cahaya dan mempamerkan cahaya merah dan inframerah lebih dari 50 juta bintang individu. Dengan kekuatan pencitraan seperti ini, WFIRST dapat melakukan tinjauan dalam beberapa bulan sebanyak langit di spektrum inframerah dekat seperti yang dilakukan Hubble selama tiga dekad - dan dengan begitu banyak detail.
Elisa Quintana, Timbalan Saintis Projek WFIRST untuk Komunikasi di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, yakin WFIRST akan membawa kepada revolusi dalam astrofizik. Seperti yang dinyatakannya dalam siaran akhbar NASA baru-baru ini:
"Untuk menjawab soalan asas seperti: Seberapa umum planet seperti di sistem suria kita? Bagaimana galaksi terbentuk, berkembang, dan berinteraksi? Tepat bagaimana - dan mengapa - kadar pengembangan alam semesta berubah dari masa ke masa? Kita memerlukan alat yang dapat memberi kita pemandangan langit yang luas dan terperinci. WFIRST akan menjadi alat itu. "
18 gambar yang ditunjukkan dalam simulasi menggambarkan gambaran yang tepat mengenai apa yang akan dilihat oleh WFIRST dengan setiap tangkapan menunjuk dan gambar. Dengan 18 pengesannya, masing-masing berukuran 4096 x 4096 piksel, WFIRST akan meliputi kawasan seluas 1? kali bulan Purnama dengan setiap titik - sedangkan gambar Hubble individu meliputi kawasan kurang dari 1% kawasan Bulan Purnama.
Selain kemampuan pengimejannya, ada juga kecepatan tinjauan luar biasa yang akan ditawarkan oleh WFIRST, yang merupakan hasil dari bidang pandangannya yang luas. Dengan dapat memantau area yang lebih besar dalam satu titik dan beralih dari satu bidang ke bidang yang lain dengan cepat, pasukan misi tidak perlu melalui proses yang sukar untuk ditugaskan setiap kali mereka ingin meninjau bidang baru.
Faktor lain adalah orbit yang akan ditempati oleh WFIRST, yang akan memberikan pandangan tentang ruang yang umumnya tidak terhalang oleh Bumi. Manakala HubbleOrbit Bumi Rendah (LEO) kira-kira 560 km (350 mil) bermaksud bahawa ia sering dapat mengumpulkan data hanya untuk separuh dari masa orbitnya, WFIRST akan berada di orbit luas sekitar 1.6 juta km (1 juta mi) . Pada jarak ini, ia akan dapat melakukan pemerhatian secara berterusan.
Ben Williams, ahli astronomi di University of Washington di Seattle, bertanggungjawab menghasilkan set data simulasi untuk gambar ini. Seperti yang dijelaskannya, WFIRST akan memberikan peluang berharga untuk memahami objek besar yang berdekatan seperti Andromeda, yang sebaliknya sangat memakan masa untuk membuat gambar kerana mereka mengambil sebahagian besar langit:
"Kami telah menghabiskan beberapa dekad terakhir untuk mendapatkan gambar dengan resolusi tinggi di bahagian kecil galaksi berdekatan. Dengan Hubble, anda dapat melihat sekilas sistem berdekatan yang sangat kompleks ini. Dengan WFIRST, secara tiba-tiba anda dapat merangkumi keseluruhan perkara tanpa menghabiskan banyak masa. "
Pada asasnya, keupayaan untuk menangkap gambar dari kawasan yang begitu luas akan memberikan para astronom konteks yang mereka perlukan untuk memahami bagaimana bintang terbentuk dan bagaimana galaksi berubah dari masa ke masa. Pada dasarnya, bidang pandangan yang luas akan membolehkan ahli astronomi untuk tidak hanya mengkaji bintang atau galaksi individu tetapi juga struktur yang mereka tinggali dan persekitarannya.
Dengan tahap teknologi dan kemampuan yang ada, pengawal misi berharap dapat mengumpulkan sejumlah besar data mengenai kosmos. Sepanjang misi yang dirancang selama 5 tahun, WFIRST dijangka mengumpulkan lebih dari 20 petabyte maklumat mengenai ribuan planet, berbilion bintang, dan berjuta-juta galaksi. Data ini akan digunakan untuk menjawab persoalan mendasar tentang kosmos dan undang-undang yang mengaturnya.
Ini termasuk sama ada pengembangan kosmik disebabkan oleh kekuatan misteri yang tidak dapat dilihat (aka. Dark Energy) atau pemecahan Relativiti Umum pada skala kosmologi; ketika galaksi pertama muncul di Alam Semesta dan bagaimana ia telah berkembang; dan sama ada planet di luar Sistem Suria kita (planet ekstrasolar) mempunyai atmosfera yang mencukupi dan keadaan yang diperlukan di permukaannya untuk menyokong kehidupan.
Julianne Dalcanton, seorang profesor astronomi di University of Washington, memimpin program Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) yang berdasarkan pada data simulasi. Seperti yang dijelaskannya, gabungan kemampuan ultra-telefoto WFIRST dan sudut super-lebar (seperti yang ditunjukkan dengan simulasi mereka) berpotensi menjadi yang baru:
"Tinjauan PHAT terhadap Andromeda adalah pelaburan waktu yang sangat besar, yang memerlukan pembenaran dan pemikiran yang teliti. Simulasi baru ini menunjukkan betapa mudahnya pemerhatian setara bagi WFIRST. "
Setelah beroperasi, WFIRST akan menghabiskan sebahagian besar waktunya untuk memantau beratus-ratus ribu galaksi yang jauh untuk letupan supernova, yang dapat digunakan untuk mempelajari Tenaga Gelap dan pengembangan Alam Semesta. Ini juga akan menggunakan waktu ini untuk memetakan bentuk dan taburan galaksi untuk lebih memahami bagaimana Alam Semesta telah berkembang dalam hampir 14 miliar tahun sejak Big Bang.
WFIRST juga akan memantau kecerahan berbilion-bilion bintang di Bima Sakti untuk memerhatikan kemungkinan peristiwa mikrolensing. Ini berlaku ketika planet melintas di antara bintangnya dan pemerhati, sementara menguatkan cahaya bintang. Dengan resolusi tinggi, WFIRST diharapkan dapat mengesan banyak eksoplanet yang kecil, jauh dari bintang mereka, dan planet jahat - sehingga memainkan peranan penting dalam menyelesaikan bancian eksoplanet.
WFIRST juga akan bertindak sebagai demonstrator teknologi dengan membawa coronagraph, instrumen yang dirancang untuk menyekat cahaya bintang sehingga planet-planet yang mengorbitnya dapat langsung dicitrakan dan dicirikan. Yang pertama, data yang dikumpulkan oleh WFIRST akan menjadi akses terbuka dan segera tersedia untuk orang ramai. Menurut Dalcanton, ini adalah salah satu aspek misi yang paling penting.
"Ribuan minda dari seluruh dunia akan dapat memikirkan data tersebut dan mencari kaedah baru untuk menggunakannya," katanya. "Sukar untuk menjangkakan apa yang akan dibuka oleh data WFIRST, tetapi saya tahu bahawa semakin banyak orang yang kita perhatikan, semakin besar kadar penemuannya."
Sebagai tambahan, misi WFIRST akan melengkapkan pemerhatian yang sudah ada di ruang angkasa. Ini termasuk NASA Hubble dan juga Teleskop Angkasa James Webb (yang juga akan melakukan tinjauan luas di inframerah dekat), serta ESA Euclid misi - yang akan mengukur kadar di mana Alam Semesta berkembang untuk menentukan peranan yang dimainkan oleh Dark Matter dan Dark Energy.
Sebagai Karoline Gilbert, seorang Saintis Misi WFIRST di Institut Sains Teleskop Angkasa (STSI) di Baltimore, Maryland, meletakkannya:
"Dengan seratus kali bidang pandangan Hubble, dan kemampuan untuk meninjau langit dengan cepat, WFIRST akan menjadi alat penemuan yang sangat kuat. Webb, yang 100 kali lebih sensitif dan dapat melihat lebih jauh ke dalam inframerah, akan dapat melihat objek astronomi yang jarang ditemui oleh WFIRST secara terperinci. Sementara itu, Hubble akan terus memberikan pandangan yang unik ke cahaya optik dan sinar ultraviolet yang dipancarkan oleh objek yang ditemui oleh WFIRST, dan Webb meneruskannya. "
Tahun 2020 akan menjadi masa yang sangat menggembirakan bagi para astronom dan peminat penerokaan angkasa lepas. Selain teleskop darat dan angkasa generasi akan datang, sejumlah misi ditakdirkan untuk pergi ke Bulan, ke Marikh, dan Sistem Suria luar. Sekiranya misteri Alam Semesta dan semua yang ada di dalamnya dapat disamakan dengan bawang, maka beberapa lapisan pasti akan dikupas kembali dalam dekad ini!
Gambar yang disimulasikan sedang dipersembahkan pada pertemuan ke-235 Persatuan Astronomi Amerika di Honolulu, Hawaii.
