Kita manusia memiliki kelaparan yang tak terpuaskan untuk memahami Semesta. Seperti yang dikatakan Carl Sagan, "Memahami adalah Ekstasi." Tetapi untuk memahami Alam Semesta, kita membutuhkan cara yang lebih baik dan lebih baik untuk mengamatinya. Dan itu berarti satu hal: teleskop besar, besar, sangat besar.
Dalam seri ini kita akan melihat Super Teleskop yang akan datang di dunia:
- Teleskop Magellan Raksasa
- Teleskop Yang Luar Biasa Besar
- Teleskop 30 Meter
- Teleskop Eropa Sangat Besar
- Teleskop Survei Sinoptik Besar
- Teleskop Luar Angkasa James Webb
- Teleskop Survei Inframerah Lapangan Luas
Sangat mudah untuk melupakan dampak yang dimiliki Teleskop Luar Angkasa Hubble pada pengetahuan kita tentang Alam Semesta. Bahkan, itu mungkin merupakan ukuran terbaik dari keberhasilannya: Kami mengambil Hubble, dan semua yang kami pelajari darinya, diberikan sekarang. Tetapi teleskop ruang angkasa lainnya sedang dikembangkan, termasuk WFIRST, yang akan jauh lebih kuat daripada Hubble. Seberapa jauh teleskop ini akan memperluas pemahaman kita tentang Semesta?
"WFIRST memiliki potensi untuk membuka mata kita pada keajaiban alam semesta, seperti halnya Hubble." - John Grunsfeld, Direktorat Misi Sains NASA
WFIRST mungkin merupakan penerus Hubble yang sebenarnya, meskipun Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) sering disebut-sebut demikian. Tetapi mungkin tidak benar untuk menyebut WFIRST sebagai teleskop; lebih akurat menyebutnya observatorium astrofisika. Itu karena salah satu tujuan ilmu pengetahuan utamanya adalah mempelajari Energi Gelap, kekuatan misterius yang mendorong ekspansi Semesta, dan Materi Gelap, materi yang sulit dideteksi yang memperlambat ekspansi itu.
WFIRST akan memiliki cermin 2,4 meter, ukuran yang sama dengan Hubble. Tapi, itu akan memiliki kamera yang akan memperluas kekuatan cermin itu. Wide Field Instrument adalah kamera inframerah-dekat multi-band 288 megapiksel. Setelah beroperasi, itu akan menangkap gambar yang setiap bit setajam dari Hubble. Tetapi ada satu perbedaan besar: Wide Field Instrument akan menangkap gambar yang menutupi lebih dari 100 kali langit yang dilakukan Hubble.
Di samping Wide Field Instrument, WFIRST akan memiliki Instrumen Coronagraphic. Instrumen Coronagraphic akan memajukan studi planet ekstrasurya. Itu akan menggunakan sistem filter dan masker untuk menghalangi cahaya dari bintang lain, dan mengasah di planet yang mengorbit bintang-bintang itu. Ini akan memungkinkan studi yang sangat rinci tentang atmosfer planet ekstrasurya, salah satu cara utama untuk menentukan kelayakhunian.
WFIRST dijadwalkan akan diluncurkan pada tahun 2025, meskipun terlalu dini untuk memiliki tanggal yang pasti. Tetapi ketika diluncurkan, rencananya adalah WFIRST untuk melakukan perjalanan ke Sun-Earth LaGrange Point 2 (L2.) L2 adalah titik yang seimbang secara gravitasi di ruang angkasa di mana WFIRST dapat melakukan tugasnya tanpa gangguan. Misi ini akan berlangsung sekitar 6 tahun.
"WFIRST memiliki potensi untuk membuka mata kita terhadap keajaiban alam semesta, seperti halnya Hubble," kata John Grunsfeld, astronot dan administrator rekanan Direktorat Misi Sains NASA di Kantor Pusat di Washington. "Misi ini secara unik menggabungkan kemampuan untuk menemukan dan mengkarakterisasi planet di luar tata surya kita dengan kepekaan dan optik untuk melihat lebar dan jauh ke dalam alam semesta dalam upaya untuk mengungkap misteri energi gelap dan materi gelap."
Singkatnya, ada dua proposal untuk apa itu Energi Gelap. Yang pertama adalah konstanta kosmologis, di mana Energi Gelap seragam di seluruh kosmos. Yang kedua adalah apa yang dikenal sebagai bidang skalar, di mana kepadatan Energi Gelap dapat bervariasi dalam waktu dan ruang.
Sejak 1990-an, pengamatan telah menunjukkan kepada kita bahwa perluasan Alam Semesta semakin cepat. Akselerasi itu dimulai sekitar 5 miliar tahun yang lalu. Kami berpikir bahwa Dark Energy bertanggung jawab atas perluasan yang dipercepat itu. Dengan memberikan gambar kosmos yang begitu besar dan terperinci, WFIRST akan membiarkan para astronom memetakan ekspansi dari waktu ke waktu dan di wilayah yang luas. WFIRST juga akan secara tepat mengukur bentuk, posisi, dan jarak jutaan galaksi untuk melacak distribusi dan pertumbuhan struktur kosmik, termasuk kluster galaksi dan Materi Gelap yang menyertainya. Harapannya adalah bahwa ini akan memberi kita tingkat pemahaman selanjutnya tentang Energi Gelap.
Jika semua itu terdengar terlalu rumit, lihatlah seperti ini: Kita tahu Semesta sedang berkembang, dan kita tahu bahwa ekspansi itu semakin cepat. Kami ingin tahu mengapa itu berkembang, dan bagaimana. Kami telah memberikan nama 'Energi Gelap' kepada kekuatan yang mendorong ekspansi itu, dan sekarang kami ingin tahu lebih banyak tentangnya.
Energi Gelap dan perluasan Alam Semesta adalah misteri besar, dan pertanyaan yang mendorong kosmologis. (Mereka benar-benar ingin tahu bagaimana Semesta akan berakhir!) Tetapi bagi banyak dari kita, pertanyaan lain bahkan lebih menarik: Apakah kita sendirian di Semesta?
Tidak akan ada jawaban cepat untuk itu, tetapi jawaban apa pun yang kami temukan dimulai dengan mempelajari planet ekstrasurya, dan itu adalah sesuatu yang WFIRST juga akan unggul.
"WFIRST dirancang untuk mengatasi bidang sains yang diidentifikasi sebagai prioritas utama oleh komunitas astronomi," kata Paul Hertz, direktur Divisi Astrofisika NASA di Washington. “Instrumen Wide-Field akan memberikan teleskop kemampuan untuk menangkap gambar tunggal dengan kedalaman dan kualitas Hubble, tetapi mencakup 100 kali luas. Coronagraph akan memberikan ilmu revolusioner, menangkap gambar samar, tetapi langsung dari dunia gas dan Bumi super.
"Coronagraph akan memberikan ilmu revolusioner, menangkap gambar samar, tetapi langsung dari dunia gas dan Bumi super jauh." - Paul Hertz, Divisi Astrofisika NASA
Kesulitan dalam mempelajari planet ekstrasurya adalah bahwa mereka semua adalah bintang yang mengorbit. Bintang-bintang sangat terang sehingga mereka tidak mungkin melihat planet mereka secara mendetail. Ini seperti menatap ke mercusuar yang jauhnya dan mencoba mempelajari serangga di dekat mercusuar.
Instrumen Coronagraphic di papan WFIRST akan unggul dalam menghalangi cahaya bintang yang jauh. Ia melakukannya dengan sistem cermin dan topeng. Inilah yang memungkinkan mempelajari planet ekstrasurya. Hanya ketika cahaya dari bintang ditangani, sifat-sifat planet ekstrasurya dapat diperiksa.
Ini akan memungkinkan pengukuran terperinci komposisi kimia atmosfer sebuah planet ekstrasurya. Dengan melakukan ini lebih dari ribuan planet, kita dapat mulai memahami pembentukan planet di sekitar berbagai jenis bintang. Ada beberapa batasan pada Instrumen Coronagraphic.
Instrumen Coronagraphic adalah jenis tambahan terlambat untuk WFIRST. Beberapa instrumen lain di WFIRST tidak dioptimalkan untuk bekerja dengannya, jadi ada beberapa batasan untuk operasinya. Itu hanya akan dapat mempelajari gas raksasa, dan disebut Super-Earth. Planet-planet yang lebih besar ini tidak membutuhkan kemahiran untuk belajar, hanya karena ukurannya. Dunia seperti bumi kemungkinan akan berada di luar kekuatan Instrumen Coronagrafi.
Keterbatasan ini bukan masalah besar dalam jangka panjang. The Coronagraph sebenarnya lebih merupakan demonstrasi teknologi, dan itu tidak mewakili akhir permainan untuk studi planet ekstrasurya. Apa pun yang dipelajari dari instrumen ini akan membantu kita di masa depan. Akan ada penerus akhirnya untuk WFIRST suatu hari, mungkin beberapa dekade dari sekarang, dan pada saat itu teknologi Coronagraph akan telah maju pesat. Pada waktu mendatang, snapshot langsung dari planet ekstrasurya yang mirip Bumi mungkin dilakukan.
Tapi mungkin kita tidak harus menunggu selama itu.
Ada rencana untuk meningkatkan efektivitas Coronagraph pada WFIRST yang akan memungkinkannya untuk mencitrakan planet yang mirip Bumi. Itu disebut EXO-S Starshade.
EXO-S Starshade adalah sistem naungan yang dapat digunakan berdiameter 34m yang akan menghalangi cahaya bintang dari gangguan fungsi WFIRST. Ini benar-benar akan menjadi kerajinan yang terpisah, diluncurkan secara terpisah dan dikirim dalam perjalanan untuk bertemu dengan WFIRST di L2. Itu tidak akan ditambatkan, tetapi akan mengorientasikan dirinya dengan WFIRST melalui sistem kamera dan lampu panduan. Bahkan, bagian dari kekuatan Starshade adalah jaraknya sekitar 40.000 hingga 50.000 km dari WFIRST.
Energi Gelap dan Exoplanet adalah prioritas untuk WFIRST, tetapi selalu ada penemuan lain yang menunggu teleskop yang lebih baik. Tidaklah mungkin untuk memprediksi semua yang akan kita pelajari dari WFIRST. Dengan gambar sedetail Hubble, tetapi 100 kali lebih besar, kami siap untuk beberapa kejutan.
"Misi ini akan mensurvei alam semesta untuk menemukan objek paling menarik di luar sana." - Neil Gehrels, WFIRST Project Scientist
"Selain kemampuannya yang menarik untuk energi gelap dan planet ekstrasurya, WFIRST akan memberikan harta karun berupa data indah untuk semua astronom," kata Neil Gehrels, ilmuwan proyek WFIRST di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard Space di Greenbelt, Maryland. "Misi ini akan mensurvei alam semesta untuk menemukan objek paling menarik di luar sana."
Dengan semua Teleskop Super mulai beroperasi dalam beberapa tahun ke depan, kita dapat mengharapkan beberapa penemuan luar biasa. Dalam 10 hingga 20 tahun ke depan, pengetahuan kita akan meningkat pesat. Apa yang akan kita pelajari tentang Materi Gelap dan Energi Gelap? Apa yang akan kita ketahui tentang populasi planet ekstrasurya?
Saat ini sepertinya kami hanya meraba-raba pemahaman yang lebih baik tentang hal-hal ini, tetapi dengan WFIRST dan Super Teleskop lainnya, kami siap untuk studi yang lebih terarah.
