Znaczenie Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Roman

Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman (powszechnie nazywany Teleskopem Romana) ma zostać wystrzelony w kosmos 30 sierpnia 2026 roku. Zostanie umieszczony na orbicie quasi-halo wokół drugiego punktu Lagrange'a Słońce-Ziemia (L2) w pobliżu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) w odległości 1.5 miliona km od Ziemi i będzie z niej operował. Dedykowany badaniu ciemnej materii, ciemnej energii i egzoplanet, Teleskop Romana przeprowadzi obszerne przeglądy ponad miliarda galaktyk i gromad galaktyk, mapując rozmieszczenie i ewolucję materii oraz mierząc historię ekspansji Wszechświata. Da to wyobrażenie o wpływie ciemnej materii i ciemnej energii na kształty i rozmieszczenie galaktyk i gromad galaktyk we Wszechświecie. Będzie obserwował odległe supernowe typu Ia, które działają jako wskaźniki przyspieszonej ekspansji Wszechświata, aby scharakteryzować ciemną energię. Wykorzystując mikrosoczewkowanie, obrazowanie bezpośrednie i tranzyty, Roman będzie również poszukiwał i badał egzoplanety. Oczekuje się, że uda mu się odkryć ponad 100 000 egzoplanet podczas tranzytów na tle swoich gwiazd macierzystych. Roman będzie rejestrował większe obrazy i zapewni szerszy obraz, podczas gdy Teleskop Jamesa Webba będzie prowadził szczegółowe obserwacje, sięgając dalej w przeszłość z wyższą rozdzielczością. Razem mogą być niezwykle pomocne w badaniach astronomicznych. 

Ciała niebieskie (takie jak gwiazdy, planety i księżyce) i ich okresowe ruchy obserwowane na nocnym niebie od zawsze intrygowały ludzkie umysły od czasów prehistorycznych. Obserwacje nocnego nieba, obejmujące pozycje i wzorce ruchu gwiazd, historycznie służyły do ​​wyznaczania kierunku i nawigacji podczas podróży. Wynalezienie teleskopu – urządzenia do obserwacji odległych obiektów poprzez emisję, absorpcję lub odbicie promieniowania elektromagnetycznego – na początku XVII ^wieku było kamieniem milowym, ponieważ pomogło w pokonaniu ograniczeń obserwacji gołym okiem i umożliwiło szczegółowe obserwacje astronomiczne. Początkowo w tej dziedzinie dominowały teleskopy optyczne, jednak wkrótce radioteleskopy i teleskopy słoneczne znalazły zastosowanie w szybko rozwijającej się dziedzinie astronomii. Wkrótce zdano sobie sprawę, że obserwacje astronomiczne dokonywane przez teleskopy naziemne są zniekształcone z powodu zaburzeń w atmosferze ziemskiej. Jednym z możliwych rozwiązań było umieszczenie teleskopów w kosmosie, ponieważ teleskopy kosmiczne oferowały korzyści w postaci wyraźnych obrazów, dostępu do szerszego spektrum i głębszej widoczności kosmosu w porównaniu z teleskopami naziemnymi.

Teleskopy kosmiczne

Pomysł teleskopu kosmicznego został przedstawiony przez Lymana Spitzera w 1946 roku. Uważano, że obserwacje wykonywane przez teleskop umieszczony w kosmosie będą wolne od zniekształceń spowodowanych turbulentną atmosferą Ziemi. Teleskop kosmiczny będzie mógł również obserwować fale ultrafioletowe (UV), rentgenowskie i podczerwone, które są absorbowane przez cząsteczki powietrza w atmosferze. Orbitujące Obserwatorium Astronomiczne 2 (OAO-2), popularnie znane jako Stargazer, było pierwszym udanym teleskopem kosmicznym, który prowadził obserwacje w zakresie ultrafioletu (UV). Został wystrzelony w 1968 roku i działał do 1973 roku. 

Kosmiczny Teleskop Hubble'a jest prawdopodobnie najbardziej znanym teleskopem kosmicznym. To duże obserwatorium optyczne, wystrzelone w 1990 roku. Zainstalowany około 540 km nad Ziemią, na niskiej orbicie okołoziemskiej, teleskop Hubble'a działa od 35 lat. Jego obserwacje głębokiego pola ujawniły tysiące nieznanych wcześniej odległych galaktyk. Przyczynił się również do dokładnego określenia wieku i tempa ekspansji Wszechświata i jest uważany za kamień milowy w astronomicznych obserwacjach kosmicznych. 

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to kolejna znacząca nazwa. Wystrzelony 25 grudnia 2021 roku, JWST jest jak dotąd największym i najpotężniejszym teleskopem kosmicznym. W przeciwieństwie do Hubble'a, który jest obserwatorium optycznym na niskiej orbicie okołoziemskiej, JWST to obserwatorium w podczerwieni, zlokalizowane w drugim punkcie Lagrange'a (L2), około 1.5 miliona kilometrów od Ziemi. Dedykowany badaniom wczesnego Wszechświata, JWST został zaprojektowany tak, aby spojrzeć wstecz na okres ponad 13.5 miliarda lat i obserwować pierwsze galaktyki, które powstały po Wielkim Wybuchu. W ciągu ostatnich pięciu lat działania JWST zrewolucjonizował dziedzinę astronomii, a w szczególności badania wczesnego Wszechświata.

Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace

Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman, którego start zaplanowano na 30 sierpnia 2026 roku, nosi nazwę na cześć Nancy Grace Roman, pierwszej głównej astronom NASA, której przypisuje się kierowanie projektem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. W przeciwieństwie do Hubble'a, który znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej, Roman zostanie umieszczony na orbicie quasi-halo wokół drugiego punktu Lagrange'a Słońce-Ziemia (L2) w pobliżu JWST, w odległości 1.5 miliona km od Ziemi.  

Po pełnym rozłożeniu Teleskop Rzymski będzie miał ponad 12.7 metra długości i ponad 4.4 metra szerokości. Jego rozdzielczość i czułość będą porównywalne z teleskopem Hubble'a dzięki zwierciadłu głównemu o tej samej średnicy (2.4 metra). 

Jednak Roman będzie miał 100 razy większe pole widzenia dzięki 300-megapikselowej wielopasmowej kamerze bliskiej podczerwieni o nazwie Wide Field Instrument (WFI), która zapewni obrazowanie i spektroskopię szerokokątną. Szerokie pole widzenia, wysoka rozdzielczość obrazu i szybkie prędkości pomiarów pozwolą Roman Telescope na przeprowadzanie obszernych przeglądów ponad miliarda galaktyk i gromad galaktyk, mapując rozmieszczenie i ewolucję materii oraz mierząc historię ekspansji Wszechświata. To da wyobrażenie o wpływie ciemnej materii i ciemnej energii na kształty i rozmieszczenie galaktyk i gromad galaktyk we Wszechświecie. 

Teleskop Romana będzie również obserwować odległe supernowe typu Ia, które działają jak wskaźniki przyspieszonej ekspansji Wszechświata, umożliwiając scharakteryzowanie ciemnej energii. Kluczową rolę w badaniu ciemnej materii i ciemnej energii przez Teleskop Romana odegra niewątpliwie instrument Wide Field Instrument (WFI). Ze względu na przełomową rolę instrumentu Wide Field Instrument, Roman był wcześniej nazywany Teleskopem do Przeglądu Podczerwonego Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST).  

Sonda Roman będzie również poszukiwać i badać egzoplanety. Wykorzysta w tym celu mikrosoczewkowanie, obrazowanie bezpośrednie oraz tranzyty. Oczekuje się, że obserwacje Romana ujawnią ponad 100 000 egzoplanet podczas tranzytów na tle swoich gwiazd macierzystych. Instrument koronograf na pokładzie Teleskopu Romana zablokuje intensywny blask gwiazd i sfotografuje egzoplanety oraz dyski pyłu kosmicznego na orbitach wokół nich. 

Roman przyczyni się tym samym do badań nad ciemną materią, ciemną energią i egzoplanetami. 

Teleskop Rzymski i Teleskop Jamesa Webba 

Teleskopy kosmiczne Nancy Roman i Jamesa Webba będą działać jednocześnie. Oba będą badać wszechświat głównie w podczerwieni. Różnią się jednak możliwościami obrazowania, ale mogą się wzajemnie uzupełniać w badaniu zjawisk astronomicznych. 

Podczas gdy instrument szerokokątny (WFI) umożliwia Romanowi rejestrowanie większych obrazów (50 razy większych niż Webb) i zapewnia szerszy obraz, Teleskop Jamesa Webba umożliwia dokładne obserwacje, sięgając dalej w przeszłość i z wyższą rozdzielczością. Dzieje się tak, ponieważ główne zwierciadło Webba jest znacznie większe (6.5 metra) w porównaniu z Romanem (2.4 metra). 

Połączenie ogólnej wizji Romana i dogłębnych obserwacji Webba może okazać się niezwykle pomocne w badaniach astronomicznych. 

Czas trwania misji podstawowej Roman Telescope wyniesie pięć lat, a misji dodatkowej – pięć lat. 

***

Referencje: 

1. NASA. Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman. Dostępny na https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/
2. Rzymski Teleskop Kosmiczny NASA rozpoczyna zintegrowane operacje startowe. Opublikowano 10 sierpnia 2026 r. Dostępne na https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/08/10/nasas-roman-telescope-team-begins-integrated-operations-for-launch/
3. NASA's Curious Universe – seria Roman: Nowe spojrzenie NASA na Mroczny Wszechświat. Sezon 13, odcinek 1. Opublikowano 11 sierpnia 2026 r. Dostępne na https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-series-nasas-new-view-of-the-dark-universe/
4. NASA's Curious Universe – seria rzymska: Jowisze wokół innych słońc. Sezon 13, odcinek 2. Opublikowano 18 sierpnia 2026 r. Dostępne na https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-exoplanets/
5. Bartusek, LML i in. „Wdrożenie i wyzwania obserwatorium teleskopu kosmicznego Nancy Grace Roman”, Konferencja IEEE Aeronautyki 2022 (AERO), Big Sky, MT, USA, 2022, str. 01-14, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO53065.2022.9843415

***

Podobne artykuły: 

1. Brązowe karły (BD): Teleskop Jamesa Webba identyfikuje najmniejszy obiekt uformowany na wzór gwiazdy  (5 January 2024) 
2. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST): pierwsze obserwatorium kosmiczne poświęcone badaniu wczesnego Wszechświata  (6 listopada 2021 r.) 
3. Obserwacje głębokiego pola JWST naruszają zasadę kosmologiczną (28 March 2025) 
4. James Webb (JWST) redefiniuje wygląd galaktyki Sombrero (Messier 104)  (26 Listopad 2024) 
5. Paradoks gwiazd bogatych w metale we wczesnym wszechświecie  (27 września 2024) 
6. Wczesny Wszechświat: Najdalsza galaktyka „JADES-GS-z14-0” rzuca wyzwanie modelom formowania się galaktyk  (12 August 2024)
7. XPoSat: ISRO uruchamia drugie na świecie „Kosmiczne obserwatorium polarymetrii rentgenowskiej”  (1 January 2024) 
8. Obserwacje ultragłębokiego pola Jamesa Webba: dwa zespoły badawcze badające najwcześniejsze galaktyki  (24 Czerwiec 2022) 
9. Odkrycie pierwszego kandydata na egzoplanetę poza naszą macierzystą Drogą Mleczną (28 październik 2021) 
10. Badanie egzoplanet: Planety TRAPPIST-1 są podobne pod względem gęstości  (25 January 2021)

***