Kosmiczny Teleskop Roman – co będzie obserwował?

Naukowcy z NASA przedstawili plany głównych badań, które przeprowadzi po starcie Kosmiczny Teleskop Roman. Te programy obserwacyjne będą miały na celu rozwiązanie niektórych z największych tajemnic astrofizyki, umożliwiając jednocześnie eksplorację kosmosu, która ma zrewolucjonizować rozumienie Wszechświata.

„Kosmiczny Teleskop Roman przeprowadzi szeroką, głęboką eksplorację Wszechświata w sposób, który pomoże nam odpowiedzieć na pytania – jak ciemna energia i ciemna materia wpływają na ewolucję kosmosu, a także na obiekty poza naszym Układem Słonecznym. Jednak nadrzędnym celem jest, aby badania te miały szeroki zasięg i liczne zastosowania naukowe. Zostały one zaprojektowane przez i dla społeczności astronomicznej” – mówi Gail Zasowski z University of Utah.

Wyraźny, panoramiczny widok przestrzeni kosmicznej i szybkie pomiary dadzą astronomom możliwość zbadania Wszechświata jak nigdy dotąd. Astronomowie z NASA poprosili społeczność naukową o listę tematów, które chcieliby zbadać za pomocą obserwacji teleskopu.

Zespół misji otrzymał rekomendacje i określił teraz projekty obserwacji, które będą stanowić nie więcej niż 75 procent badań jakie Kosmiczny Teleskop Roman wykona podczas swojej pięcioletniej misji podstawowej, a pozostały czas zostanie przeznaczony na dodatkowe obserwacje.

„Te plany badawcze są kulminacją dwóch lat wkładu ponad tysiąca naukowców z ponad 350 instytucji na całym świecie. Jesteśmy podekscytowani, że tak wielu z nich wykorzysta dane po uruchomieniu do badania wszystkiego, od obiektów w naszym zewnętrznym Układzie Słonecznym, planet w naszej galaktyce, ciemnej materii i ciemnej energii, po eksplodujące gwiazdy, rosnące czarne dziury i wiele więcej” – twierdzi Julie McEnery z NASA.

Kosmiczny Teleskop Roman wszedł w ostatnią fazę przygotowań do startu, będą już skompletowanym i przechodząc kluczowe testy. Ma wystartować do maja 2027 roku, a inżynierowie pracują nad potencjalnym oknem startowym, które rozpocznie się w październiku 2026 roku.

Największe z planowanych badań, które będzie wykorzystywało Kosmiczny Teleskop Roman – High-Latitude Wide-Area Survey, będzie łączyć możliwości obrazowania i spektroskopii, aby odkryć ponad miliard galaktyk rozproszonych w szerokim zakresie czasu kosmicznego. Urządzenie będzie mogło spojrzeć daleko poza zapyloną płaszczyznę Drogi Mlecznej, patrząc w górę i na zewnątrz, a nie przez nią, aby uzyskać najczystszy widok odległego kosmosu.

Jak tłumaczą naukowcy, rozmieszczenie i kształty galaktyk na ogromnych, głębokich obrazach Teleskopu będą mogły pomóc zrozumieć naturę ciemnej energii – siły, która wydaje się przyspieszać ekspansję Wszechświata – oraz sposób, w jaki niewidzialna ciemna materia, którą urządzenie ma wykryć poprzez efekty grawitacyjne, wpływa na struktury kosmosu.

Kolejne zaplanowane badanie – Roman’s High-Latitude Time-Domain Survey będzie skupiało się na dynamicznych zmianach we Wszechświecie poprzez wielokrotne obserwacje tego samego regionu kosmosu. Zostaną one połączone w celu stworzenia filmów, co może pozwolić naukowcom na poznanie, w jaki sposób obiekty niebieskie i zjawiska zmieniają się w różnych okresach.

Badanie, być może również pomoże poznać ciemną energię poprzez znalezienie i analizę wielu tysięcy specjalnego rodzaju eksplodujących gwiazd zwanych supernowymi typu Ia. Wybuchy pozwalają astronomom mierzyć kosmiczne odległości i śledzić ekspansję Wszechświata.

„Spoglądanie na duży obszar nieba przez tak długi czas może ujawnić również czarne dziury powstałe w wyniku łączenia się gwiazd neutronowych oraz zaburzenia pływowe – rozbłyski uwalniane przez gwiazdy wpadające do czarnych dziur. Pozwoli to również astronomom na badanie obiektów zmiennych, takich jak galaktyki aktywne i układy podwójne. Umożliwi również bardziej otwartą eksplorację kosmosu niż większość wcześniejszych teleskopów kosmicznych, oferując szansę na udzielenie odpowiedzi na pytania, o których jeszcze nawet nie pomyślano” – tłumaczy Rutgers University w New Brunswick.

Roman’s Galactic Bulge Time-Domain Survey – następne z badań, będzie skupiać się na wnętrzu Drogi Mlecznej. Wysoka rozdzielczość i widok w podczerwieni pozwolą astronomom na obserwację setek milionów gwiazd w poszukiwaniu sygnałów mikrosoczewkowania –grawitacyjnego wzmocnienia światła pochodzącego od gwiazdy tła, które występuje, gdy inny obiekt przechodzi przed nią.

Podczas gdy astronomowie odkrywali głównie światy znajdujące się blisko swoich gwiazd, obserwacje mikrosoczewkowania, jakie będzie mógł wykonać Kosmiczny Teleskop Roman, będą mogły pomóc znaleźć planety w strefie zamieszkiwalnej (ekosferze), a także poza nią.

Ten sam zestaw obserwacji może ujawnić „samotne” planety, które dryfują przez galaktykę niezwiązane z żadną gwiazdą, brązowe karły („nieudane gwiazdy”, które są zbyt lekkie, aby rozpoczęła się w nich fuzja jądrowa, tak jak ma to miejsce w gwiazdach) oraz martwe gwiazdy, takie jak gwiazdy neutronowe i białe karły. Naukowcy mogą również odkryć 100 tysięcy nowych światów, obserwując gwiazdy, które okresowo stają się ciemniejsze, gdy orbitująca planeta przechodzi przed nimi, co nazywa się tranzytem.

Ponadto astronomowie będą mogli zbadać same gwiazdy, wykrywając „trzęsienia gwiazd” na milionach obiektów w wyniku odbicia fal dźwiękowych w ich wnętrzach, co może ujawnić informacje o ich strukturze, wieku i innych właściwościach.

Dane ze wszystkich badań przeprowadzonych przez Kosmiczny Teleskop Roman zostaną upublicznione po ich przetworzeniu i będą dostępne dla wszystkich naukowców.

Emil Gołoś