Los humanos tenemos un hambre insaciable por entender el Universo. Como dijo Carl Sagan, "Comprender es éxtasis". Pero para comprender el Universo, necesitamos mejores y mejores formas de observarlo. Y eso significa una cosa: telescopios grandes, enormes, enormes.
En esta serie veremos los próximos súper telescopios del mundo:
- El telescopio gigante de Magallanes
- El telescopio abrumadoramente grande
- El telescopio de 30 metros
- El telescopio europeo extremadamente grande
- El gran telescopio de estudio sinóptico
- El telescopio espacial James Webb
- El telescopio de estudio de infrarrojos de campo amplio
Es fácil olvidar el impacto que el Telescopio Espacial Hubble ha tenido en nuestro estado de conocimiento sobre el Universo. De hecho, esa podría ser la mejor medida de su éxito: damos por sentado el Hubble y todo lo que hemos aprendido de él. Pero se están desarrollando otros telescopios espaciales, incluido el WFIRST, que será mucho más poderoso que el Hubble. ¿Hasta qué punto estos telescopios ampliarán nuestra comprensión del Universo?
"WFIRST tiene el potencial de abrir nuestros ojos a las maravillas del universo, de la misma manera que lo ha hecho Hubble". - John Grunsfeld, Dirección de Misiones Científicas de la NASA
El WFIRST podría ser el verdadero sucesor del Hubble, aunque el telescopio espacial James Webb (JWST) a menudo se promociona como tal. Pero puede ser incorrecto incluso llamar a WFIRST un telescopio; Es más preciso llamarlo un observatorio de astrofísica. Esto se debe a que uno de sus principales objetivos científicos es estudiar la Energía Oscura, esa fuerza misteriosa que impulsa la expansión del Universo, y la Materia Oscura, la materia difícil de detectar que frena esa expansión.
WFIRST tendrá un espejo de 2,4 metros, del mismo tamaño que el Hubble. Pero tendrá una cámara que ampliará el poder de ese espejo. El Wide Field Instrument es una cámara de infrarrojo cercano multibanda de 288 megapíxeles. Una vez que esté en funcionamiento, capturará imágenes que son tan nítidas como las del Hubble. Pero hay una gran diferencia: el Wide Field Instrument capturará imágenes que cubren más de 100 veces el cielo que Hubble.
Junto con el Instrumento de campo ancho, WFIRST tendrá el Instrumento coronagráfico. El instrumento coronagráfico avanzará el estudio de los exoplanetas. Utilizará un sistema de filtros y máscaras para bloquear la luz de otras estrellas, y pulir los planetas que orbitan esas estrellas. Esto permitirá un estudio muy detallado de las atmósferas de los exoplanetas, una de las principales formas de determinar la habitabilidad.
WFIRST está programado para lanzarse en 2025, aunque es demasiado pronto para tener una fecha exacta. Pero cuando se lanza, el plan es que WFIRST viaje al Punto 2 de LaGrange Sol-Tierra (L2.) L2 es un punto gravitacionalmente equilibrado en el espacio donde WFIRST puede hacer su trabajo sin interrupción. La misión durará unos 6 años.
"WFIRST tiene el potencial de abrir nuestros ojos a las maravillas del universo, de la misma manera que lo ha hecho el Hubble", dijo John Grunsfeld, astronauta y administrador asociado de la Dirección de Misión Científica de la NASA en la sede en Washington. "Esta misión combina de manera única la capacidad de descubrir y caracterizar planetas más allá de nuestro propio sistema solar con la sensibilidad y la óptica para mirar hacia el universo en una búsqueda para desentrañar los misterios de la energía oscura y la materia oscura".
En pocas palabras, hay dos propuestas de lo que puede ser Dark Energy. La primera es la constante cosmológica, donde la energía oscura es uniforme en todo el cosmos. El segundo es lo que se conoce como campos escalares, donde la densidad de la energía oscura puede variar en el tiempo y el espacio.
Desde la década de 1990, las observaciones nos han demostrado que la expansión del Universo se está acelerando. Esa aceleración comenzó hace unos 5 mil millones de años. Creemos que Dark Energy es responsable de esa expansión acelerada. Al proporcionar imágenes tan grandes y detalladas del cosmos, WFIRST permitirá a los astrónomos mapear la expansión a lo largo del tiempo y en grandes áreas. WFIRST también medirá con precisión las formas, posiciones y distancias de millones de galaxias para rastrear la distribución y el crecimiento de las estructuras cósmicas, incluidos los cúmulos de galaxias y la materia oscura que los acompaña. La esperanza es que esto nos dará un próximo nivel de comprensión cuando se trata de Dark Energy.
Si todo eso suena demasiado complicado, míralo de esta manera: sabemos que el Universo se está expandiendo y sabemos que la expansión se está acelerando. Queremos saber por qué se está expandiendo y cómo. Hemos dado el nombre de "Energía Oscura" a la fuerza que está impulsando esa expansión, y ahora queremos saber más al respecto.
Dark Energy y la expansión del Universo es un gran misterio y una pregunta que impulsa a los cosmólogos. (¡Realmente quieren saber cómo terminará el Universo!) Pero para muchos de nosotros, otra pregunta es aún más convincente: ¿Estamos solos en el Universo?
No habrá una respuesta rápida a esa, pero cualquier respuesta que encontremos comienza con el estudio de los exoplanetas, y eso es algo en lo que WFIRST también se destacará.
"WFIRST está diseñado para abordar áreas científicas identificadas como prioridades principales por la comunidad astronómica", dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica de la NASA en Washington. “El instrumento de campo amplio le dará al telescopio la capacidad de capturar una sola imagen con la profundidad y calidad del Hubble, pero cubriendo 100 veces el área. El coronógrafo proporcionará ciencia revolucionaria, capturando imágenes débiles pero directas de mundos gaseosos distantes y súper-Tierras ".
"El coronógrafo proporcionará ciencia revolucionaria, capturando las imágenes débiles pero directas de mundos gaseosos distantes y súper-Tierras". - Paul Hertz, División de Astrofísica de la NASA
La dificultad para estudiar exoplanetas es que todas son estrellas en órbita. Las estrellas son tan brillantes que hacen imposible ver sus planetas en detalle. Es como mirar un faro a millas de distancia e intentar estudiar un insecto cerca del faro.
El Instrumento Coronagráfico a bordo del WFIRST se destacará al bloquear la luz de las estrellas distantes. Lo hace con un sistema de espejos y máscaras. Esto es lo que hace posible estudiar exoplanetas. Solo cuando se trata la luz de la estrella, se pueden examinar las propiedades de los exoplanetas.
Esto permitirá mediciones detalladas de la composición química de la atmósfera de un exoplaneta. Al hacer esto en miles de planetas, podemos comenzar a comprender la formación de planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas. Sin embargo, existen algunas limitaciones para el instrumento coronagráfico.
El instrumento coronagráfico fue una especie de adición tardía a WFIRST. Algunos de los otros instrumentos en WFIRST no están optimizados para trabajar con ellos, por lo que existen algunas restricciones para su funcionamiento. Solo podrá estudiar gigantes gaseosos y las llamadas Super-Tierras. Estos planetas más grandes no requieren tanta delicadeza para estudiar, simplemente debido a su tamaño. Los mundos similares a la Tierra probablemente estarán más allá del poder del Instrumento Coronagráfico.
Estas limitaciones no son un gran problema a largo plazo. El Coronagraph es en realidad más una demostración de tecnología, y no representa el final del juego para el estudio de exoplanetas. Lo que se aprenda de este instrumento nos ayudará en el futuro. Habrá un eventual sucesor de WFIRST algún día, quizás dentro de décadas, y para entonces la tecnología Coronagraph habrá avanzado mucho. En ese momento futuro, podrían ser posibles instantáneas directas de exoplanetas similares a la Tierra.
Pero tal vez no tengamos que esperar tanto.
Hay un plan para aumentar la efectividad del Coronagraph en WFIRST que le permitiría obtener imágenes de planetas similares a la Tierra. Se llama EXO-S Starshade.
El EXO-S Starshade es un sistema de sombreado desplegable de 34 m de diámetro que impedirá que la luz estelar perjudique la función de WFIRST. En realidad, sería una nave separada, lanzada por separado y enviada para encontrarse con WFIRST en L2. No estaría atado, pero se orientaría con WFIRST a través de un sistema de cámaras y luces de guía. De hecho, parte del poder de Starshade es que estaría a unos 40,000 a 50,000 km de distancia de WFIRST.
La energía oscura y los exoplanetas son prioridades para WFIRST, pero siempre hay otros descubrimientos que esperan mejores telescopios. No es posible predecir todo lo que aprenderemos de WFIRST. Con imágenes tan detalladas como las del Hubble, pero 100 veces más grandes, nos esperan algunas sorpresas.
"Esta misión examinará el universo para encontrar los objetos más interesantes que existen". - Neil Gehrels, científico del proyecto WFIRST
"Además de sus capacidades emocionantes para la energía oscura y los exoplanetas, WFIRST proporcionará un tesoro de datos exquisitos para todos los astrónomos", dijo Neil Gehrels, científico del proyecto WFIRST en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Esta misión examinará el universo para encontrar los objetos más interesantes que existen".
Con todos los Super Telescopes en línea en los próximos años, podemos esperar algunos descubrimientos increíbles. En 10 a 20 años, nuestro conocimiento habrá avanzado considerablemente. ¿Qué aprenderemos sobre Dark Matter y Dark Energy? ¿Qué sabremos sobre las poblaciones de exoplanetas?
En este momento parece que estamos buscando una mejor comprensión de estas cosas, pero con WFIRST y los otros Súper Telescopios, estamos preparados para un estudio más útil.
