Roman to drugie imię tego astronomicznego narzędzia. Prace nad teleskopem – wpisane w kluczowe kierunki badań astrofizycznych Stanów Zjednoczonych – rozpoczęły się ponad dekadę temu. W 2020 r. Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) zmienił nazwę na Nancy Grace Roman – w uznaniu zasług badaczki zaangażowanej w powstanie teleskopu Hubble’a i rozwój programu badań astrofizycznych NASA. Wystrzelenie satelity przewidziane jest na październik 2026 i nie później niż maj 2027 r. Taki sposób podawania przewidywań uwzględnia możliwość opóźnień, które powstają krótko przed startem. Roman ma spędzić w kosmosie 5 lat (z możliwością przedłużenia o kolejnych 5). Z budżetem przekraczającym 3,5 mld dolarów – zalicza się do największych obecnie przedsięwzięć tego typu na świecie. Naukowcy wiążą z nim duże nadzieje.
Co Roman ma do odkrycia w kosmosie?
Przed teleskopem Roman stoją trzy duże zadania. Dwa z nich dotyczą obserwacji kosmosu w największych skalach, czyli eksploracji odległych galaktyk i gwiazd supernowych, które tam wybuchają. Głównym celem tych projektów jest badanie tzw. ciemnej energii i ciemnej materii. Nie do końca wiemy, czym są te tajemnicze składniki, które kosmos wypełniają. Trzecim projektem jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne, precyzyjniej – szukanie planet z wykorzystaniem mikrosoczewkowania. Tą metodą badacze będą szukać planet, które krążą wokół gwiazd innych niż Słońce lub są planetami swobodnymi, a więc niezwiązanymi z żadną gwiazdą.
Mikrosoczewkowanie to specjalność naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, którzy zaangażowani są w badanie tego zjawiska (z powierzchni Ziemi) i stosują tę metodę od dziesięcioleci. Ich doświadczenie i wiedza spowodowały, że zostali zaproszeni do zespołu, który działa przy NASA i będzie zajmował się zjawiskami mikrosoczewkowania. Dr Przemysław Mróz oraz dr hab. Radosław Poleski, prof. ucz. to jedyni polscy naukowcy biorący udział w przygotowaniu misji teleskopu Roman.
Co to jest mikrosoczewkowanie?
Światło od odległego źródła leci cały czas po linii prostej, ale zanim do nas dotrze, przechodzi przez pole grawitacyjne innej, bliższej gwiazdy – nazywamy ją wtedy soczewką – i dociera do nas trochę ugięte. Wiąże się to z pojaśnieniem gwiazdy, które możemy zaobserwować. Jeśli układ soczewkujący to nie sama gwiazda, tylko gwiazda z planetą, to możemy zobaczyć w tym mikrosoczewkowaniu także sygnał od planety.
– Mówiąc krótko: zmiana jasności gwiazdy informuje nas, że inna gwiazda ma planetę. To jest właśnie mikrosoczewkowanie, a obserwowane ugięcie wynika z teorii względności Einsteina – tłumaczy dr hab. Radosław Poleski.
Przewiduje się, że obserwacje przeprowadzone przez teleskop umożliwią odkrycie nawet dwóch tysięcy planet krążących wokół gwiazd i kilkuset planet samotnych.
– Chociaż znamy obecnie 6000 planet pozasłonecznych, nie udało się zaobserwować żadnego księżyca. Być może teleskop Roman również to zmieni– mówi badacz.
Obok dużych celów badawczych – na przykład badań kosmologicznych (czyli dotyczących początków Wszechświata) i badań zjawisk mikrosoczewkowania – planowane są też mniejsze projekty, które Roman ma zrealizować.
– Jest planowane takie nowatorskie przedsięwzięcie: próba obrazowania planet w ten sposób, że zasłaniamy światło gwiazdy i próbujemy zobaczyć planetę obok tej gwiazdy. Takie badania robi się obecnie z Ziemi. Zobaczymy, jakie efekty będą miały, kiedy wykona się je z kosmosu. Teraz to tylko marginalna część zaplanowanych obserwacji, ale za 50 lat może się okazać najważniejsza – stwierdza badacz.
Kosmos warto oglądać z kosmosu
Na czym polega przewaga teleskopu w kosmosie nad podobnymi instrumentami, które oglądają niebo z powierzchni Ziemi? W przestrzeni kosmicznej nie występuje dzień i noc, dzięki czemu badania można prowadzić bez przerwy, co z Ziemi jest niemożliwe. Roman dodatkowo ma prowadzić obserwacje w podczerwieni, co wyeliminuje problem zanieczyszczeń.
– W świetle widzialnym nasza Galaktyka jest nieprzezroczysta – jest tam wiele pyłu, gazu, które przesłaniają światło odległych obiektów. Żeby sobie z tym poradzić, wykonuje się obserwacje w zakresie podczerwonym, w którym Galaktyka jest bardziej przezroczysta i można zobaczyć znacznie większą liczbę odległych gwiazd – wyjaśnia dr Przemysław Mróz.
Jak planuje się misję kosmiczną NASA?
Budowa teleskopu jest prostą sprawą w porównaniu z innymi elementami przygotowań do misji kosmicznej. Wiadomo, że Roman ma być wyposażony w zwierciadło o takiej samej średnicy, jak kosmiczny teleskop Hubble’a i kamerę o stukrotnie większym polu widzenia. Więcej czasu wymaga przygotowanie strategii badań i narzędzi niezbędnych do ich analizy – nad tym pracują także między innymi badacze z UW.
– Robimy plany koncepcyjne, zastanawiamy się, jak będą wyglądały obserwacje. Jest wiele rzeczy, których nie wiemy jeszcze o Galaktyce, a nasza strategia ma być nieczuła na taką niewiedzę. W NASA obowiązuje trzystopniowa struktura, więc są kolejne komisje, które podejmą decyzje dotyczące obserwacji, ale to my mamy dać odpowiedź w procentach, co i jak się zmieni, jeśli w danym polu spędzimy nie 17 minut, a 22 – mówi dr hab. Radosław Poleski.
Planowanie, jakie obszary nieba będą obserwowane, z jaką częstotliwością i przy użyciu jakich filtrów, to tylko jedno z zadań badaczy. Druga sprawa to analiza danych.
– Spodziewamy się, że będą ogromne ilości danych, obserwacje setek milionów gwiazd. Musimy z nich wyłuskać najbardziej interesujące obiekty i je zbadać. Naszym zadaniem jest więc przygotowanie algorytmów, kodów, które posłużą do tego, by ten ogromny zestaw danych analizować. Kolejnym etapem będzie naukowe badanie tych informacji – dodaje dr Mróz.
Powszechny dostęp do kosmicznych danych
Dostęp do obserwacji prowadzonych przez teleskop Roman będzie powszechny dzięki oprogramowaniu NASA, dostępny dla każdego astronoma. Zainteresowane osoby będą mogły analizować napływające dane pod kątem własnych zainteresowań – choćby w celu poszukiwania komet lub planetoid zamiast planet. Dotyczy to również konkurencyjnych misji badawczych, na przykład prowadzonych przez Chiny. Jak zapewniają jednak naukowcy – nawet jeśli przyniesie to odkrycia innym ośrodkom badawczym, to wciąż Roman będzie przełomem w badaniach kosmosu.
