Per sapere come finirà l'universo, dobbiamo sapere cosa gli è successo finora. Questo è solo un mistero che la prossima missione del Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA affronterà mentre esplora il cosmo lontano. La telecamera gigante della navicella spaziale, il Wide Field Instrument (WFI), sarà fondamentale per questa esplorazione.

Il WFI ha appena superato la revisione preliminare del progetto, un traguardo importante per la missione. Significa che il WFI ha soddisfatto con successo il progetto, i requisiti di pianificazione e budget per avanzare alla fase successiva di sviluppo, dove il team inizierà la progettazione dettagliata e la fabbricazione dell'hardware di volo.

"Questa è stata un'eccezionale revisione preliminare del progetto, fornendo un'istantanea dell'enorme quantità di ingegneria che questo team ha realizzato in un breve periodo di tempo, "ha detto Jamie Dunn, Responsabile del progetto WFIRST presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Il team WFI è sulla buona strada per costruire uno strumento di livello mondiale per il prossimo grande osservatorio della NASA".

"La revisione preliminare del progetto è un passaggio fondamentale nella missione perché prende le idee ingegneristiche e le valuta in base a criteri rigorosi per assicurarsi che funzionino come pianificato, " disse Mary Walker di Goddard, gestore dello strumento per il WFI. "Qui è dove troviamo le cose che dobbiamo modificare in modo che WFIRST possa avanzare alla fase successiva del suo viaggio".

Gli ingegneri inseriranno i risultati della revisione nella prossima iterazione di progettazione, preparare lo strumento per un test ancora più rigoroso:la revisione critica del progetto, attualmente previsto per giugno 2020. Ciò comporterà dati provenienti da unità di test ingegneristici WFI in ambienti spaziali simulati, compresi i test a temperature criogeniche.

WFIRST è un telescopio spaziale di nuova generazione che osserverà l'universo a infrarossi da oltre l'orbita della Luna. I suoi due strumenti sono una dimostrazione tecnologica chiamata coronografo, e il WFI. Il WFI presenta la stessa risoluzione angolare di Hubble ma con 100 volte il campo visivo. I dati raccolti consentiranno agli scienziati di scoprire informazioni nuove e dettagliate in modo univoco sui sistemi planetari intorno ad altre stelle. Il WFI mapperà anche come la materia è strutturata e distribuita in tutto il cosmo, che alla fine dovrebbe consentire agli scienziati di scoprire il destino dell'universo.

Il WFI è progettato per rilevare la debole luce infrarossa proveniente da tutto l'universo. La luce infrarossa viene osservata a lunghezze d'onda superiori a quelle che l'occhio umano può rilevare. L'espansione dell'universo estende la luce emessa da galassie lontane, facendo in modo che la luce visibile o ultravioletta appaia come infrarossa nel momento in cui ci raggiunge. Galassie così lontane sono difficili da osservare da terra perché l'atmosfera terrestre blocca alcune lunghezze d'onda infrarosse, e l'atmosfera superiore risplende abbastanza intensamente da sopraffare la luce di queste lontane galassie. Andando nello spazio e usando un telescopio delle dimensioni di Hubble, il WFI sarà sufficientemente sensibile da rilevare la luce infrarossa da una distanza maggiore rispetto a qualsiasi telescopio precedente. Ciò aiuterà gli scienziati a catturare una nuova visione dell'universo che potrebbe aiutare a risolvere alcuni dei suoi più grandi misteri, uno dei quali è come l'universo è diventato così com'è ora.

Il WFI consentirà agli scienziati di scrutare molto indietro nel tempo. Vedere l'universo nelle sue fasi iniziali aiuterà gli scienziati a svelare come si è espanso nel corso della sua storia. Questo illuminerà come il cosmo si è sviluppato fino alla sua condizione attuale, consentendo agli scienziati di prevedere come continuerà ad evolversi.

"Cercheremo di scoprire il destino dell'universo, " ha detto Jeff Kruk di Goddard, lo scienziato del progetto WFIRST. "L'espansione dell'universo sta accelerando, e una delle cose che il Wide Field Instrument ci aiuterà a capire è se l'accelerazione sta aumentando o rallentando."

Una possibile spiegazione per questa accelerazione è l'energia oscura, un fenomeno inspiegabile che attualmente costituisce circa il 68 per cento del contenuto totale del cosmo e potrebbe cambiare con l'evoluzione dell'universo. Un'altra possibilità è che questa apparente accelerazione cosmica indichi il crollo della teoria della relatività generale di Einstein in vaste aree dell'universo.

Il WFI metterà alla prova queste idee misurando la materia in centinaia di milioni di galassie lontane attraverso un fenomeno chiamato lente gravitazionale debole. Oggetti massicci come galassie e ammassi di galassie curvano lo spazio-tempo, piegando il sentiero percorso dalla luce che passa vicino. Questo crea una distorsione, vista ingrandita delle galassie lontane dietro di loro. La visualizzazione di quelle galassie lontane mostrerà come la materia è strutturata in tutto l'universo e nel tempo.

Tutti i sondaggi astronomici che WFIRST condurrà si basano sul WFI. È necessaria una struttura ottica estremamente stabile per effettuare misurazioni ad alta precisione sia con il WFI che con il coronografo. Assicurando ulteriormente la stabilità, WFIRST orbiterà intorno al secondo punto di Lagrange Sole-Terra, o L2. In questa posizione speciale oltre 930, 000 miglia (1,5 milioni di chilometri) dalla Terra, le forze gravitazionali si bilanciano per mantenere gli oggetti in orbite stabili con pochissima assistenza. La stabilità termica di un osservatorio a L2 fornirà un miglioramento di dieci volte rispetto a Hubble in molti dei dati raccolti dal WFI. Questo grado di stabilità non è pratico con osservatori in orbita terrestre bassa, come Hubble.

Con il suo ampio campo visivo, il WFI fornirà una grande quantità di informazioni in ogni immagine che prende. Ciò ridurrà drasticamente la quantità di tempo necessaria per raccogliere i dati, permettendo agli scienziati di condurre ricerche che altrimenti sarebbero impraticabili.

"Potresti fare la maggior parte della scienza WFIRST con Hubble, ma potrebbero volerci mille anni, " disse Kruk. "Non vogliamo aspettare così a lungo."

Con il completamento positivo della revisione del progetto preliminare da parte del WFI, la missione WFIRST è sull'obiettivo per il suo lancio previsto a metà degli anni '20. Gli scienziati saranno presto in grado di esplorare alcuni dei più grandi misteri del cosmo grazie all'ampio campo visivo e all'ottica di precisione del WFI.