A NASA tegnap elindított Nancy Grace Roman-űrtávcsöve minden bizonnyal az elkövetkező évek egyik legfontosabb űrcsillagászati küldetése lesz.
Augusztus 30-án magyar idő szerint 13:26-kor a floridai Kennedy Űrközpont 39A indítóállásáról a SpaceX Falcon Heavy hordozórakétájával startolt, és mintegy másfél millió kilométeres távolságba, a Nap–Föld-rendszer L2 jelű (külső) Lagrange-féle librációs pontja környezetébe tart a NASA 4,3 milliárd dolláros új nagy űrteleszkópja, a Nancy Grace Roman-űrtávcső.
Az űrtávcső névadója Nancy Grace Roman, aki a NASA első vezető csillagásza volt. Kulcsszerepet játszott a Hubble-űrtávcső létrejöttében. Roman munkája döntően hozzájárult ahhoz, hogy az űrtávcsöves csillagászat a NASA egyik meghatározó kutatási területévé váljon. (Az űrtávcső projektje eredetileg WFIRST, vagyis Wide Field Infrared Survey Telescope munkanéven futott.)
A Roman-űrtávcső főtükre lényegében ugyanakkora, mint a Föld körüli pályán dolgozó ikonikus Hubble-űrtávcsőé, vagyis átmérője 2,4 m. A nagy különbség az, hogy Roman ugyanolyan felbontás mellett legalább százszor nagyobb égterületet képez le egyszerre. Ezért a Roman-űrtávcsövet szokás a Hubble „nagy látómezejű utódjának” is nevezni. Fő műszere, a Wide Field Instrument (WFI) egy kb. 300 megapixeles, az infravörös tartományban érzékeny kamera. Egyetlen felvétele az égbolt olyan nagy területét fedheti le, amelynek átmérője nagyobb a teliholdénál. A nagy látómező a Hubble-étől eltérő megfigyelési stratégiát tesz lehetővé. A Hubble ugyanis obszervatóriumként működik, általában egy-egy érdekes egyedi objektumra irányítják. A Roman ezzel szemben hatalmas égterületeket fog szisztematikusan feltérképezni.
Ahogyan azt annak idején, még 2012-ben mi is megírtuk, a majdani Nancy Grace Roman-űrtávcső 2,4 m-es főtükre eredetileg nem csillagászati célra készült, hanem az amerikai felderítőműhold-programhoz kapcsolódó optikai elem volt. Az amerikai kémműholdakat üzemeltető szövetségi kormányszervezet, a National Reconnaissance Office (NRO) két, már elkészült, de fel nem használt optikai rendszert ajánlott fel „ajándékba” a NASA-nak. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a Roman-űrtávcsőbe egy az egyben beépítették a tükröt. Azt jelentősen átalakították és új bevonattal látták el, hogy megfeleljen az infravörös csillagászati céloknak. A Roman teljes optikai egységét végül az L3Harris cég építette meg, az ajándékba kapott NRO-hardver felhasználásával.
Az új égtérképező űrtávcső egyik legfontosabb tudományos feladata az Univerzum egyik legnagyobb rejtélyének, a sötét energiának a vizsgálata lesz. Az 1990-es évek végén derült ki, hogy a Világegyetem tágulása nem lassul, hanem gyorsul. A jelenség magyarázatára szolgál a sötét energia fogalma, de valójában továbbra sem tudjuk, hogy pontosan mi okozza a gyorsuló tágulást. A Roman-űrtávcső több százmillió galaxis eloszlását, alakját és távolságát vizsgálhatja. Ezekből az adatokból a csillagászok rekonstruálhatják, hogyan változott a Világegyetem szerkezete és tágulási üteme az idők során. Ez pedig segíthet eldönteni, hogy a sötét energia időben változó jelenség-e.
S ha már „sötétség”: a Roman-űrtávcső a sötét anyagot is új módon vizsgálhatja. Ez elektromágneses sugárzást nem bocsát ki, közvetlenül tehát nem láthatjuk, de gravitációs hatása elárulja jelenlétét. Ha egy távoli galaxis fénye egy közbeeső, láthatatlan tömeg gravitációs terén halad át, az útja kissé megváltozik, a galaxis képe pedig torzul. Ezt nevezzük gyenge gravitációs lencsézésnek. A Roman rengeteg galaxist figyel majd meg, az alakjuk apró torzulásainak statisztikai elemzéséből pedig meg lehet rajzolni a sötét anyag kozmikus hálózatának térképét. Így nemcsak azt tudhatjuk meg, hogy hol van a látható anyag, hanem azt is, hogyan oszlik el az Univerzum láthatatlan tömegének nagy része.
A Roman egyik legmeghatározóbb tulajdonsága az adatgyűjtés sebessége lesz. Ötévesre tervezett elsődleges küldetése alatt körülbelül 2500 terabájtnyi adatot továbbíthat a Földre. Összehasonlításképpen: a Hubble három évtized alatt mintegy 172 terabájt adatot küldött haza.
A hatalmas adatbázis természetesen nem kizárólag a „sötét Univerzum” kutatására lesz használható. Az űrteleszkóp várhatóan milliárdnyi galaxist figyel meg, így adatai a galaxisok kialakulásának és fejlődésének, a csillagkeletkezésnek, a fekete lyukaknak és számos más asztrofizikai kérdésnek a kutatására is alkalmasak lesznek. A Roman adatait hatalmas adatbázisba rendezik majd, amelyből a csillagászok még olyan kutatási kérdésekre is választ kereshetnek, amelyeket a távcső tervezésekor nem is láttak előre.
A Roman-űrteleszkóp nemcsak a távoli Univerzumot fogja kutatni. Fontos feladata lesz saját galaxisunk, a Tejútrendszer exobolygóinak felderítése is. Ehhez elsősorban a gravitációs mikrolencsézés módszerét használják majd. Ha egy csillag egy távolabbi csillag előtt halad el, gravitációs tere lencseként viselkedik, és átmenetileg felerősíti a háttércsillag fényét. Ha az előtérben lévő csillag körül bolygó kering, annak gravitációs hatása egy apró, jellegzetes eltérést – egy másodlagos csúcsot – okozhat a fénygörbén. Ez különösen érdekes módszer, mert olyan bolygók felfedezésére is alkalmas, amelyek más technikákkal nehezen lennének megtalálhatók – például a csillaguktól nagyobb távolságban keringő, illetve nagyon kis tömegű bolygókról lehet itt szó. A NASA becslése szerint a Roman mintegy százezer új exobolygó felfedezésére lehet képes.
A Roman fedélzetén a WFI mellett egy koronagráf, a Coronagraph Instrument (CGI) is helyet kapott. Ez egy technológiai demonstráció, amelynek célja elsősorban annak kipróbálása, hogyan lehet egy csillag rendkívül erős fényét úgy elnyomni, hogy a közelében lévő, sokkal halványabb objektumok – például exobolygók – közvetlenül is láthatóvá váljanak. Ez azért rendkívül nehéz feladat, mert egy Föld-szerű bolygó a saját csillagához képest milliárdszor halványabb lehet. Ha sikerül megfelelően működtetni ezt a technológiát, az fontos lépés lehet a jövő olyan űrtávcsövei felé, amelyek már közvetlenül is képesek lehetnek potenciálisan lakható bolygók légkörének vizsgálatára.
A Nancy Grace Roman-űrtávcső és a James Webb-űrtávcső (JWST) jól kiegészíthetik majd egymást. Mindkettő infravörös tartományban, és a Nap–Föld-rendszer L2 pontja környezetében működik. A Roman azonban elsősorban széles látómezejével és nagy égboltfelmérési sebességével tűnik ki, míg a JWST a részletes, érzékeny célzott megfigyelések specialistája. Egyszerűen szólva, ha a Roman talál valami érdekeset, azt a Webb – persze más földi és űrteleszkópokkal együtt – utána részletesebben is megvizsgálhatja.
A pályára állítás után körülbelül három hónapos üzembe helyezési időszak következik: a távcső eljut az L2 pont környezetébe, kinyitja és beállítja rendszereit, majd megkezdődik a fedélzeti műszerek tesztelése és kalibrációja.
Kapcsolódó link:
Roman Space Telescope, NASA’s next ‘great observatory,’ poised for Sunday launch (Spaceflight Now)
