Teleskop novej generácie Nancy Grace Roman Space Telescope je pripravený zmeniť naše chápanie exoplanét a štruktúry vesmíru.
Vesmírny teleskop NASA Nancy Grace Roman Space Telescope. Zdroj: NASA
Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) plánuje najneskôr v máji 2027 vypustiť vesmírny teleskop novej generácie s názvom Nancy Grace Roman Space Telescope alebo skrátene Roman. V časoch jeho vzniku, čiže v roku 2010, sa volal Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), až o desať rokov neskôr ho premenovali na počesť zosnulej prvej šéfky astronómie Úradu pre vesmírne vedy NASA a jednej z prvých zástankýň vesmírnych teleskopov vôbec.
Návrh a výroba nového teleskopu si vyžadovali viac ako desaťročie inžinierstva, príprav a výskumu. A teraz nás delia len necelé dva roky od jeho skompletizovania a vypustenia. Astronómom umožní odhaliť vedecké záhady spojené s temnou energiou, temnou hmotou, Hubblovým napätím, exoplanétami a infračervenou astrofyzikou. Objaviť by mohol aj nové mimozemské svety.
Tretí do partie
Podobne ako Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST), ktorý úspešne brázdi vesmír od konca roka 2021, tak aj jeho nástupca je optimalizovaný na prácu v rozsahu vlnových dĺžok infračerveného žiarenia, teda oveľa dlhších, aké sú schopné vidieť naše oči. Teleskop Roman sa však zásadne líši v jednom kľúčovom smere. Oproti JWST, ktorý má veľmi úzke a detailné zorné pole, ho má nový teleskop oveľa väčšie, dokonca 100-násobne väčšie než Hubblov vesmírny teleskop. Pomocou svojho širokouhlého prístroja (Wide Field Instrument) bude naraz pozorovať obrovské plochy oblohy, vďaka čomu ponúkne panoramatický pohľad na tisícky galaxií alebo desiatky miliónov hviezd v infračervenom spektre na jednej fotografii.
Počas predpokladaných (nie definitívnych) piatich rokov prevádzky teleskop Roman nasníma vyše 50-krát viac nočnej oblohy ako Hubblov teleskop od roku 1990. Hubblov vesmírny teleskop dokáže stále zachytiť niečo, v čom má nad teleskopom Roman navrch, a to pozorovania v ultrafialovom žiarení s vysokým rozlíšením, čím dokazuje, že ani najstarší z týchto troch megaďalekohľadov nie je v žiadnom prípade zastaraný.
Nová éra astronómie
Teleskop Nancy Grace Roman Space Telescope bude umiestnený v libračnom (Lagrangeovom) bode L2, stabilnom gravitačnom bode medzi Zemou a Slnkom, ktorý sa nachádza približne 1,5 milióna kilometrov od našej planéty. Pomocou širokouhlého prístroja bude pozorovať miliardy galaxií a zachytávať svetlo z hviezdnych explózií v snahe vyriešiť záhadu temnej energie, ktorá tvorí približne 68 percent celkového energetického/hmotného obsahu vesmíru a spôsobuje zrýchľovanie expanzie vesmíru.
Odhaduje sa, že objaví asi 2 500 exoplanét mimo našej slnečnej sústavy vrátane takých, ktoré sa doteraz nikdy systematicky neskúmali. Tieto objavy nám umožnia zmapovať, ako sa populácie planét v našej Galaxii líšia.
V silách teleskopu je tiež potvrdiť existenciu exomesiacov. Doposiaľ sa nepotvrdilo, že by okolo exoplanét obiehal čo i len jeden exomesiac. Teleskop Roman to možno konečne zmení. Mikrošošovky prístroja budú také citlivé, že by mohli odhaliť aj mesiace obiehajúce okolo tzv. túlavých planét – svetov, ktoré boli vyvrhnuté zo svojich domovských sústav. Simulácie naznačujú, že Roman by mohol po prvýkrát ukázať, že taká populácia mesiacov existuje.
Môžeme očakávať, že sa mu podaria vedecké objavy, aké žiadne iné existujúce observatórium nedokáže. Teleskop tak nadviaže na objavy a technologické prelomové riešenia, ktoré priniesli jeho vesmírni súputníci Hubble a Webb. Ako vyhlásila NASA: „Spojenie zistení teleskopu Roman s Hubblovým teleskopom a Vesmírnym teleskopom Jamesa Webba by mohlo spôsobiť revolúciu v našom chápaní mnohých kozmických výskumov.“ Navyše doplní ďalšie rozsiahle prieskumy galaxií vykonávané zo Zeme, ako napríklad spektroskopickým prístrojom DESI na vrchole Kitt Peak (2 098 m n. m.) v Sonorskej púšti alebo nedávno spusteným Observatóriom Very C. Rubinovej.
Objavíme raz exomesiace? Zdroj: iStock/StockByM
Po vzore Hubbla a Webba
Pred samotným vypustením teleskopu je len ťažké predstaviť si, aký prevratný môže byť. Hubblov vesmírny teleskop bol pôvodne navrhnutý na všeobecnú astrofyziku s niekoľkými konkrétnymi cieľmi, napríklad presne zmerať expanziu vesmíru. Tieto úlohy splnil, no zároveň úplne zrevolucionizoval modernú astronómiu spôsobmi, ktoré si v čase jeho konštrukcie nikto nedokázal úplne predstaviť.
Zaujímavosťou je, že Hubblov teleskop bol vypustený ešte pred objavom prvých exoplanét. Keď sa však exoplanéty začali objavovať, stal sa jedným z najdôležitejších nástrojov skúmania ich atmosfér. Na jeho úspechy teraz nadväzuje JWST, ktorý kráča v jeho stopách a posúva hranice pozorovaní ešte ďalej.
Snímka Saturna vyhotovená 25. júna 2023 kamerou blízkej infračervenej oblasti (NIRCam) Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba. Zdroj: NASA
Obrovský potenciál
V rámci pozorovacej misie High-Latitude Time-Domain Survey môže pripravovaný teleskop objaviť státisíce mohutných kozmických výbuchov. Ide napríklad o supernovy, kilonovy či dokonca rihanie supermasívnych čiernych dier pri pohlcovaní okolitej hmoty.
Skúmaním jasnosti a vzdialeností supernov – explózií, ku ktorým dochádza na konci života hviezd – by mohol vesmírny teleskop Roman odhaliť prvé stopy temnej energie, čo by vedcom poskytlo predstavu o tom, ako sa vplyv tejto záhadnej sily v priebehu času menil.
Umelecká predstava zrážky a spájania dvoch neutrónových hviezd, ktoré následne vyvolajú vesmírny jav známy ako kilonova – kratší, jasnejší a tisíckrát silnejší výbuch ako nova. Zdroj: Robert Lea
Teleskop Roman by mohol dokonca zaznamenať aj explózie prvej generácie hviezd, ktoré vznikli krátko po veľkom tresku, a tak nám pomôcť nazrieť hlboko do dávnej histórie vesmíru.
Súčasťou teleskopu Roman je aj integrovaný koronograf (CGI). Jeho funkciou bude priamo zobrazovať exoplanéty blokovaním žiarenia ich hostiteľských hviezd. Keď sa snažíme pozorovať exoplanéty, najväčší problém je, že hviezda je niekoľko miliárdkrát jasnejšia než planéta, takže planétu „prežiari“. CGI funguje tak, že blokuje svetlo hviezdy, čím umožní vidieť slabé odrazené svetlo od planéty. Ak sa to teleskopu podarí, prvýkrát uvidíme priamo svetlo planét analogických Jupiteru a Saturnu v iných hviezdnych sústavách.
A nielen to. CGI by dokonca mohol okolo takýchto planét odhaliť prstence. Nedávno práve JWST ukázal, že v infračervenej oblasti môžu prstence a mesiace v niektorých prípadoch zatieniť svoje hostiteľské planéty.
Zároveň pôjde o prvý aktívny koronograf poslaný do vesmíru, čo znamená, že obsahuje komponenty, ktoré aktívne reagujú na premenné bežne spôsobujúce rozptyl hviezdneho svetla, čím by bolo ťažšie vidieť blízke planéty. Jeho deformovateľné zrkadlá sa napríklad prispôsobia takmer nepostrehnuteľným chybám v optike teleskopu vrátane jeho primárneho zrkadla. Vesmírny teleskop Jamesa Webba a Hubblov teleskop, naopak, používajú pasívne koronografy, ktoré sa po spustení prevádzky nemôžu meniť ani prispôsobovať.
Primárne zrkadlo vesmírneho teleskopu Roman má priemer 2,4 metra, čo je rovnaká veľkosť ako zrkadlo Hubblovho teleskopu, ale váži menej ako štvrtinu jeho hmotnosti (186 kilogramov). Zdroj: L3Harris Technologies
Ochrana pred Slnkom
Na konci júla NASA oznámila, že technici dokončili inštaláciu dvoch panelov, ktoré tvoria spodnú slnečnú clonu na vnútornom segmente sondy Roman. Spolu so slnečným štítom Solar Array Sun Shield a s rozkladacím krytom clony bude komplexná spodná slnečná clona kľúčová pri skúmaní vesmíru v infračervenom žiarení.
Podobne ako v prípade JWST, tak aj v prípade prístrojov sondy budú slnečná clona a kryt clony zložené zo špeciálnych polymérnych fólií chrániť pred slnečným teplom a svetlom, ktoré by mohli narušiť detekciu slabých signálov z vesmíru.
Technici v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA nedávno na teleskop nainštalovali slnečnú clonu Solar Array Sun Shield. Zdroj: NASA
Naozaj ho vypustíme?
A jedna horšia správa na záver. V súčasnosti panujú obavy o to, či teleskop vôbec odštartuje. Rozpočet administratívy Donalda Trumpa zahŕňa výrazné škrty financovania vesmírnych misií, okrem iných aj pripravovaného teleskopu Roman, a to obmedzenie rozpočtu až o polovicu.
Vedci a odborníci na astronómiu vrátane Kongresu USA sa zasadzujú za zachovanie projektu v hodnote 3,5 miliardy dolárov a jeho potenciálne zrušenie označujú za obrovskú premárnenú príležitosť. Napríklad astrofyzik a bývalý spolupredseda vedeckého tímu konštruujúceho teleskop Roman David Spergel to komentoval slovami: „Navrhnúť teleskop a potom ho nezrealizovať? To je také… absurdné.“
Určite sa zhodneme na tom, že by bola škoda prísť o také fascinujúce vesmírne divadlo.
Zdroj: NASA (1, 2), Space (1, 2), Orbital Today
(LDS)
