Teleskop NASA Roman użyje aktywnego koronografu do obrazowania egzoplanet

Nadchodzący Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman NASA, którego start planowany jest najwcześniej pod koniec przyszłego miesiąca, będzie wyposażony w pierwszy aktywny koronograf, jaki kiedykolwiek zostanie umieszczony w kosmosie. Instrument ten ma blokować większość światła gwiazdy, umożliwiając astronomom bezpośrednie obrazowanie planet krążących wokół innych gwiazd – szczególnie tych podobnych do planet w naszym Układzie Słonecznym. Misja może ostatecznie utorować drogę przyszłemu teleskopowi do uchwycenia pierwszych zdjęć światów podobnych do Ziemi.

Teleskop wpłynie na dziedzinę nauki o egzoplanetach, pozwalając badaczom zobaczyć mniejsze, ciemniejsze i bliższe gwiazdom planety niż kiedykolwiek wcześniej. W przeciwieństwie do poprzednich koronografów na teleskopach Hubble'a i Jamesa Webba, które używają statycznych przesłon, system Romana wykorzystuje aktywną kontrolę czoła fali. Mierzy on pozostałe światło gwiazdy i tłumi je za pomocą dwóch odkształcalnych zwierciadeł, każde z siatką 48 na 48 małych siłowników, które mogą regulować powierzchnię zwierciadła z dokładnością do 10 pikometrów – około jednej dziesiątej średnicy atomu wodoru. Oczekuje się, że technika ta poprawi czułość na egzoplanety nawet 1000 razy w porównaniu z obecnymi kosmicznymi koronografami.

Ma to znaczenie, ponieważ prawie wszystkie sfotografowane dotąd egzoplanety są masywne, młode i daleko od swoich gwiazd – niczym nie przypominają planet w naszym Układzie Słonecznym. Roman mógłby bezpośrednio obrazować prawdziwy odpowiednik Jowisza: dojrzałego gazowego olbrzyma krążącego wokół gwiazdy podobnej do Słońca w odległości kilkukrotnie większej niż promień orbity Ziemi. Taka planeta odbijałaby głównie światło swojej gwiazdy, a nie świeciłaby od wewnętrznego ciepła. Szerokokątna kamera teleskopu, o rozdzielczości około 300 megapikseli, będzie również rejestrować obrazy około 100 razy większe niż najszersze ekspozycje Hubble'a przy podobnej rozdzielczości, pomagając astronomom badać ciemną materię, ciemną energię i wykryć około 100 000 nowych egzoplanet.

Tło: Kosmiczny Teleskop Roman został nazwany na cześć Nancy Grace Roman, pierwszej szefowej astronomii NASA. Będzie on wyposażony zarówno w szerokokątną kamerę, jak i instrument koronografu. Koronograf wykorzystuje maski, w tym „krzemową trawę” – mikroskopijne kolce, które wychwytują fotony, aby zapobiec przedostawaniu się rozproszonego światła do detektorów. Javier Viaña, badacz z Harvardu, którego projekty zostały wybrane do pierwszego roku obserwacji Romana, porównał ten skok do przejścia od „przepytywania garstki ludzi” do „przeprowadzania globalnego spisu powszechnego”.

Następne kroki: Teleskop ma zostać wystrzelony do końca przyszłego miesiąca. Po uruchomieniu zacznie obserwować układy gwiezdne jeden po drugim za pomocą koronografu, mając na celu bezpośrednie obrazowanie egzoplanet, które były zbyt słabe, by je dostrzec. Sukces mógłby zademonstrować technologię potrzebną do przyszłej misji fotografowania planet podobnych do Ziemi, spełniając to, co główny inżynier mechanik Brandon Creager nazywa „krytycznym kamieniem milowym w … znalezieniu Ziemi 2.0”.