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    L'immagine simulata dimostra la potenza del Wide Field Infrared Survey Telescope della NASA

    Questa immagine simulata di una porzione della galassia di Andromeda evidenzia l'alta risoluzione, ampio campo visivo, e l'impronta unica del prossimo Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA. Realizzato utilizzando i dati del programma Pancromatico Hubble Andromeda Treasury (PHAT), l'immagine si estende per circa 34, 000 anni luce, o circa 1/5 dell'intero disco di Andromeda, mostrando la luce rossa e nel vicino infrarosso di oltre 50 milioni di singole stelle. Il rosso e il verde rappresentano la luce del vicino infrarosso, mentre il blu rappresenta la luce rossa visibile. L'immagine parte dal bordo del nucleo luminoso della galassia in basso a sinistra, lungo e attraverso diversi bracci a spirale della galassia al centro e a destra. Credito:NASA, STsci, e B.F. Williams (Università di Washington)

    Immagina una flotta di 100 telescopi spaziali Hubble, schierato in una schiera strategica a forma di invasore spaziale a un milione di miglia dalla Terra, scansionando l'universo a velocità di curvatura.

    Con il Wide Field Infrared Survey Telescope della NASA, previsto per il lancio a metà degli anni 2020, questa visione diventerà (effettivamente) realtà.

    WFIRST catturerà l'equivalente di 100 immagini Hubble ad alta risoluzione in un singolo scatto, l'imaging di vaste aree del cielo 1, 000 volte più veloce di Hubble. In diversi mesi, WFIRST potrebbe rilevare la maggior parte del cielo alla luce del vicino infrarosso, con gli stessi dettagli, come ha fatto Hubble in tutti i suoi tre decenni.

    Elisa Quintana, WFIRST vice scienziato del progetto per le comunicazioni presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, è fiducioso che WFIRST avrà il potere di trasformare l'astrofisica. "Per rispondere a domande fondamentali come:quanto sono comuni i pianeti come quelli del nostro sistema solare? Come si formano le galassie, evolvere, e interagire? Esattamente come e perché il tasso di espansione dell'universo è cambiato nel tempo? Abbiamo bisogno di uno strumento che possa darci una visione ampia e dettagliata del cielo. WFIRST sarà quello strumento".

    Sebbene WFIRST non abbia ancora aperto il suo ampio, occhi acuti sull'universo, gli astronomi stanno già eseguendo simulazioni per dimostrare cosa sarà in grado di vedere e pianificare le proprie osservazioni.

    Questa immagine simulata di una porzione della nostra galassia vicina, Andromeda (M31), fornisce un'anteprima della vasta estensione e dei minimi dettagli che possono essere coperti con un solo puntamento di WFIRST. Utilizzando le informazioni raccolte da centinaia di osservazioni di Hubble, l'immagine simulata copre un'area di circa 34, 000 anni luce di diametro, mostrando la luce rossa e infrarossa di oltre 50 milioni di singole stelle rilevabili con WFIRST.

    Anche se può sembrare una disposizione un po' casuale di 18 immagini separate, la simulazione rappresenta in realtà un singolo scatto. Diciotto rivelatori quadrati, 4096 per 4096 pixel ciascuno, compongono il Wide Field Instrument (WFI) di WFIRST e danno al telescopio la sua finestra unica nello spazio.

    Ad ogni puntamento, WFIRST coprirà un'area circa 1⅓ volte quella della Luna piena. A confronto, ogni singola immagine Hubble a infrarossi copre un'area inferiore all'1% della Luna piena.

    I vantaggi della velocità

    WFIRST è progettato per raccogliere i big data necessari per affrontare domande essenziali su un'ampia gamma di argomenti, compresa l'energia oscura, esopianeti, e l'astrofisica generale che va dal nostro sistema solare alle galassie più lontane nell'universo osservabile. Nel corso della sua durata prevista di 5 anni, WFIRST dovrebbe accumulare più di 20 petabyte di informazioni su migliaia di pianeti, miliardi di stelle, milioni di galassie, e le forze fondamentali che governano il cosmo.

    Per astronomi come Ben Williams dell'Università di Washington a Seattle, che ha generato il set di dati simulato per questa immagine, WFIRST fornirà una preziosa opportunità per comprendere grandi oggetti vicini come Andromeda, che altrimenti richiedono molto tempo per l'immagine perché occupano una porzione così ampia del cielo.

    "Abbiamo trascorso gli ultimi due decenni a ottenere immagini ad alta risoluzione in piccole parti di galassie vicine. Con Hubble si ottengono questi scorci davvero allettanti di sistemi vicini molto complessi. Con WFIRST, all'improvviso puoi coprire tutto senza perdere molto tempo, " ha detto Williams.

    La capacità di visualizzare un'area così ampia fornirà agli astronomi un contesto importante necessario per capire come si formano le stelle e come cambiano le galassie nel tempo. Williams ha spiegato che con un campo ampio, "ottieni le singole stelle, ottieni le strutture in cui vivono, e le strutture che li circondano nel loro ambiente."

    Julianne Dalcanton dell'Università di Washington, che ha guidato il programma Pancromatico Hubble Andromeda Treasury (PHAT) su cui si basano i dati simulati, ritiene inoltre che la combinazione di WFIRST di capacità ultra teleobiettivo e super grandangolo sarà rivoluzionaria. "Il sondaggio PHAT di Andromeda è stato un enorme investimento di tempo, che richiedono un'attenta giustificazione e previdenza. Questa nuova simulazione mostra quanto potrebbe essere facile un'osservazione equivalente per WFIRST." WFIRST potrebbe rilevare Andromeda quasi 1, 500 volte più veloce di Hubble, costruire un panorama del disco principale della galassia in poche ore.

    La straordinaria velocità di rilevamento di WFIRST è il risultato del suo ampio campo visivo, la sua agilità, e la sua orbita. Williams ha spiegato che coprendo più aree in un campo ed essendo in grado di cambiare campo più rapidamente, "stai evitando tutte quelle spese generali associate al ripuntamento del telescopio così tante volte." Inoltre, L'orbita di WFIRST a un milione di miglia di distanza fornirà una vista generalmente non ostruita dalla Terra. Mentre Hubble è spesso in grado di raccogliere dati durante solo metà della sua orbita terrestre bassa a 350 miglia di altezza, WFIRST sarà in grado di osservare più o meno continuamente.

    Principali programmi di indagine

    Poiché può raccogliere così tanti dati dettagliati così rapidamente, WFIRST è ideale per sondaggi di grandi dimensioni. Una parte significativa della missione sarà dedicata al monitoraggio di centinaia di migliaia di galassie lontane per esplosioni di supernova, che può essere usato per studiare l'energia oscura e l'espansione dell'universo. Un altro importante programma riguarderà la mappatura delle forme e della distribuzione delle galassie al fine di comprendere meglio come l'universo, comprese le galassie, materia oscura, e l'energia oscura, si è evoluta negli ultimi 13 miliardi di anni.

    WFIRST svolgerà anche un ruolo importante nel censimento degli esopianeti. Monitorando la luminosità di miliardi di stelle nella Via Lattea, gli astronomi si aspettano di catturare migliaia di eventi di microlenti:lievi aumenti di luminosità che si verificano quando un pianeta passa tra il telescopio e una stella lontana. La capacità di WFIRST di rilevare pianeti relativamente piccoli o lontani dalle proprie stelle, nonché pianeti canaglia, che non orbitano affatto in nessuna stella, contribuiranno a colmare le principali lacune nella nostra conoscenza dei pianeti oltre il nostro sistema solare. Sebbene il microlensing non ci darà la possibilità di vedere direttamente gli esopianeti, WFIRST porterà anche un coronografo, uno strumento di dimostrazione tecnologica progettato per bloccare una quantità sufficiente di luce stellare accecante per rendere possibile l'imaging diretto e la caratterizzazione dei pianeti in orbita.

    Questi grandi sondaggi dovrebbero anche rivelare l'inaspettato:strano, fenomeni transitori mai osservati prima. "Se copri molto il cielo, troverai quelle cose rare, " ha spiegato Williams.

    Dati ad accesso aperto

    Ampliando ulteriormente il suo potenziale impatto, tutti i dati raccolti da WFIRST saranno non proprietari e immediatamente disponibili al pubblico. Dalcanton ha sottolineato l'importanza di questo aspetto della missione:"Migliaia di menti da tutto il mondo saranno in grado di pensare a quei dati e trovare nuovi modi per usarli. È difficile prevedere cosa sbloccheranno i dati WFIRST, ma so che più persone lo guardano, maggiore è il ritmo della scoperta."

    A complemento di altri Osservatori

    La combinazione di talenti di WFIRST sarà un prezioso complemento a quelli di altri osservatori, tra cui Hubble e il telescopio spaziale James Webb. "Con cento volte il campo visivo di Hubble, e la capacità di osservare rapidamente il cielo, WFIRST sarà uno strumento di scoperta estremamente potente, " ha spiegato Karoline Gilbert, Scienziato della missione WFIRST presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. "Web, che è 100 volte più sensibile e può vedere più in profondità nell'infrarosso, potranno osservare i rari oggetti astronomici scoperti da WFIRST nei minimi dettagli. Nel frattempo, Hubble continuerà a fornire una visione unica della luce ottica e ultravioletta emessa dagli oggetti che WFIRST scopre, e Webb continua."

    L'immagine simulata viene presentata al 235° meeting dell'American Astronomical Society a Honolulu, Hawaii.


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