GREENBELT, Maryland — We wtorek (21 kwietnia) w Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w NASA obserwowałem, jak naukowcy dumnie stoją wokół metalowego urządzenia z wysokimi pomarańczowymi panelami słonecznymi i błyszczącą srebrną podstawą. Tuż przede mną, w sterylnym, białym, czystym pomieszczeniu, błyszczał Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace — nareszcie ukończony.
„Mam wielką nadzieję, a nawet spodziewam się, że najbardziej ekscytującą nauką od Roman będą rzeczy, których się nie spodziewaliśmy i których nie mogliśmy przewidzieć, ale to postawi nowe, głębokie pytania, na które będą musiały odpowiedzieć przyszłe misje” – powiedziała Julie McEnery, starszy naukowiec projektu Roman podczas wtorkowej konferencji prasowej.
Nazwany na cześć pierwszego szefa astronomii NASA i pierwszej kobiety zajmującej stanowisko kierownicze w agencji, ten teleskop kosmiczny powinien okazać się kolejnym cennym narzędziem w polowaniu naszego gatunku na zrozumienie prawdziwej natury wszechświata. Będzie stać w szeregach naszych innych potężnych robotycznych oczu na niebie — słynnych instrumentów takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), SPHEREx, Kosmiczny Teleskop Euclid, a nawet starsze, ale zawsze imponujące Hubble’a. Z wyjątkiem tego, że jak w przypadku każdego z tych przełomowych obserwatoriów, to nowe ma swoją własną specjalizację. Wkrótce zajmiemy się niektórymi specyfikacjami.
Przede wszystkim, którego uruchomienie jest obecnie przewidywane na wrzesień 2026 r. – osiem miesięcy przed terminem i w ramach budżetu – model Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace (lub w skrócie „rzymski”) ma potencjał, aby pokazać nam obszary kosmosu, których jeszcze nie dotknęliśmy.
Według NASA główne zwierciadło Romana ma około 2,4 metra szerokości, czyli jest podobne do zwierciadła Hubble’a. Jednak Roman ma możliwość wykonania zdjęć, które uchwycą skrawek nieba co najmniej 100 razy większy niż Hubble.
„Jego możliwości badawcze są ponad 1000 razy szybsze niż Hubble i mogą na jednym zdjęciu sporządzić mapę 200 razy więcej nieba” – powiedział podczas konferencji administrator NASA Jared Isaacman. „To, czego przetworzenie zajęłoby Hubble’owi 2000 lat, Roman jest w stanie zrobić w ciągu roku — rejestrowane przez niego obrazy będą tak duże, że nie istnieje wystarczająco duży ekran, aby je wyświetlić”.
Ujmując to w kontekstw ciągu około 35 lat swojej służby Hubble zebrał około 400 terabajtów danych; po osiągnięciu pełnej funkcjonalności na stacji roboczej w kosmosie Roman powinien być w stanie utworzyć 500 terabajtów danych na rok.
Jeśli chodzi o to, co mogą zawierać te dane, możliwości są dość nieograniczone. Jest to zazwyczaj złoty standard dla teleskop; jak lubią mawiać naukowcy, zawsze mamy nadzieję odpowiedzieć na pytania, o których nawet nie pomyśleliśmy.
Kosmicznie i panoramicznie
Roman jest specjalnie skalibrowany do robienia zdjęć wszechświat w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni. Różne teleskopy oglądają wszechświat w różnych długościach fal świetlnych. Na przykład JWST specjalizuje się w obserwacjach w podczerwieni, podczas gdy moc Hubble’a pozwala mu dostrzec część światła podczerwonego, ale głównie światło widzialne i ultrafioletowe.
Dywersyfikacja w ten sposób jest ważna, ponieważ można myśleć o kawałku nieba jako o różnych warstwach. Na przykład wiele niezwykle odległych obiektów można zobaczyć tylko w świetle podczerwonym – które składa się z bardzo długich fal niewidocznych dla ludzkiego oka – dlatego do dekodowania tej warstwy potrzebny jest teleskop na podczerwień. Ale na tym samym skrawku nieba znajdują się również obiekty w świetle widzialnym, które wymagają bardziej szczegółowego zbadania, do czego potrzebny jest teleskop zachowujący się jak ultrapotężne ludzkie oko. I tak dalej.
Roman wyróżnia się kilkoma cechami, w tym dużą szybkością przetwarzania danych, o której mówiliśmy wcześniej.
W porównaniu z JWST zdjęcia Romana — wykonane za pomocą instrumentu o trafnej nazwie Wide Field Instrument (WFI) — będą 50 razy szersze, ale płytsze, ponieważ Roman nie musi mieć dostępu do głębokiego wszechświata w taki sposób, jak robi to JWST. Jak już wspomnieliśmy, nie widzi podczerwieni tak jak JWST, więc szukanie zbyt daleko wstecz byłoby stratą czasu.
Dokładniej, WFI składa się z 300-megapikselowego widzialne do bliskiej podczerwieni kamera obrazowa i spektrometr bezszczelinowy (specjalne narzędzie umożliwiające naukowcom uchwycenie rozproszenia światła obiektów w polu widzenia). Ale jest coś wyjątkowego w tym płytkim, panoramicznym widoku.
Oznacza to, że naukowcy nie muszą być tak wybredni w wyborze skrawka nieba, na który patrzą. Mogą po prostu przeprowadzić ankietę i mieć nadzieję, że znajdą fajny trop, który będą mogli przybliżyć. Daje to Romanowi możliwość uchwycenia wydarzeń, które dzieją się bardzo szybko, np szybkie impulsy radiowei zwiększa szanse, że naukowcy będą świadkami niezwykłych wydarzeń supernowezderzenie gwiazdy neutronowe i inne zjawiska, które łatwo przeoczyć, zaraz po ich wystąpieniu.
„Zatem zobaczymy tysiące supernowych, a niektóre z nich będą dalej niż jakakolwiek supernowa, jaką kiedykolwiek widzieliśmy” – powiedział Space.com Dominic Benford, naukowiec programujący Nancy Grace Roman Telescope. „Będziemy prześledzić historię wszechświata poprzez eksplodujące gwiazdy”.
Jest też nadzieja, że Roman pomoże nam rozwikłać jedną z największych tajemnic naszego wszechświata — szczegóły jego ciemnej strony.
Ciemny i słaby wszechświat
Pomimo wielu lat poszukiwań odpowiedzi, naukowcy wciąż nie wiedzą, co dokładnie ciemna materia I ciemna energia Czy. Jak dotąd wiemy na pewno, że normalna materia naszego Wszechświata nie wydaje się wystarczająca, aby zapobiec rozpadaniu się galaktyk niczym konie na karuzeli, która nie jest odpowiednio połączona gwoździami, oraz że Wszechświat również przyspiesza swoją ciągłą ekspansję znacznie szybciej, niż wydaje się to normalne. Pierwszą z nich można wytłumaczyć substancją zwaną „ciemną materią” zbierającą się tam, gdzie kończy się normalna materia, drugą zaś „ciemną energią” napędzającą tę ekspansję.
Te dwie substancje stanowią łącznie 95% wszechświata, ale nigdy nie zostały wykryte z całą pewnością. To całkowicie dziwne, jeśli mogę tak powiedzieć.
Oczywiście przy takim doświadczeniu nie można mieć pewności, czy Roman nagle ujawni, co ciemny wszechświat w rzeczywistości tak jest — ale jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, możemy się spodziewać, że zbliży to nas nieco do siebie.
Dzięki temu pięknemu szerokiemu polu widzenia Roman będzie w stanie szybko sfotografować mnóstwo obiektów galaktyki do generowania szczegółowych, trójwymiarowych widoków kosmosu. Będzie zatem w stanie pokazać nam takie rzeczy, jak dynamika różnych galaktyk i tor ekspansja wszechświata — dwa główne sposoby badania ciemnej materii i ciemnej energii.
„Będziemy także badać, jak sam Wszechświat rozszerzał się w czasie. To są klucze do odkrycia fundamentalnej natury ciemnej materii, ciemnej energii i struktury samego Wszechświata” – powiedział McEnery.
Nie wspominając już o tym, co inny specjalny zestaw instrumentów Rzymianina może zrobić dla nauki. Posiada na przykład koronograf – narzędzie, które może blokować blask odległych słońc i pomóc misji w bezpośrednim obrazowaniu egzoplanety. NASA twierdzi, że koronograf tego teleskopu może wykrywać planety 100 milionów razy słabsze od ich gwiazd. Agencja wyjaśnia, że możliwości te są około 100 do 1000 razy lepsze niż w przypadku istniejących koronografów kosmicznych w przeglądzie.
„Rzymski koronograf będzie w stanie bezpośrednio obrazować odbite światło gwiazd od planety podobnej do Jupiter pod względem rozmiaru, temperatury i odległości od gwiazdy macierzystej” – czytamy w przeglądzie.
Droga do startu
Teraz, gdy Roman jest już gotowy, wkrótce może rozpocząć się kolejny etap jego podróży. Będzie to obejmować transport na miejsce startu, NASA Centrum Kosmiczne Kennedy’ego na Florydzie i przechodzi wszelkie niezbędne testy związane ze startem.
Jak dotąd na Romanie przeprowadzono ogromną liczbę testów przed startem, włączając w to kiepskie obserwatorium wysadzane ekstremalnymi dźwiękami, wstrząsane do ekstremalnych rozmiarów, wystawione na działanie ekstremalnego ciepła i ekstremalnego zimna, a także znacznie więcej (wszystko tak samo ekstremalne). Brzmi szorstko, ale chodzi o to, aby upewnić się, że Roman będzie w stanie poradzić sobie z trudami startu i najbardziej ekstremalnym środowiskiem, jakie znamy: kosmosem.
„Większość rzeczy, które pozostały, to ostatnie kontrole i końcowe podsumowania” – powiedział Space.com Jeremy S. Perkins, specjalista ds. integracji i testów Obserwatorium w firmie Roman. „Jest mnóstwo ogólnych zamknięć i upewnienia się, że założyliśmy wszystkie czujniki i zdemontowaliśmy te, które były tam do testów”.
Jeśli chodzi o procedury startu, po uporządkowaniu wszystkich aspektów testów NASA wybrała SpaceX Rakieta Falcon Heavy, która wyniesie ten skarb w kosmos. Odbyło się 11 Sokół Gruby wypuszczono na rynek do tej pory, a jego skuteczność wynosi 100% w przypadku pojazdu o wysokości 230 stóp (70 metrów).
Będąc w kosmosie, po oddzieleniu się od rakiety, Roman uda się do stabilnego punktu oddalonego o około milion mil od Ziemi, zwanego Punkt Lagrange’a 2lub L2. Jest to popularne miejsce, w którym lądują nasi odkrywcy kosmosu, ponieważ pozwala im chronić się przed ciepłem słonecznym, jednocześnie krążąc po orbicie, w taki sposób, że kontrola misji może z łatwością się z nimi komunikować.
Miejmy nadzieję, że JWST, Euclid i reszta załogi L2 powitają Romana z otwartymi ramionami (panele słoneczne?).
Poprawka 4/21: Imię Julie McEnery zostało zaktualizowane, aby odzwierciedlało poprawną pisownię.
