WFIRST, el telescopio que multiplicará por 100 al Hubble

La NASA está comenzando a diseñar su próxima gran misión astrofísica, un telescopio espacial que proporcionará la imagen más grande del universo jamás vista.
Programado para lanzarse a mediados de la década de 2020, el Telescopio Infrarrojo de Campo Amplio (WFIRST) funcionará como el primo de ojos ampliados del telescopio Hubble. Si bien es tan sensible como las cámaras del Hubble, el instrumento de campo ancho WFIRST de 300 megapíxeles creará una imagen de un área del cielo 100 veces más grande. Esto significa que una sola imagen WFIRST tendrá el detalle equivalente de 100 imágenes de Hubble

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“Una imagen del Hubble es un bonito póster en la pared, mientras que una imagen WFIRST cubrirá toda la pared de su casa\”, dijo en un comunicado David Spergel, copresidente del grupo de trabajo de ciencias WFIRST y profesor de astronomía en la Universidad de Princeton.
El amplio campo de visión de la misión le permitirá generar grandes imágenes nunca antes vistas del universo, lo que ayudará a los astrónomos a explorar algunos de los mayores misterios del cosmos, incluyendo por qué la expansión del universo parece estar acelerándose. Una posible explicación para esta aceleración es la energía oscura, una presión inexplicable que actualmente representa el 68 por ciento del contenido total del cosmos y puede haber cambiado a lo largo de la historia del universo.

Otra posibilidad es que esta aparente aceleración cósmica apunte a la ruptura de la teoría de la relatividad general de Einstein a lo largo de amplias franjas del universo. WFIRST tendrá el poder de probar ambas ideas.
Para aprender más sobre la energía oscura, WFIRST usará su poderoso espejo de 2.4 metros y su instrumento de campo amplio para hacer dos cosas: mapear cómo se estructura y distribuye la materia por todo el cosmos y medir cómo se ha expandido el universo a lo largo del tiempo. En el proceso, la misión estudiará las galaxias a través del tiempo cósmico, desde el presente hasta cuando el universo tenía solo medio billón de años, o aproximadamente el 4 por ciento de su edad actual.
“Para entender cómo el universo evolucionó de un gas caliente y uniforme a estrellas, planetas y personas, necesitamos estudiar los inicios de ese proceso mirando los primeros días del universo”, dijo el científico del proyecto WFIRST Jeffrey Kruk en el centro Goddard de la NASA. “Hemos aprendido mucho de otras encuestas de área amplia, pero las de WFIRST serán las más sensibles y nos darán una mirada más remota en el tiempo”, explicó.
WFIRST hará esto a través de múltiples estrategias de observación, incluyendo estudios de estrellas en explosión llamadas supernovas y cúmulos de galaxias, y mapeando la distribución de galaxias en tres dimensiones. La medición del brillo y las distancias de las supernovas proporcionó la primera evidencia de la presencia de energía oscura. WFIRST ampliará estos estudios a mayores distancias para medir cómo la influencia de la energía oscura aumentó con el tiempo.
WFIRST medirá las distancias precisas a los cúmulos de galaxias para mapear cómo crecieron con el tiempo. La misión también identificará las distancias a millones de galaxias midiendo cómo su luz se vuelve más roja a mayores distancias, un fenómeno llamado desplazamiento hacia el rojo. Cuanto más lejos está una galaxia, más roja aparece su luz cuando la vemos. El mapeo de las posiciones tridimensionales de las galaxias permitirá a los astrónomos medir cómo la distribución de las galaxias ha cambiado con el tiempo, proporcionando otra medida de cómo la energía oscura ha afectado al cosmos.
El Wide Field Instrument también permitirá a WFIRST medir la materia en cientos de millones de galaxias distantes a través de un fenómeno dictado por la teoría de la relatividad de Einstein. Los objetos masivos, como las galaxias, curvan el espacio-tiempo de una manera que doble la luz que pasa cerca de ellos, creando una visión distorsionada y magnificada de galaxias lejanas detrás de ellos. Usando este efecto de lupa, llamado lente gravitatoria débil, WFIRST pintará una amplia imagen de cómo la materia está estructurada en todo el universo, lo que permite a los científicos poner la física gobernante de su conjunto a la prueba definitiva.
WFIRST puede usar este mismo fenómeno de flexión de luz para estudiar planetas más allá de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas. En un proceso llamado microlente, una estrella en primer plano en nuestra galaxia actúa como lente. Cuando su movimiento se alinea al azar con una estrella de fondo distante, la lente magnifica, ilumina y distorsiona la estrella de fondo.
A medida que la estrella de lente se desplaza en su órbita alrededor de la galaxia y la alineación cambia, también lo hace el brillo aparente de la estrella. El patrón preciso de estos cambios puede revelar planetas que orbitan la estrella del lente porque los planetas mismos sirven como lentes gravitacionales en miniatura. Tales alineaciones deben ser precisas y durar solo unas horas.
La encuesta de microlentes de WFIRST monitoreará 100 millones de estrellas durante cientos de días y se espera que encuentre alrededor de 2.500 planetas, con un número significativo de planetas rocosos dentro y más allá de la región donde puede existir agua líquida. Este método de detección de planetas es lo suficientemente sensible para encontrar planetas más pequeños que Marte, y revelará planetas que orbitan alrededor de sus estrellas anfitrionas a distancias que van desde más cerca de venus y más lejos de Plutón.