Roman Coronagraph pomoże szukać planet, na których będą mogli zamieszkać ludzie

Instrument Roman Coronagraph na należącym do NASA Teleskopie Kosmicznym Nancy Grace Roman pomoże w poszukiwaniu nadających się do zamieszkania światów poza Układem Słonecznym.

Jak tłumaczą astronomowie, instrument będzie testował nowe narzędzia, które będą blokować światło gwiazd, ujawniając planety ukryte w ich blasku. Urządzenie zostało niedawno wysłane z Jet Propulsion Laboratory NASA w Południowej Kalifornii do Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland, gdzie dołączyło do pozostałych części Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Roman w ramach przygotowań do jego uruchomienia, do maja 2027 roku.

Jak tłumaczą inżynierowie NASA, Roman Coronagraph przeszedł pełne testy swoich zdolności blokowania światła gwiazd. W przestrzeni kosmicznej proces ten umożliwi astronomom obserwowanie światła bezpośrednio z planet wokół innych gwiazd lub egzoplanet. Po przetestowaniu na Teleskopie Roman, podobne technologie w przyszłej misji mogłyby umożliwić naukowcom wykorzystanie tego światła do identyfikacji związków chemicznych w atmosferze egzoplanet, w tym takich, które potencjalnie wskazują na obecność życia.

Na potrzeby testu badacze umieścił koronagraf (przyrząd astronomiczny służący do obserwacji korony słonecznej) w szczelnej komorze zaprojektowanej do symulacji zimnej, ciemnej próżni kosmicznej. Wykorzystując lasery i specjalną optykę, odtworzyli światło gwiazdy tak, jak wyglądałoby ono obserwowane przez teleskop. Gdy światło docierało do, instrumentu, wykorzystywał on małe okrągłe przesłony zwane maskami, aby skutecznie zablokować gwiazdę. Ułatwiło to dostrzeżenie słabszych obiektów w pobliżu gwiazdy.

Koronografy zaopatrzone w maski już latają w kosmosie, ale nie są w stanie wykryć egzoplanety podobnej do Ziemi. Jak tłumaczą astronomowie, widziana z innego układu gwiezdnego nasza planeta byłaby około 10 miliardów razy słabsza od Słońca, a oba obiekty znajdują się stosunkowo blisko siebie. Próba bezpośredniego zobrazowania Ziemi byłaby niezwykle trudna. W przypadku poprzednich technologii, nawet blask zamaskowanych gwiazd przytłacza planety podobne do Ziemi.

Roman Coronagraph zdaniem naukowców, ma usuwać więcej niepożądanego światła gwiazd niż dotychczasowe kosmiczne koronografy, dzięki zastosowaniu kilku ruchomych elementów. Sprawią one, że będzie to pierwszy „aktywny” koronograf, który poleci w kosmos. Jego głównymi narzędziami są dwa odkształcalne zwierciadła, każde o średnicy 5 centymetrów, wspierane przez ponad 2 tysiące małych tłoków. Współpracują one ze sobą w celu zmiany kształtu plastycznych luster, dzięki czemu będą one kompensować niepożądane światło rozproszone, które rozlewa się wokół krawędzi masek.

Odkształcalne zwierciadła, jak wskazują badacze, pomogą również korygować niedoskonałości innych układów optycznych Teleskopu Roman. Precyzyjne zmiany kształtu każdego zwierciadła o, niezauważalne gołym okiem, mogą kompensować niedoskonałości.

Podczas testu odczyty z kamery koronografu pokazały ciemny obszar w kształcie okręgu wokół gwiazdy centralnej. W przestrzeni kosmicznej egzoplaneta ukrywająca się w tym ciemnym polu powoli pojawiałaby się, gdy instrument wykonywałby swoją pracę za pomocą odkształcalnych luster.

Jak podkreślają astronomowie, w ciągu ostatnich 30 lat odkryto i potwierdzono istnienie ponad 5 tysięcy planet wokół innych gwiazd, ale większość z nich została wykryta pośrednio, co oznacza, że ich obecność została wywnioskowana na podstawie ich wpływu na gwiazdę macierzystą. Zaobserwowanie tych względnych zmian w gwieździe macierzystej jest znacznie łatwiejsze niż dostrzeżenie sygnału znacznie słabszej planety. W rzeczywistości bezpośrednio zobrazowano mniej niż 70 egzoplanet.

Planety, które do tej pory zostały bezpośrednio zobrazowane, nie są podobne do Ziemi: Większość z nich jest znacznie większa, gorętsza i zazwyczaj znajduje się dalej od swoich gwiazd. Cechy te sprawiają, że są one łatwiejsze do wykrycia, ale także mniej gościnne dla życia, jakie znamy.

Aby szukać potencjalnie nadających się do zamieszkania światów, naukowcy muszą obrazować planety, które są nie tylko miliardy razy ciemniejsze niż ich gwiazdy, ale także krążą wokół nich w odpowiedniej odległości, aby na powierzchni planety mogła istnieć woda w stanie ciekłym.

Jak wskazują naukowcy, rozwijanie możliwości bezpośredniego obrazowania planet podobnych do Ziemi będzie wymagało etapów pośrednich, takich jak Roman Coronagraph. Przy jego maksymalnych możliwościach, mógłby on zobrazować egzoplanetę podobną do Jowisza wokół gwiazdy podobnej do naszego Słońca: dużą, chłodną planetę tuż poza strefą zamieszkiwalną gwiazdy.

Emil Gołoś