Kiedy w ciągu najbliższych 12–18 miesięcy należący do NASA rzymski teleskop kosmiczny Nancy Grace zostanie wystrzelony, będzie na dobrej drodze do przekroczenia początkowych oczekiwań naukowców. Naukowcy potwierdzili, że Roman powinien być w stanie zmierzyć ogromne fale sejsmiczne falujące na powierzchniach ponad 300 000 czerwonych olbrzymów.
rzymski to teleskop przeglądowy z lustrem o średnicy 8 stóp (2,4 m), takim jak np Kosmiczny Teleskop Hubble’aale pole widzenia 100 razy większe. Oprócz studiowania ciemna materia I ciemna energiajednym z głównych badań Romana będzie badanie w dziedzinie czasu Galaktycznego Wybrzuszenia, w ramach którego miliony gwiazdy w centralnym zgrubieniu Galaktyka Drogi Mlecznej będą badane, głównie w celu poszukiwania egzoplanety. Pomysł polega na wykorzystaniu mikrosoczewkowania grawitacyjnego jako urządzenia do wyszukiwania planet. Soczewkowanie grawitacyjne to technika często stosowana w astrofizyce do badania odległych obiektów; ze względu na sposób, w jaki czasoprzestrzeń zakrzywia się zgodnie z ogólną teorią względności, niektóre ogromne obiekty w przestrzeni (na przykład gromady galaktyk) wypaczają światło przemieszczające się w pobliżu, powiększając, zniekształcając i powielając źródło tego światła widziane przez nasze teleskopy. Mikrosoczewkowanie grawitacyjne odnosi się do soczewkowania grawitacyjnego w mniejszych skalach, na przykład na planecie.
Nauka zajmująca się badaniem oscylacji gwiazd nazywa się asterosejsmologią, a częstotliwość oscylacji może ujawnić masy, rozmiary i wiek gwiazd, dla których są obserwowane. Z kolei lepsze zrozumienie gwiazd może dostarczyć astronomom informacji o niektórych właściwościach planet, które je krążą.
„Dzięki danym asterosejsmicznym będziemy w stanie uzyskać wiele informacji na temat gwiazd macierzystych egzoplanet, co da nam wiele informacji na temat samych egzoplanet” – powiedział kierownik badania Trevor Weiss z California State University w Long Beach w swoim badaniu oświadczenie.
The Kosmiczny Teleskop Kepleraktóry polował na egzoplanety, obserwując tranzyty, był w stanie dokonać pomiarów asterosejsmologicznych 150 000 gwiazd. Oceniając, czy Roman będzie w stanie zrobić to samo, zespół Weissa zastosował zbiór danych Keplera do modeli możliwości obserwacyjnych Romana. W szczególności odkryli, że Roman będzie biegły w wykrywaniu oscylacji gwiazd czerwony olbrzym gwiazdy, które są zarówno jasne (co ułatwia ich wykrycie), jak i charakteryzują się dużą częstotliwością oscylacji z okresem wahającym się od godzin do dni. To dobrze pasuje do badania Roman’s Galactic Bulge Time-Domain Survey, które pozwoli na stałe obserwowanie setek milionów gwiazd w zgrubieniu Drogi Mlecznej co 12 minut w ciągu pół tuzina 70,5-dniowych odcinków, co oznacza, że będzie ono dostrojone do wibracji czerwonych olbrzymów.
„Asterosejsmologia z udziałem Romana jest możliwa, ponieważ nie musimy prosić teleskopu o zrobienie czegokolwiek, czego jeszcze nie planował” – powiedział Marc Pinsonneault z Ohio State University. „Siła rzymskiej misji jest niezwykła: ma ona częściowo na celu postęp w nauce o egzoplanetach, ale otrzymamy także naprawdę bogate dane z innych dziedzin naukowych, które wykraczają poza jej główne zainteresowania”.
Wybrzuszenie, w którym kryje się supermasywna czarna dziura Strzelec A*to najstarsza część galaktyki Drogi Mlecznej. Wiele jej gwiazd obecnie się starzeje, ewoluując poza ciągiem głównym (to jest to, co nazywamy etapem ich życia, kiedy wytwarzają energię poprzez połączenie wodoru w hel w rdzeniu).
Po opuszczeniu ciągu głównego następuje kolejny etap ewolucji a słoneczny-podobna gwiazda z mniej niż ośmioma masy słoneczne ma się rozwijać i stać się czerwonym olbrzymem. Wstępne szacunki dotyczące liczby czerwonych olbrzymów, na których Roman mógł obserwować fale sejsmiczne, wynosiły 290 000, ale głębsza analiza wykazała, że rzeczywista liczba może być znacznie większa.
„Teraz, gdy wiemy, że badanie będzie trwało 12 minut, stwierdzamy, że zwiększy to naszą liczbę do łącznie ponad 300 000 odkryć asterosejsmicznych” – powiedział Weiss. W zależności od pewnych założeń całkowita liczba może sięgać nawet 648 000 czerwonych olbrzymów w polu widzenia, z czego 358 000 w zgrubieniu.
„Byłaby to największa próbka asterosejsmiczna, jaką kiedykolwiek zebrano” – powiedział Weiss.
Zrozumienie właściwości gwiazd macierzystych poinformuje astronomów o znalezionych planetach – na przykład o tym, czy znajdują się one w strefy mieszkalne. Obserwacje dostarczą również wskazówek co do przyszłości układów planetarnych, kiedy ich gwiazda zacznie stopniowo umierać, ewoluując w czerwonego olbrzyma, zanim zrzuci swoje zewnętrzne warstwy i pozostawi po sobie martwego biały karzeł. To, jak szybko to nastąpi, zależy od masy gwiazdy. Gwiazdy bardziej masywne żyją krócej niż gwiazdy mniej masywne. Podczas fazy ekspansji i odrzucania wszystkie planety krążące blisko gwiazdy ulegają zniszczeniu.
w naszym układ słonecznysprawa, Rtęć, Wenus i prawdopodobnie Ziemia wszystko będzie skazane na zagładę. Jednakże mikrosoczewkowanie ma tę zaletę, że umożliwia wykrywanie planet znajdujących się dalej od swojej gwiazdy, na tyle daleko, aby być może przetrwać fazę czerwonego olbrzyma. Wykrywanie planet wokół czerwonych olbrzymów i orbit tych planet pomoże astronomom lepiej zrozumieć, jaki los spotka planety naszego Układu Słonecznego i jak daleko musi znajdować się świat, aby przetrwać. Astronomowie zauważyli już m.in deficyt planet krążących wokół czerwonych olbrzymów, a odkrycia Romana ugruntują nasz obraz rozwiniętych układów planetarnych.
„Nasza praca określi właściwości statystyczne całej populacji – jaka jest jej typowa liczebność i wiek – aby naukowcy zajmujący się egzoplanetami mogli umieścić rzymskie pomiary w odpowiednim kontekście” – powiedział Pinsonneault.
Asterosejsmiczne odkrycia Romana nie tylko nauczą nas o układach planetarnych, ale wiek gwiazd obliczony na podstawie odczytów asterosejsmicznych będzie przewodnikiem po historii Drogi Mlecznej, a w szczególności jej zgrubienia.
„Właściwie niewiele wiemy o zgrubieniu naszej galaktyki, ponieważ można je zobaczyć jedynie w świetle podczerwonym ze względu na znajdujący się w nim pył” – powiedział Pinsonneault. „Mogą tam znajdować się zaskakujące populacje lub wzory chemiczne. A co, jeśli zakopane są tam młode gwiazdy? Roman otworzy zupełnie inne okno na populacje gwiazd w centrum Drogi Mlecznej. Jestem przygotowany na zaskoczenie”.
Na przykład młoda populacja gwiazd mogłaby wyjść na światło dzienne, gdyby Roman mierzył oscylacje masywniejszych czerwonych olbrzymów. Dzieje się tak dlatego, że masywniejsze gwiazdy żyją krócej i dlatego powstały później.
Wystrzelenie Rzymskiego Teleskopu Kosmicznego zaplanowano obecnie na jesień 2026 r.– maj 2027 r. W międzyczasie w czasopiśmie naukowym opublikowano nową ocenę jego możliwości asterosejsmicznych. Dziennik astrofizyczny.
