เมื่อใช้พื้นที่ในปี 2568 กล้องโทรทรรศน์สำรวจสนามไวด์ฟิลด์ (WFIRST) จะเป็นหอดูดาวที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีมา ฮับเบิล และ สปิตเซอร์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ด้วยการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความละเอียดสูงกับมุมมองที่กว้าง WFIRST จะสามารถจับภาพได้เทียบเท่า 100 ฮับเบิลภาพที่มีคุณภาพด้วยการยิงเพียงครั้งเดียวและสำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืนด้วยความเร็ว 1,000 เท่า
ในการเตรียมการสำหรับเหตุการณ์สำคัญนี้นักดาราศาสตร์ที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าได้ทำการจำลองสถานการณ์เพื่อแสดงให้เห็นว่า WFIRST จะสามารถมองเห็นได้เพื่อให้พวกเขาสามารถวางแผนการสังเกตการณ์ได้ เพื่อให้ผู้ชมได้เห็นตัวอย่างของสิ่งที่ดูเหมือนว่าจะเป็นเช่นนี้ Goddard Space Flight Center ของนาซ่าได้แชร์วิดีโอที่จำลอง WFIRST ที่ทำการสำรวจของ Andromeda Galaxy (M31) ที่อยู่ใกล้เคียง
การจำลองซึ่งนำเสนอในสัปดาห์นี้ในการประชุม 235 ครั้งของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน (ASS) ในโฮโนลูลูอาศัยข้อมูลที่ได้จาก ฮับเบิล ตลอดการสังเกตการณ์หลายร้อยครั้งของแอนโดรเมดา ด้วยวิธีนี้การจำลองจะช่วยให้ผู้ชมเห็นตัวอย่างของการขยายที่กว้างใหญ่และรายละเอียดที่ WFIRST สามารถให้ได้ในภาพเดียว
ช็อตที่จำลองขึ้นมานั้นครอบคลุมพื้นที่ที่มีการวัดระยะทาง 34,000 ปีแสงและแสดงแสงสีแดงและอินฟราเรดของดวงดาวมากกว่า 50 ล้านดวง ด้วยพลังการถ่ายภาพชนิดนี้ WFIRST สามารถสำรวจได้ในเวลาไม่กี่เดือนที่มีท้องฟ้ามากในสเปกตรัมใกล้อินฟราเรดเหมือนฮับเบิลในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา - และในรายละเอียดมากพอ
Elisa Quintana รองนักวิทยาศาสตร์โครงการ WFIRST เพื่อการสื่อสารที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่ามีความมั่นใจว่า WFIRST จะนำไปสู่การปฏิวัติด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ตามที่ระบุไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ล่าสุดของนาซ่า:
“ เพื่อตอบคำถามพื้นฐานเช่น: ดาวเคราะห์ต่าง ๆ ในระบบสุริยะของเราเป็นอย่างไร กาแลคซีก่อตัวสร้างวิวัฒนาการและโต้ตอบอย่างไร? อัตราการขยายตัวของจักรวาลเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไรและทำไม? เราต้องการเครื่องมือที่สามารถให้ทั้งมุมมองที่กว้างและละเอียดของท้องฟ้า WFIRST จะเป็นเครื่องมือนั้น”
รูปภาพ 18 รูปที่แสดงในการจำลองนั้นแสดงถึงการวาดภาพที่ถูกต้องของสิ่งที่ WFIRST จะเห็นในทุก ๆ การชี้และการถ่ายภาพ ด้วยเครื่องตรวจจับ 18 ตัวซึ่งแต่ละอันมีขนาด 4096 x 4096 พิกเซล WFIRST จะครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 1? คูณด้วยดวงจันทร์เต็มดวงโดยชี้ทุกครั้ง - ในขณะที่ภาพฮับเบิลแต่ละดวงครอบคลุมพื้นที่น้อยกว่า 1% ของพื้นที่ของพระจันทร์เต็มดวง
นอกเหนือจากความสามารถในการถ่ายภาพแล้วยังมีความเร็วในการสำรวจพิเศษที่ WFIRST จะนำเสนอซึ่งเป็นผลมาจากมุมมองที่กว้าง ด้วยความสามารถในการตรวจสอบพื้นที่ที่มากขึ้นในการชี้เพียงจุดเดียวและสลับจากสนามหนึ่งไปอีกสนามหนึ่งได้อย่างรวดเร็วทีมภารกิจจะไม่ต้องผ่านกระบวนการที่ลำบากในการได้รับการแต่งตั้งทุกครั้งที่พวกเขาต้องการสำรวจสนามใหม่
อีกปัจจัยคือวงโคจรที่ WFIRST จะครอบครองซึ่งจะให้มุมมองของพื้นที่ที่โดยทั่วไปไม่มีสิ่งกีดขวางจากโลก แต่ทว่า ฮับเบิลวงโคจรของโลกต่ำ (LEO) ประมาณ 560 กิโลเมตร (350 ไมล์) หมายความว่ามันมักจะสามารถรวบรวมข้อมูลได้เพียงครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการโคจร WFIRST จะอยู่ในวงโคจรที่กว้างประมาณ 1.6 ล้านกิโลเมตร (1 ล้านไมล์) . ในระยะนี้จะสามารถทำการสังเกตการณ์ได้อย่างต่อเนื่อง
เบ็นวิลเลียมส์นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลทำหน้าที่สร้างชุดข้อมูลจำลองสำหรับภาพนี้ ตามที่เขาอธิบาย WFIRST จะให้โอกาสอันมีค่าในการทำความเข้าใจกับวัตถุใกล้เคียงขนาดใหญ่เช่น Andromeda ซึ่งใช้เวลาในการถ่ายภาพเป็นอย่างมากเพราะพวกมันใช้เวลาส่วนใหญ่บนท้องฟ้า:
“ เราใช้เวลาสองสามทศวรรษที่ผ่านมาในการถ่ายภาพด้วยความละเอียดสูงในส่วนเล็ก ๆ ของกาแลคซีใกล้เคียง ด้วยฮับเบิลคุณจะได้รับเหลือบที่เย้ายวนใจของระบบใกล้เคียงที่ซับซ้อนมาก ด้วย WFIRST ในทันใดคุณสามารถครอบคลุมทุกสิ่งได้โดยไม่ต้องเสียเวลามากมาย”
โดยทั่วไปความสามารถในการจับภาพของพื้นที่ขนาดใหญ่เช่นนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้รับบริบทที่พวกเขาจำเป็นต้องเข้าใจว่าดาวก่อตัวอย่างไรและกาแลคซีเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป โดยพื้นฐานแล้วมุมมองที่กว้างจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ไม่เพียง แต่ศึกษาดวงดาวหรือกาแลคซีแต่ละดวงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างที่พวกมันอาศัยอยู่และสภาพแวดล้อมโดยรอบด้วย
ด้วยเทคโนโลยีและความสามารถระดับนี้ในการกำจัดผู้ควบคุมภารกิจจึงรอคอยที่จะรวบรวมข้อมูลจำนวนมหาศาลบนจักรวาล ในช่วงระยะเวลา 5 ปีของภารกิจตามแผน WFIRST คาดว่าจะรวบรวมข้อมูลมากกว่า 20 เพตาไบต์ของดาวเคราะห์หลายพันดวงดาวหลายพันล้านดวงและกาแล็กซี่นับล้าน ๆ แห่ง ข้อมูลนี้จะถูกใช้เพื่อตอบคำถามพื้นฐานของจักรวาลและกฎหมายที่ควบคุมมัน
สิ่งเหล่านี้รวมถึงการขยายตัวของเอกภพนั้นเกิดจากพลังลึกลับที่มองไม่เห็น (aka. Dark Energy) หรือการสลายของสัมพัทธภาพทั่วไปในสเกลจักรวาล เมื่อกาแลคซีแห่งแรกปรากฏขึ้นในจักรวาลและวิวัฒนาการมาตั้งแต่อย่างไร และหรือว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเรา (ดาวเคราะห์นอกระบบ) มีบรรยากาศเพียงพอและเงื่อนไขที่จำเป็นบนพื้นผิวของมันเพื่อช่วยชีวิต
Julianne Dalcanton ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันนำโปรแกรม Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) ซึ่งเป็นข้อมูลที่จำลองขึ้นมา ดังที่เธออธิบายการรวมกันของความสามารถในการถ่ายภาพระยะไกลพิเศษและความสามารถมุมกว้างพิเศษของ WFIRST (ดังที่แสดงให้เห็นจากการจำลอง) มีความเป็นไปได้สูงที่:
“ การสำรวจ PHAT ของแอนโดรเมดาเป็นการลงทุนครั้งใหญ่ต้องใช้เหตุผลและความรอบคอบ การจำลองใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าการสังเกตการณ์ที่เทียบเท่ากันนั้นง่ายสำหรับ WFIRST เพียงใด”
เมื่อดำเนินการแล้ว WFIRST จะใช้เวลาส่วนสำคัญในการตรวจสอบกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลหลายแสนแห่งเพื่อการระเบิดของซูเปอร์โนวาซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อศึกษาพลังงานมืดและการขยายตัวของเอกภพ นอกจากนี้ยังจะใช้เวลานี้ในการทำแผนที่รูปร่างและการกระจายตัวของกาแลคซีเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าเอกภพวิวัฒนาการมาอย่างไรในช่วงเกือบ 14 พันล้านปีนับตั้งแต่บิกแบง
WFIRST จะตรวจสอบความสว่างของดาวนับพันล้านดวงในทางช้างเผือกเพื่อเฝ้าระวังเหตุการณ์ไมโครลิตรที่อาจเกิดขึ้น สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ผ่านระหว่างดาวฤกษ์กับผู้สังเกตการณ์โดยขยายแสงของดาวฤกษ์ชั่วคราว WFIRST คาดว่าจะให้ความละเอียดสูงในการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบหลายดวงที่มีขนาดเล็กห่างไกลจากดาวฤกษ์ของพวกเขาและดาวเคราะห์นอกระบบดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการสำรวจสำมะโนประชากรของดาวเคราะห์นอกระบบ
WFIRST จะดำเนินการในฐานะผู้สาธิตเทคโนโลยีด้วยการพกพาโคโรเนชันซึ่งเป็นเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อกั้นแสงของดาวฤกษ์เพื่อให้ดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่สามารถถ่ายภาพและโดดเด่นได้โดยตรง ก่อนอื่นข้อมูลที่รวบรวมโดย WFIRST จะเป็นแบบเปิดโล่งและเปิดเผยต่อสาธารณะทันที ตามข้อมูลของ Dalcanton นี่เป็นหนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดของภารกิจ
“ จิตใจหลายพันคนจากทั่วโลกกำลังคิดเกี่ยวกับข้อมูลนั้นและคิดหาวิธีการใหม่ ๆ ในการใช้งาน” เธอกล่าว “ เป็นการยากที่จะคาดการณ์ว่าข้อมูล WFIRST จะปลดล็อคได้อย่างไร แต่ฉันรู้ว่ายิ่งมีคนมองเรามากเท่าไหร่การค้นพบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น”
เหนือสิ่งอื่นใดภารกิจ WFIRST จะเสริมหอสังเกตการณ์ที่มีอยู่ในอวกาศแล้ว เหล่านี้รวมถึงนาซ่า ฮับเบิล และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (ซึ่งจะทำการสำรวจอย่างกว้างขวางในบริเวณใกล้อินฟราเรด) รวมถึง ESA ของ Euclid ภารกิจ - ซึ่งจะเป็นการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพเพื่อกำหนดบทบาทของ Dark Matter และ Dark Energy
ในฐานะที่เป็น Karoline Gilbert, นักวิทยาศาสตร์ภารกิจ WFIRST ที่สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STSI) ในบัลติมอร์รัฐแมรี่แลนด์กล่าวว่า:
“ ด้วยมุมมองหนึ่งร้อยเท่าของฮับเบิลและความสามารถในการสำรวจท้องฟ้าอย่างรวดเร็ว WFIRST จะเป็นเครื่องมือค้นพบที่ทรงพลังอย่างยิ่ง เวบบ์ซึ่งมีความไวมากกว่า 100 เท่าและสามารถมองลึกเข้าไปในอินฟราเรดได้จะสามารถสังเกตวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ค้นพบโดย WFIRST ในรายละเอียดที่ประณีต ในขณะเดียวกันฮับเบิลจะยังคงให้มุมมองที่เป็นเอกลักษณ์เกี่ยวกับแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่ WFIRST ค้นพบและเวบบ์จะติดตามต่อไป”
ยุค 2020 กำลังก่อตัวขึ้นเพื่อเป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับนักดาราศาสตร์และผู้ที่ชื่นชอบการสำรวจอวกาศ นอกเหนือจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและอวกาศรุ่นต่อไปที่จะเข้ารับใช้ภารกิจจำนวนหนึ่งได้ถูกกำหนดให้ไปยังดวงจันทร์ไปยังดาวอังคารและระบบสุริยะรอบนอก หากความลึกลับของจักรวาลและทุกสิ่งที่อยู่ในนั้นเปรียบเสมือนกับหัวหอมได้ดังนั้นหลายชั้นก็จะกลับมาอีกครั้งในทศวรรษนี้!
ภาพจำลองถูกนำเสนอในการประชุม 235 ครั้งของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันในโฮโนลูลูรัฐฮาวาย
