Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman otwiera nowy rozdział w poszukiwaniu planet

Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman ma w ciągu pięciu lat misji dostarczyć ogromnych ilości danych i pomóc w odkryciu tysięcy planet pozasłonecznych. Dr hab. Radosław Poleski z Obserwatorium Astronomicznego UW podkreśla, że wszystkie dane z teleskopu będą publicznie dostępne w ramach otwartej nauki.

Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman otworzy nowe możliwości

.Dr hab. Radosław Poleski, profesor Uniwersytetu Warszawskiego (UW), pracuje w Obserwatorium Astronomicznym UW. W swojej działalności naukowej zajmuje się poszukiwaniem oraz analizą planet pozasłonecznych z wykorzystaniem mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Jest to metoda, której opis po raz pierwszy przedstawił prof. Bohdan Paczyński. Polscy naukowcy rozwijają technikę mikrosoczewkowania już od ponad trzech dekad w ramach eksperymentu OGLE (The Optical Gravitational Lensing Experiment).

Jak powiedział dr hab. Radosław Poleski, uczestniczący w przygotowaniu misji, komplet danych zgromadzonych przez Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman będzie dostępny publicznie. Według niego w czasie planowanych około pięciu lat pracy obserwatorium może powstać nawet kilka petabajtów danych, czyli miliony gigabajtów.

Start Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman odbył się 30 sierpnia z wykorzystaniem rakiety Falcon Heavy. NASA zakłada pięcioletni czas trwania misji, jednak znajdujące się na pokładzie zapasy paliwa pozwalają, zgodnie z informacjami agencji, przedłużyć działanie teleskopu o następne pięć lat. Wśród najważniejszych zagranicznych partnerów NASA przy tym przedsięwzięciu znajdują się Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), japońska agencja JAXA, Francuska Agencja Kosmiczna (CNES) oraz niemiecki Instytut Maxa Plancka ds. Astronomii (MPIA).

Roman będzie obserwował ogromne obszary nieba

.Jak zwrócił uwagę naukowiec, obserwatoria znajdujące się w przestrzeni kosmicznej mogą wykonywać zdjęcia, których uzyskanie z powierzchni Ziemi jest niemożliwe, ponieważ atmosfera utrudnia prowadzenie obserwacji. Prof. Poleski zaznaczył, że Nancy Grace Roman należy do tej samej klasy teleskopów co Hubble i ma z nim pewne cechy wspólne, ale jego pole widzenia jest aż stukrotnie większe. Dzięki temu w przypadku niektórych badań naukowych może być wykorzystywany stukrotnie efektywniej.

Dla prof. Poleskiego szczególne znaczenie będzie miało zastosowanie Romana do wykrywania planet pozasłonecznych za pomocą mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Jak ocenił astronom, teleskop będzie bardzo dobrze nadawał się do przeglądów nieba, zwłaszcza gdy konieczna będzie obserwacja rozległego obszaru albo wielokrotne monitorowanie tego samego fragmentu.

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne umożliwia badanie obiektów, których bezpośrednio nie można dostrzec, poprzez analizę zakrzywienia czasoprzestrzeni. W czasie takiego zjawiska światło odległej gwiazdy zostaje na pewien okres wzmocnione wskutek zakrzywienia czasoprzestrzeni spowodowanego przez obiekt znajdujący się pomiędzy gwiazdą a obserwatorem, którym w tym przypadku jest teleskop.

Tysiące planet i poszukiwanie drugiej Ziemi

.Według prof. Poleskiego mikrosoczewkowanie może doprowadzić do odkrycia około 1,5 tys. planet pozasłonecznych, czyli obiektów krążących wokół innych gwiazd. Obecnie liczba znanych planet tego typu wynosi około 6 tys. Naukowiec przewiduje również wykrycie kilkuset planet swobodnych, które nie pozostają związane z żadną gwiazdą i przemieszczają się samotnie przez wszechświat.

Astronom z UW zaznaczył, że część planet wykrytych dzięki mikrosoczewkowaniu może przypominać Ziemię. Chodzi o obiekty poruszające się po orbitach zbliżonych do ziemskiej i znajdujące się wokół gwiazd, które, jak mają nadzieję badacze, będą podobne do Słońca. Badania mają więc pomóc ustalić, jak często występują planety tego rodzaju, określane w tym kontekście jako druga Ziemia.

Dodatkowo badacze zakładają, że około 100 tys. następnych planet uda się znaleźć przy zastosowaniu metody tranzytu. Polega ona na rejestrowaniu przejścia innych ciał na tle obserwowanych gwiazd.

Polski astronom opracował oprogramowanie dla teleskopu

.Prof. Radosław Poleski stworzył oprogramowanie przeznaczone do analizy danych pochodzących z teleskopu Roman, w szczególności informacji dotyczących zmian jasności gwiazd. Jak wyjaśnił, wykrycie mikrosoczewkowania pozwoli ustalić charakter obserwowanej planety, w tym określić, czy jest ona bardziej zbliżona do Ziemi czy do Jowisza, a także wskazać gwiazdę macierzystą oraz orbitę, po której się porusza.

Naukowiec przypomniał, że do prac związanych z przygotowaniem misji Nancy Grace Roman dołączył około 11 lat temu. Pierwsze propozycje budowy kosmicznego teleskopu ze zwierciadłem większym niż 1 m pojawiły się trzy dekady temu. Roman otrzymał zwierciadło o średnicy 2,5 m i od początku projektowano go między innymi z myślą o badaniach wykorzystujących mikrosoczewkowanie.

Zdaniem badacza rozpoczęcie pracy kolejnego dużego obserwatorium kosmicznego będzie następnym ważnym etapem w astronomii, podobnie jak wcześniej było w przypadku Hubble’a i Spitzera, a także niedawno wystrzelonego teleskopu Jamesa Webba. Jak ocenił, Webb ma bardziej uniwersalne zastosowanie i większe zwierciadło, natomiast jego kamery obejmują mniejszy obszar nieba. Z tego powodu mniejszy Roman lepiej nadaje się do innych rodzajów obserwacji.

Całkowity koszt teleskopu Roman wyniósł około 4 mld dolarów, podczas gdy wartość teleskopu Webba sięgnęła 10 mld dolarów.

Roman dotrze do punktu Lagrange’a pod koniec 2026 roku

.Prof. Poleski oglądał start Falcon Heavy z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego na Florydzie. Jak wspominał, po raz pierwszy w życiu miał okazję obserwować start rakiety i uznał to za niezapomniane doświadczenie. Towarzyszył temu wydarzeniu niemal prywatnie, ponieważ teleskop był już wcześniej przygotowany i umieszczony na rakiecie, a on sam oraz bezpośrednio współpracujące z nim osoby nie uczestniczyli służbowo w fazie startowej. Nie przebywał więc w centrum kontroli lotów i, jak podkreślił, nie mógł ani wpłynąć na przebieg startu, ani dokonać żadnych napraw.

Naukowcom umożliwiono jednak obserwowanie startu z miejsc położonych bliżej niż te dostępne dla szerokiej publiczności. W Centrum Kennedy’ego znajduje się kilka takich lokalizacji, a prof. Poleski spędził od godziny 6.30 rano w punkcie Banana Creek, oddalonym o około 6 km od platformy startowej.

Jak opowiadał, w ciągu ostatniej godziny przed rozpoczęciem lotu teleskopu odczuwał niepewność związaną z możliwością opóźnienia albo przełożenia startu, co na Florydzie zdarza się często. Tym razem jednak wszystko przebiegło bez niespodzianek. Szczególne wrażenie zrobił na nim natomiast ogromny hałas związany z późniejszym lądowaniem bocznych boosterów Falcon Heavy.

Roman ma osiągnąć docelowe miejsce pod koniec listopada 2026 r. Będzie nim punkt libracyjny Lagrange’a położony około 1,6 mln km od Ziemi, gdzie znajdują się już między innymi Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz obserwatorium Euclid. W tym miejscu równoważące się oddziaływania grawitacyjne Ziemi i Słońca umożliwiają satelitom poruszanie się z okresem odpowiadającym okresowi obiegu Ziemi.

Po dotarciu na miejsce Roman przejdzie serię testów, które mają potwierdzić prawidłowe działanie jego elementów i aparatury oraz sprawdzić, czy urządzenia nie zostały uszkodzone przez przeciążenia występujące podczas startu. Prof. Poleski przewiduje, że pierwsze wyniki obserwacji zaczną docierać na Ziemię na początku przyszłego roku.

Jak wyjaśnił, konstrukcja teleskopu i jego orbita pozwolą prowadzić poszukiwania planet metodą mikrosoczewkowania dwa razy w ciągu roku. Każdy z tych okresów będzie trwał około 70 dni, przypadając na przełom zimy i wiosny oraz na jesień. Właśnie wtedy Roman będzie mógł obserwować interesujący naukowców obszar w pobliżu centrum Galaktyki. Dlatego prof. Poleski spodziewa się pierwszych istotnych dla siebie danych już wczesną wiosną i wiąże z nimi duże nadzieje.

Petabajty danych będą dostępne dla wszystkich

.Teleskop Roman będzie gromadził bardzo duże ilości informacji. Prof. Poleski podkreślił, że cały zgromadzony materiał zostanie udostępniony publicznie, dzięki czemu każdy zainteresowany będzie mógł go pobrać i samodzielnie przeanalizować w ramach otwartej nauki.

Jak zaznaczył astronom, przechowywanie całego zbioru na pojedynczym własnym dysku będzie raczej nierealne, ponieważ objętość danych może sięgnąć nawet petabajtów, czyli około 1 mln gigabajtów. Po przesłaniu materiału na Ziemię oraz wykonaniu wstępnego przetwarzania, które może zająć około dwóch dni, dane mają jednak stać się dostępne dla wszystkich.

Z dostępu będą mogli korzystać zarówno naukowcy i astronomowie amatorzy, jak również osoby chcące samodzielnie analizować obserwacje i sprawdzić, czy są w stanie osiągnąć wyniki inne niż przedstawiane przez profesjonalnych badaczy – podsumował prof. Radosław Poleski.

Anna Bugajska/PAP/WcN