Temná hmota dostane nového lovca. NASA chystá teleskop, ktorý uvidí 100-krát viac než Hubblov

Vesmírne observatóriá nám za posledné dekády priniesli dychberúce zábery a zásadné odpovede o vývoji kozmu. Zatiaľ čo Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba cieli na neuveriteľne detailné, no priestorovo veľmi obmedzené výseky, astronómovia potrebujú aj opačný nástroj. Potrebujú stroj, ktorý dokáže rýchlo a ostro zmapovať obrovské plochy nočnej oblohy.

Práve túto úlohu prevezme pripravovaný Vesmírny teleskop Nancy Grace Roman, ktorý stavia americká agentúra NASA. Inžinieri ho navrhli tak, aby kombinoval citlivosť najlepších observatórií s bezkonkurenčne širokým zorným poľom. Vďaka tomu dokáže za zlomok času objaviť javy, ktoré astronómom doteraz unikali.

Spojenie dvoch odlišných prístupov prinesie astronómii novú dynamiku. Roman rýchlo nájde anomálie a zaujímavé ciele, na ktoré následne Webb namieri svoje vysoko detailné senzory. Podobné technologické skoky posúvajú naše chápanie hlbokého vesmíru míľovými krokmi vpred.

Hubblov zrak s panoramatickým rozhľadom

Základom nového observatória je primárne zrkadlo s priemerom 2,4 metra. Ide o presne rovnakú veľkosť, akou disponuje legendárny Hubblov vesmírny ďalekohľad. Rozdiel však spočíva v optickej sústave a použitých snímačoch novej generácie.

Hlavný prístroj so širokým zorným poľom dokáže zachytiť plochu 100-krát väčšiu, než akú dokáže naraz odfotografovať Hubble. Ostrosť a rozlíšenie záberov pritom zostanú na špičkovej úrovni, čo z neho robí ideálny mapovací nástroj.

GSFC/SVS

Za viac ako 30 rokov prevádzky preskúmal Hubble približne 0,1 % nočnej oblohy. Roman má potenciál pri rovnakej kvalite zmapovať prakticky celú dostupnú oblohu za neporovnateľne kratší čas, čo umožní zachytiť vzácne a rýchlo miznúce kozmické úkazy.

Hon na temnú hmotu a skrytú energiu

Jednou z najdôležitejších vedeckých úloh nového teleskopu bude skúmanie dvoch najväčších záhad modernej fyziky. Sú nimi temná hmota a temná energia, ktoré spolu tvoria drvivú väčšinu celého vesmíru, no priamo ich nevieme pozorovať.

Temná hmota vyžaruje nulové svetlo, no jej prítomnosť prezrádza gravitačné pôsobenie na okolité galaxie. Temná energia zasa poháňa neustále zrýchľujúce sa rozpínanie kozmu. Roman využije metódu zvanú kinematické gravitačné šošovkovanie, aby zmapoval ich distribúciu.

Kombináciou infračervených snímok a presných spektroskopických meraní získajú vedci doteraz najpresnejší pohľad na to, ako tieto neviditeľné sily formovali štruktúru vesmíru v priebehu miliárd rokov.

Superpočítače vytvoria 3D mapu kozmu

Teleskop Roman zaznamená polohu a vlastnosti stoviek miliónov galaxií v rôznych vzdialenostiach. Tento masívny príval surových dát si vyžiada nasadenie obrovskej výpočtovej kapacity na zemi.

DESI Legacy Imaging Surveys / LBNL / DOE / KPNO / CTIO / NOIRLab / NSF / AURA

Vedci z Arizonskej univerzity vyvíjajú špeciálnu výpočtovú infraštruktúru a algoritmy, ktoré prevedú miliardy pozorovaní do komplexnej trojrozmernej mapy kozmu. Do tohto medzinárodného projektu sa zapája viac ako 1 000 vedcov z celého sveta.

Výsledné katalógy pomôžu fyzikom otestovať existujúce kozmologické modely a zistiť, či Einsteinova teória relativity platí rovnako presne aj na tých najväčších možných vzdialenostiach.

Priamy pohľad na cudzie svety bez oslnenia

Okrem širokouhlej kamery nesie Roman na palube aj pokročilý koronograf. Tento prístroj dokáže fyzicky zablokovať oslepujúce svetlo materskej hviezdy pomocou sústavy masiek, filtrov a deformovateľných zrkadiel.

Doteraz bola drvivá väčšina exoplanét objavená nepriamymi metódami, napríklad sledovaním nepatrného poklesu jasnosti hviezdy pri prechode planéty. Koronograf na novom teleskope však umožní priame pozorovanie exoplanét a prachových diskov okolo nich.

Systém dokáže odfiltrovať svetlo hviezdy tak účinne, že zachytí planéty, ktoré sú 100-miliónkrát slabšie ako ich materská hviezda. Tento technologický skok predstavuje 100- až 1 000-násobné zlepšenie oproti súčasným vesmírnym koronografom.

Štart novej éry astrofyziky

Vedecký tím sa pripravuje najmä na analýzu atmosfér mladých a horúcich plynných obrov, ktoré vyžarujú vlastné tepelné infračervené žiarenie. Získané spektrá odhalia presné teploty, chemické zloženie aj oblačnosť týchto vzdialených svetov.

Tieto pozorovania poslúžia ako kľúčový technologický základ pre budúcu misiu Habitable Worlds Observatory, ktorej hlavným cieľom bude hľadanie priamych známok života na kamenných planétach podobných Zemi.

Vedecká fáza misie Roman má naplno odštartovať začiatkom roka 2027. Všetky získané dáta budú okamžite sprístupnené globálnej vedeckej komunite, čo nepochybne spustí vlnu nových objavov o vývoji čiernych dier, galaxií a samotného vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky