WFIRST 탐사능력 시연

2020. 1. 29. 02:573. 천문뉴스/허블사이트

 

CREDITS:Background image: Digitized Sky Survey and R. Gendler Moon image: NASA, GSFC, and Arizona State University WFIRST simulation: NASA, STScI, and B. F. Williams (University of Washington)

 

사진 1> 이 사진은 향후 설치될 NASA의 광대역적외선탐사망원경이 제공하는 넓은 화각을 보여주고 있다. 

배경이 되는 사진은 '디지털촬영을 이용한 온하늘탐사( the Digitized Sky Survey, DSS)'프로그램의 일환으로 지상에서 촬영된 안드로메다은하의 주원반을 담은 사진이다.  

사진에는 NASA의 LRO위성(Lunar Reconnaissance Orbiter, 달정찰궤도선)이 촬영한 보름달 사진이 크기 비교를 위해 실려 있다. 

하늘에서 차지하는 안드로메다의 직경은 약 3도로서 이는 보름달 직경의 6배에 해당한다. 

(사실 달은 안드로메다보다 시직경이 훨씬 적다. 다만 달이 훨씬 더 가까이 있을 뿐이다.)

청록색 선은 PHAT 프로그램에 의해 모자이크 촬영된 영역이다. 

이는 지금까지 허블우주망원경으로 만들어진 모자이크 사진 중 가장 거대한 규모를 자랑하는 사진이다. 

PHAT의 청록색 지역에 겹쳐져 있는 하얀색의 18개 네모상자는 WFIRST의 광대역장비에 의해 탐사되는 영역을 묘사하고 있다. 

이 영역 전체를 합하면 보름달이 차지하는 영역의 1.33배에 해당한다. 

0.28제곱도에 해당하는 영역을 WFIRST는 한 번의 노출로 촬영가능한 것이다.

PHAT의 사진은 2010년부터 2013년 사이에 650시간에 걸쳐 적외선으로 촬영한 400개 이상의 사진들로 구성되어 있다. 

이 사진들은 안드로메다 은하 중 61,000 광년의 폭을 담아내고 있다. 

WFIRST는 PHAT가 촬영한 전 영역을 동일한 해상도로 단 두 번의 노출로 촬영가능하며 시간은 30분이 채 걸리지 않을 것이다. 

안드로메다은하는 우리은하 미리내와 크기와 구조가 비슷한 은하로서 지구로부터 250만 광년 거리에 위치하고 있다. 

 

100대의 허블우주망원경 편대가 지구로부터 수백만 킬로미터 거리에서 편대비행 체계를 갖추고 우주를 초공간이동의 속도로 훑고 있다고 상상해보라. 

2020년대 중반 발사가 예정되어 있는 NASA의 광대역적외선탐사망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope, 이하 WFIRST)이 설치되면 이러한 상상은 현실이 될 것이다. 

WFIRST는 허블우주망원경이 촬영한 사진보다 100배나 뛰어난 고화질로 대상을 촬영하게 되며 허블우주망원경보다 1,000배나 빠른 속도로 광범위한 지역을 촬영하게 된다. 

허블우주망원경으로는 30년이 걸리는 사진을  WFIRST는 근적외선파장으로 수 개월 내에 훨씬 고해상도로 촬영할 수 있게 될 것이다. 

 

NASA 고다드 우주비행센터 WFIRST 프로젝트 협의체의 부대표인 엘리사 퀸타나(Elisa Quintana)는 WFIRST가 천체물리학의 양상을 뒤바꾸어 놓을 것이라 확신하고 있다.

"우리 태양계와 같은 행성계는 과연 우주에서 일반적인 것일까?

은하는 어떻게 생겨나고 어떻게 진화하고 서로 어떤 영향을 주고받고 있는 것일까?

우주의 팽창율은 어떻게, 그리고 왜 바뀌고 있는 것일까?

이러한 근본적인 질문들에 대한 답을 찾기 위해 우리는 우주를 보다 넓고 보다 세밀하게 살필 수 있는 도구가 필요합니다.

WFIRST가 바로 그런 도구죠."

 

천문학자들은 아직 WFIRST가 설치된 것이 아님에도 WFIRST가 어떤 모습을 보여주게 될지를 시연하며 관측 계획을 수립하고 있다. 

이러한 시연을 통해 만들어진 우리의 이웃 은하 안드로메다(M31)의 부분 사진은 WFIRST의 단 한 번의 노출로 만들어질 광활하고 세밀한 모습을 보여주고 있다. 

허블우주망원경이 수백차례에 걸쳐 취합한 정보를 이용하여 만들어진 이 사진은 약 34,000광년의 폭을 담고 있으며 WFIRST가 감지 가능한 대역인 붉은색 파장에서 적외선 파장까지의 대역을 담고 있고, 5천만 개 이상의 개개의 별을 구분할 수 있다. 

비록 이 사진은 18 개의 개별 사진들을 특별한 규칙 없이 이어붙이긴 했지만 이는 실제 한 장의 사진으로 도출될 WFIRST의 사진을 시연한 것에 불과하다. 

 

WFIRST의 광대역 장비(Wide Field Instrument, WFI)는 각각 4096X4096 픽셀(약 1,677만 화소)의 18개 사각형 감지기로 구성되며 우주를 하나의 창으로 바라볼 수 있는 기능을 제공해 준다. 

단 한 번의 노출로 담게 되는 영역은 보름달이 차지하는 영역의 1.33배 수준이다. 

현재 허블우주망원경이 적외선으로 한 번에 촬영 가능한 영역은 보름달이 차지하는 영역의 0.01% 수준이다. 

 

속도의 이점 

 

WFIRST는 광범위한 주제에 대한 본질적인 질문을 해결하는데 필요한 빅데이터를 모을 수 있도록 설계되었다.

여기에는 암흑물질과 외계행성에 대한 의문, 태양계에서부터 시작하여 관측가능한 우주의 가장 머나먼 은하까지 일반 천체물리학이 고루 적용될 수 있는가 하는 문제들이 포함되어 있다.

현재 계획된 5년의 운용기간동안 WFIRST는 수천 개의 외계행성과 수십억 개의 별, 그리고 수백만 개의 은하와 우주를 지배하고 있는 근본적인 힘에 대한 정보를 20페타바이트 이상 수집할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

 

이번 사진을 위해 시연데이터 세트를 생성한 워싱턴 대학 벤 윌리엄스(Ben Williams)같은 천문학자들은 WFIRST가 안드로메다와 같은 가까이에 있는 거대한 천체를 이해할 수 있는 값진 기회를 제공할 것이라고 말했다. 

안드로메다처럼 하늘에서 상당한 영역을 차지하고 있는 천체를 한 번에 다 담아 내려면 대단히 많은 시간이 소진되기 때문이다. 

 

윌리엄스의 설명은 다음과 같다. 

"지난 20여 년 동안 가까운 은하의 일부를 고해상도로 촬영하는데 많은 시간을 소비해왔습니다. 

허블우주망원경으로는 근거리의 매우 복잡한 천체들을 정말 감질나는 수준에서만 볼 수 있었죠. 

WFIRST를 이용한다면 이 모든 것을 그다지 많은 시간을 들이지 않고 한 번에 얻을 수 있습니다."

 

이처럼 거대한 영역을 한 번에 담아낼 수 있는 능력은 아주 오랜 시간동안 별들이 어떻게 형성되고 은하들이 어떻게 바뀌어왔는지를 이해하는데 필요한 중요한 내용을 천문학자들에게 제공할 것이다. 

윌리엄스는 이러한 광대역의 의미를 개개의 별들에 대한 정보도 얻을 수 있고, 이 별들이 머물고 있는 전체 구조에 대한 정보도 얻을 수 있으며 이 구조를 휘감고 있는 주위 환경 전반의 구조에 대한 정보도 함께 얻을 수 있다고 설명했다. 

 

이번 시연 데이터의 기반이 된 '허블우주망원경의 모든 파장으로 담아내는 안드로메다은하 촬영 프로그램(the Panchromatic Hubble Andromeda Treasury, 이하 PHAT)'의 책임자였던 위싱턴 대학 줄리안 달칸톤(Julianne Dalcanton) 역시 WFIRST의 뛰어난 원격촬영 기능과 초광각 기능의 조합이 새로운 지평을 열게 될 것이라 평가하며 다음과 같이 말했다. 

"PHAT 프로그램은 많은 시간이 소요되는 프로그램이었습니다. 주의깊은 판단과 계획이 필요했죠. 

 이번에 시연된 사진은 이와 비슷한 결과가 WFIRST를 통해 얼마나 쉽게 도출될 수 있는지를 보여주고 있습니다. "

 

WFIRST는 안드로메다 은하를 허블우주방원경보다 거의 1,500배나 빨리 관측할 수 있으며 불과 몇 시간 만에 이 은하의 원반에 대한 파노라마를 만들어낼 수 있다. 

WFIRST가 제공하는 이 빠른 속도는 WFIRST가 가지고 있는 광각 기능과 빠른 운용 및 WFIRST가 위치하게 될 공전궤도 덕분에 가능하게 된다. 

 

윌리엄스는 하나의 화각에 좀더 많은 영역을 담아낸다는 점과 지향점 이동이 좀더 빠르게 이뤄질 수 있다는 점을 설명하며 다음과 같이 말했다. 

"망원경을 이용하는 많은 시간이 대상을 재조준하는 것과 연관된 활동에 소진됩니다. 

WFIRST를 이용하면 이러한 시간을 줄일 수 있죠." 

 

WFIRST의 공전궤도는 지구로부터 160만 킬로미터 떨어져 있다. 

따라서 지구에 전혀 방해받지 않으며 거의 지속적인 관측이 가능하게 된다. 

이에 반해 허블우주망원경은 560킬로미터 상공의 공전궤도를 유지하고 있으며 따라서 전체 공전궤도의 반 정도만 데이터를 모을 수 있다. 

 

주요 관측 프로그램.

 

WFIRST는 다량의 데이터를 매우 빨리 모을 수 있다는 이점 때문에, 거대한 대상을 관측하는데 유리하다. 

따라서 WFIRST를 이용한 주요 임무는 초신성 탐사를 위해 수십만 개의 은하들을 모니터링하는데 사용될 것이다. 

초신성은 암흑에너지와 우주의 팽창을 연구하는데 활용될 수 있다. 

또다른 주요 프로그램으로는 은하의 형태와 그 분포를 그려내는 것이다. 

이는 은하와 암흑물질, 암흑에너지를 포함하는 우리 우주가 지난 130억년 동안 어떻게 진화해왔는지를 더 잘 이해할 수 있게 해 줄 것이다. 

 

WFIRST는 외계행성 데이터를 모으는데도 중요한 역할을 수행할 것이다. 

우리 은하 미리내에 있는 수십억 개 별들의 밝기를 측정함으로써 천문학자들은 수천 개의 미세중력렌즈현상을 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

미세중력렌즈현상이란 별과 망원경 사이에 행성이 지나갈 때 별의 밝기가 미세하게 증가하는 현상을 말한다. 

상대적으로 작거나 자신의 별로부터 상당히 멀리 떨어져 있는 행성, 또는 그 어느 별도 공전하지 않는 특이한 행성들을 탐사해내는 WFIRST의 능력은 우리 태양계 너머 외계행성에 대한 우리 지식의 간극을 채워넣는데 도움을 줄 것이다. 

 

미세중력렌즈현상이 외계행성을 직접적으로 볼 수 있게 만들어주는 것은 아니지만 WFIRST는 별빛을 가려버리는 코로나그래프 기능을 수행할 수 있기 때문에 대상 지역의 직접적인 촬영과 공전운동을 하고 있을 가능성이 있는 행성을 밝혀낼 수 있게 된다. 

이러한 탐사들을 통해 대단히 이상하거나 일시적으로 발생하는 현상 등, 이전에는 결코 관측되지 않았던 현상을 발견해 내는 전혀 예상치 않았던 결과도 가져올 수 있을 것이다. 

윌리엄스는 더 많은 하늘을 볼수록 더 희귀한 현상을 찾게 될 것이라고 말했다. 

 

데이터 공개에 대해. 

 

가능한한 그 효과를 극대화하기 위해 WFIRST가 수집한 모든 데이터는 즉시 공개될 예정이다. 

달칸톤은 WFIRST 미션에서 이 점의 중요성을 특히 강조하며 다음과 같이 말했다.

"수집된 데이터에 대해서는 전 지구에 걸쳐 수천 개의 생각들이 발생할 수 있으며 이를 통해 데이터를 활용할 수 있는 새로운 방안들이 제안될 것입니다. 

WFIRST의 데이터가 어떤 새로운 것을 밝혀낼지 미리 예견하기는 어렵습니다.

하지만 좀 더 많은 사람이 참여할수록 더 위대한 발견이 가능할 것이라는 점은 알고 있죠."

 

다른 관측 프로그램과의 협업

 

WFIRST의 여러 기능들이 조합되어 허블우주망원경이나 제임스웹우주망원경과 같은 또다른 관측 기구들이 진행하는 프로그램에 값진 도움이 될 수 있을 것이다. 

우주망원경과학연구소 WFIRST미션의 과학자 캐롤라인 길버트( Karoline Gilbert)의 설명은 다음과 같다.

"WFIRST는 허블우주망원경보다 100배 넓은 화각, 그리고 하늘을 빠르게 관측할 수 있는 기능으로 우주의 새로운 현상을 발견할 수 있는 강력한 관측기구가 될 것입니다.

제임스웹우주망원경의 경우는 적외선 대역에서 WFIRST보다 100배 더 높은 감도를 가지고 있고 더 깊은 영역을 들여다볼 수 있죠. 

따라서 제임스웹우주망원경은 WFIRST가 발견한 천체를 좀더 상세하게 볼 수 있게 됩니다. 

물론 허블우주망원경 역시 WFIRST가 발견한 천체를 독보적인 가시광선 및 자외선 관측 능력으로 계속 관측하게 될 것입니다." 

 

이번 시연사진은 하와이 호눌룰루에서 개최된 235차 미국천문학회 회의에서 소개되었다. 

WFIRST미션은 NASA 고다드우주비행센터에서 관리하며 제트추진연구소(the Jet Propulsion Laboratory, JPL)와 우주망원경과학연구소(the Space Telescope Science Institute, STScI), 적외선처리및분석센터(the Infrared Processing and Analysis Center, IPAC)가 함께 참여하고 있다. 

과학팀은 미국전역의 연구소와 국제협력파트너 및 산학파트너의 인원들로 구성되어 있다. 

WFIRST의 과학운용센터는 현재 허블우주망원경의 운용을 담당하고 있는 우주망원경과학연구소에 설치될 예정이며 이곳에서 제임스웹우주망원경의 운용도 함께 담당하게 된다. 

WFIRST에 의해 수집될 데이터는 우주망원경과학연구소 산하 바바라 A. 미컬스키 우주망원경 데이터 아카이브(the Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes, MAST)에 보관될 예정이다. 

 

 

CREDITS:NASA, STScI, and B.F. Williams (University of Washington)

 

사진 2> PHAT가 촬영한 사진들로 만들어진 이 사진은 약 34,000 광년의 폭을 담고 있다. 

이는 안드로메다 전체 원반의 1/5에 해당하는 영역이다. 

이 사진은 붉은색과 근적외선 대역에서 촬영된 것으로 사진에는 식별가능한 5천만 개 이상의 별이 담겨 있다. 

사진에서 붉은색과 초록색은 근적외선 대역을 나타낸다. 

반면 푸른색은 가시광선에서 붉은색 파장을 나타낸다. 

사진 왼쪽 하단은 안드로메다은하 핵의 가장자리이다. 

중앙에서 오른쪽으로 안드로메다 은하를 가로지르고 있는 나선팔들이 담겨 있다. 

WFIRST의 광대역장비는 총 18개의 사각감지기로 구성되어 있다. 각각의 감지기 해상도는 4096 × 4096픽셀이다. 

각각의 사진은 WFIRST의 광대역장비를 구성하는 각 감지기의 영역을 나타낸다. 

이 전체는 하늘에서 0.28제곱도의 영역, 즉 보름달이 차지하는 영역의 1.33배에 해당하는 영역을 담고 있다. 

이 영역을 WFIRST는 단 한 번의 노출로 담을 수 있다. 

이에 반해 현재 허블우주망원경의 적외선 카메라는 한 번 노출에 보름달이 차지하는 영역대비 150분의 1에 해당하는 영역만을 담아낼 수 있다. 

각 사각형 사이 검은 공간은 감지기 칩 사이사이의 간극을 나타낸다.

각 감지기 사이 공간의 데이터는 기록되지 않는다. 

WFIRST가 실제 운용되면 이러한 간극은 WFIRST를 미세하게 움직여 촬영한 후 이를 합성하여 채우게 될 것이다. 

사각형 안에 나타나는 검은 지역은 PHAT데이터가 가지고 있던 간극이다. 

WFIRST로 안드로메다를 촬영하면 각 사각형은 WFIRST가 근적외선으로 촬영한 별과 가스, 먼지들로 완전히 채워지게 될 것이다. 

 

 

CREDITS:NASA, STScI, and B. F. Williams (University of Washington)

 

사진 3> 대개 광각카메라들은 넓은 영역을 촬영하긴 하지만 세밀한 영역은 표현하지 못한다.

하지만 WFIRST는 광각 뿐 아니라 고해상도도 함께 제공한다.

각각의 사각형이 하늘에서 차지하는 영역은 0.0013제곱도로서 허블우주망원경에 장착된 WFC3 카메라가 적외선 노출 한 번에 담아내는 영역에 해당한다. 

이 사진의 해상도는 한 픽셀당 0.11아크초이다. 

왼쪽의 확대 네모에는 원반에 있는 다양한 천체들이 담겨 있다. 

푸른색의 별은 최근 형성된 어린별들로서 성협으로 나타나는 경향이 있다.

반면 붉은색 별들은 늙은 별들로서 은하 원반에 골고루 분포하고 있다. 

가운데 확대 네모에는 원반에 있는 두꺼운 먼지구름이 담겨 있다. 

정중앙 부근을 자세히 보면 먼지가 너무 두껍다보니 가시광선보다 먼지를 잘 투과하는 적외선으로 촬영된 것임에도 불구하고 눈에 띠는 별들이 현저하게 줄어든다. 

오른쪽 확대 네모에는 별들이 또다른 양상으로 뒤섞인 모습이 나타난다. 

여기에는 푸른색 별들이 일직선을 그리며 도열해 있다.  

또한 사진 중앙에서 약간 아래쪽에는 훨씬 멀리 위치하는 배경의 은하들도 나타나 있다. 

이 시연사진은 허블 PHAT 프로그램에서 취합된 고해상도 근적외선 데이터를 이용하여 만들어졌다. 

과학자들은 안드로메다은하의 별목록을 만드는데 PHAT의 사진을 이용했다. 

각 별들의 색깔과 밝기는 WFIRST에서 도출될 사진을 모델링한 컴퓨터 프로그램의 영향을 받고 있다. 

WFIRST와 허블우주망원경이 다루는 파장의 가장 큰 차이는 다음과 같다. 

WFIRST와 허블우주망원경 모두 색을 감지할 수 있다. 

허블우주망원경은 가시광선의 전 대역과 함께 근자외선과 근적외선 대역을 담을 수 있다. 

반면 WFIRST는 근적외선 대역 및 가시광선 영역에서는 붉은색 파장에만 한정되어 있다. 

이 사진을 만드는데 쓰인 색깔은 우리가 눈으로 보았을 때 볼 수 있는 색깔과는 완전히 다르다. 

우선 파란색은 가시광선에서는 빨간색 대역(0.62마이크론)을 담은 것이다. 

초록색은 가시광선대역에 좀더 가까운 근적외선대역(1.06마이크론)을 담은 것이며 붉은색은 근적외선대역(1.58마이크론)을 담은 것이다. 

 

 

출처 : 허블사이트 2020년 1월 5일 발표 뉴스

       https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-02

         

참고 : WFIRST를 비롯한 우주탐사선, 탐사장비에 대한 다양한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
         https://big-crunch.tistory.com/12348025

 

원문>

 

SIMULATED IMAGE DEMONSTRATES THE POWER OF NASA'S WIDE FIELD INFRARED SURVEY TELESCOPE

January 05, 2020 2:00PM (EST) Release ID: 2020-02

Imagine a fleet of 100 Hubble Space Telescopes, deployed in a strategic space-invader-shaped array a million miles from Earth, scanning the universe at warp speed.

With NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope, scheduled for launch in the mid-2020s, this vision will (effectively) become reality.

WFIRST will capture the equivalent of 100 high-resolution Hubble images in a single shot, imaging large areas of the sky 1,000 times faster than Hubble. In several months, WFIRST could survey as much of the sky in near-infrared light — in just as much detail — as Hubble has over its entire three decades.

Elisa Quintana, WFIRST Deputy Project Scientist for Communications at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, is confident that WFIRST will have the power to transform astrophysics. "To answer fundamental questions like: How common are planets like those in our solar system? How do galaxies form, evolve, and interact? Exactly how — and why — has the universe's expansion rate changed over time? We need a tool that can give us both a broad and detailed view of the sky. WFIRST will be that tool."

Although WFIRST has not yet opened its wide, keen eyes on the universe, astronomers are already running simulations to demonstrate what it will be able to see and plan their observations.

This simulated image of a portion of our neighboring galaxy, Andromeda (M31), provides a preview of the vast expanse and fine detail that can be covered with just a single pointing of WFIRST. Using information gleaned from hundreds of Hubble observations, the simulated image covers a swath roughly 34,000 light-years across, showcasing the red and infrared light of more than 50 million individual stars detectable with WFIRST.

While it may appear to be a somewhat haphazard arrangement of 18 separate images, the simulation actually represents a single shot. Eighteen square detectors, 4096 by 4096 pixels each, make up WFIRST’s Wide Field Instrument (WFI) and give the telescope its unique window into space.

With each pointing, WFIRST will cover an area roughly 1⅓ times that of the full Moon. By comparison, each individual infrared Hubble image covers an area less than 1% of the full Moon.

The Advantages of Speed

WFIRST is designed to collect the big data needed to tackle essential questions across a wide range of topics, including dark energy, exoplanets, and general astrophysics spanning from our solar system to the most distant galaxies in the observable universe. Over its 5-year planned lifetime, WFIRST is expected to amass more than 20 petabytes of information on thousands of planets, billions of stars, millions of galaxies, and the fundamental forces that govern the cosmos.

For astronomers like Ben Williams of the University of Washington in Seattle, who generated the simulated data set for this image, WFIRST will provide a valuable opportunity to understand large nearby objects like Andromeda, which are otherwise extremely time-consuming to image because they take up such a large portion of the sky.

"We have spent the last couple of decades getting images at high resolution in small parts of nearby galaxies. With Hubble you get these really tantalizing glimpses of very complex nearby systems. With WFIRST, all of a sudden you can cover the whole thing without spending lots of time," Williams said.

The ability to image such a large area will provide astronomers with important context needed to understand how stars form and how galaxies change over time. Williams explained that with a wide field, "you get the individual stars, you get the structures they live in, and the structures that surround them in their environment."

Julianne Dalcanton of the University of Washington, who led the Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) program that the simulated data are based on, also believes that WFIRST's combination of ultra-telephoto and super-wide-angle capabilities will be ground-breaking. "The PHAT survey of Andromeda was a tremendous investment of time, requiring careful justification and forethought. This new simulation shows how easy an equivalent observation could be for WFIRST." WFIRST could survey Andromeda nearly 1,500 times faster than Hubble, building a panorama of the main disk of the galaxy in just a few hours.

WFIRST's extraordinary survey speed is a result of its wide field of view, its agility, and its orbit. Williams explained that by covering more area in one field and being able to switch fields more quickly, "you're avoiding all those overheads that are associated with repointing the telescope so many times." In addition, WFIRST's orbit one million miles out will provide a view that is generally unobstructed by Earth. While Hubble is often able to collect data during only half of its low-Earth orbit 350 miles up, WFIRST will be able to observe more-or-less continuously.

Major Survey Programs

Because it can collect so much detailed data so quickly, WFIRST is ideally suited for large surveys. A significant portion of the mission will be dedicated to monitoring hundreds of thousands of distant galaxies for supernova explosions, which can be used to study dark energy and the expansion of the universe. Another major program will involve mapping the shapes and distribution of galaxies in order to better understand how the universe — including galaxies, dark matter, and dark energy — has evolved over the past 13+ billion years.

WFIRST will also play an important role in the census of exoplanets. By monitoring the brightness of billions of stars in the Milky Way, astronomers expect to catch thousands of microlensing events — slight increases in brightness that occur when a planet passes between the telescope and a distant star. WFIRST's ability to detect planets that are relatively small or far from their own stars — as well as rogue planets, which don't orbit any star at all — will help fill major gaps in our knowledge of planets beyond our solar system. Although microlensing will not give us the ability to see exoplanets directly, WFIRST will also carry a coronagraph, a technology demonstration instrument designed to block enough of the blinding starlight to make direct imaging and characterization of orbiting planets possible.

These large surveys are also expected to reveal the unexpected: strange, transient phenomena that have never before been observed. "If you cover a lot of the sky, you're going to find those rare things," explained Williams.

Open-Access Data

Further broadening its potential impact, all of the data collected by WFIRST will be non-proprietary and immediately available to the public. Dalcanton underscored the importance of this aspect of the mission: "Thousands of minds from across the globe are going to be able to think about that data and come up with new ways to use it. It's hard to anticipate what the WFIRST data will unlock, but I do know that the more people we have looking at it, the greater the pace of discovery."

Complementing other Observatories

WFIRST's combination of talents will be a valuable complement to those of other observatories, including Hubble and the James Webb Space Telescope. "With one hundred times the field of view of Hubble, and the ability to rapidly survey the sky, WFIRST will be an extremely powerful discovery tool," explained Karoline Gilbert, WFIRST Mission Scientist at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. "Webb, which is 100 times more sensitive and can see deeper into the infrared, will be able to observe the rare astronomical objects discovered by WFIRST in exquisite detail.  Meanwhile, Hubble will continue to provide a unique view into the optical and ultraviolet light emitted by the objects that WFIRST discovers, and Webb follows up on."

The simulated image is being presented at the 235th meeting of the American Astronomical Society in Honolulu, Hawaii.

WFIRST is managed by NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, with participation by the Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, California; the Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland; the Infrared Processing and Analysis Center (IPAC), also in Pasadena; and a science team comprising members from U.S. research institutions across the country, as well as international and industrial partners. WFIRST's Science Operations Center (SOC) will reside at the STScI, which also runs science operations for Hubble and will be SOC and Mission Operations Center for the James Webb Space Telescope. All of the data collected by the WFIRST mission will be held in the Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) at STScI.