Universumille on juuri tullut uusi laajakulmainen silmä. Hiljaisesti, ja runollisen mittakaavan insinööritaidolla, NASAn Nancy Grace Roman -avaruusteleskooppi aikoo kulkea taivaan poikki tavalla, johon Hubble ei koskaan kyennyt: partaveitsenterävät yksityiskohdat ulottuvat laajoille taivaanalueille.
Roman yhdistää Hubblea vastaavan peilin, 7,9 jalkaa läpimitaltaan, mittakaavalle suunniteltuun instrumenttiin. Laajakenttäinstrumentti näkee yhtä syvälle kuin Hubble'n kamerat mutta tallentaa yhdessä otoksessa noin 100 kertaa laajemman alueen. Tämän seuraukset ovat lähes huimaavia. Mikä Hubblelta vei vuosikymmeniä, Roman voisi periaatteessa kattaa koko taivaan vastaavalla resoluutiolla. Tämä ei ole vaatimaton kunnianhimo. Tämä on kartantekijöiden vallankumous.
Sen sijaan, että kurkistettaisiin avaimenreiästä, Roman avaa katedraalin ovet. Tällä laajuudella tähtitieteilijät odottavat löytävänsä harvinaisia kohteita tehokkaammin: vastasyntyneitä ja kuolevia tähtiä, kaukaisia galaksiryhmiä, himmeän pimeän aineen rakenteen ja maailmoja, jotka ovat kätkettyinä tähtiensä loisteeseen.
Romanin infrapunaiset havainnot tekevät siitä myös erinomaisen kumppanin James Webb -avaruusteleskoopille. Webb kaivaa hyvin syvälle hyvin pienille taivaanalueille; Roman näyttää, mihin kannattaa katsoa ja miten nuo syvät havainnot sijoittuvat laajempaan kudokseen. Yhdessä ne tuottavat rikkaamman, paremmin kytkeytyvän kuvan kosmisesta historiasta.
Arizonan yliopistossa professorit ja opiskelijat valmistelevat itseään muuttamaan Romanin datavirran löydöiksi. Kaksi suurta tutkimussuuntaa keskittyvät universumin näkymättömään enemmistöön: pimeään aineeseen ja pimeään energiaan. Yksi ryhmä, jota johtaa Elisabeth Krause, kehittää tekniikkaa nimeltä kineettinen linssitys. Yhdistämällä Romanin kuvat spektroskooppisiin mittauksiin he toivovat tarkentavansa arvioita pimeän aineen jakautumisesta ja siitä, miten pimeä energia ajaa kosmista laajenemista.
Toinen ryhmä, jota johtaa Tim Eifler, rakentaa laskennallista selkärankaa muuntaakseen miljardeja galaksihavaintoja fysikaaliseksi ymmärrykseksi. Missio tuottaa valtavia luetteloita, jotka sisältävät läheisiä ja kaukaisia galakseja; näiden listojen muuttaminen kosmologisia rajoitteita tuottaviksi vaatii raskasta laskentatehoa. Eiflerin laboratorio sai rahoitusta lisätä korkean suorituskyvyn resursseja yliopiston järjestelmiin, jotta mallit voivat siirtyä raakaluvuista luvuiksi, jotka kuvaavat universumin koostumusta.
Roman testaa myös uusia tapoja nähdä eksoplaneettoja suoraan. Sen koronagrafi-instrumentti on teknologinen tasapainoilua, joka vaimentaa tähden ylivoimaista valoa riittävän pitkäksi ajaksi havaitakseen himmeän kumppanin. Maskit, muovautuvat peilit ja älykkäät suotimet pyrkivät paljastamaan planeettoja, jotka ovat jopa 100 miljoonaa kertaa himmeämpiä kuin niiden tähdet, parannus kahden tai kolmen kertaluokan verran nykyisiin avaruuspohjaisiin koronagrafeihin nähden.
NASAn Nancy Grace Roman -teleskoopin kolme pääseurantaprogrammaa, jotka on korostettu tässä infografiikassa, antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden nähdä universumin ennennäkemättömällä tavalla, paljastaen miljardeja kosmisia kohteita laajoilla avaruusaika-alueilla.
Miksi sillä on merkitystä? Lähes kaikki tunnetut eksoplaneetat on löydetty epäsuorilla varjonäytelmillä, pienillä valonlähteiden himmentymisillä tai liikkeen nykimisillä. Koronagrafia yrittää näyttää planeetan itsensä: sen heijastaman valon, ilmakehän, ehkä pilvien tai kemian merkkejä. Missiosuunnittelijoille ja tuleville elinkelpoisuuteen tähtääville teleskoopeille Romanin koronagrafi on edelläkävijä.
Arizonan yliopiston tutkijat valmistautuvat jo näihin havaintoihin. Mark Marleyn, Ewan S. Douglasin, Ramya Anchen ja Justin Homin johtamat tiimit auttoivat kehittämään koronagrafiaa ja käyttävät sitä planeettojen ilmakehien tutkimiseen, järjestelmäarkkitehtuurin selvittämiseen ja tähtien valintaan kalibrointia varten. Zarah Brown on mallintanut nuorten, itsevalaisevien jättiläisplaneettojen infrapunaspektriä, maailmoja jotka hohtavat lämpöinfrapunassa koska ne ovat yhä kuumia muodostumisestaan. Nuo mallit ovat kartoitusraportteja, joita missiosuunnittelijat tarvitsevat valitakseen valotusajat ilman että arvokkaita havaintotunteja hukataan.
Romanin aikataulu etenee nopeasti: sen tiedeoperaatiot on määrä aloittaa tammikuussa 2027, ja missio julkaisee datansa laajasti yhteisölle. Arizonan yliopisto johtaa yhdeksää hyväksyttyä tutkimusta, jotka käyttävät Romaanin dataa ja kattaa pimeän energian ja eksoplaneetat sekä ulottuvat myös tutkimuksiin massiivisista mustista aukoista, gravitaatiolinseistä, galaksien muodostumisesta ja kosmisesta pölystä.
Täällä on aitoa koreografiaa: tiimejä ympäri maailmaa, instrumentteja jotka on suunniteltu täydentämään toisiaan, ja laskentatehoa tulkitsemaan sitä fotonitulvaa. Romania ei ole suunniteltu korvaamaan Hubblea tai Webbiä. Se on suunniteltu muuttamaan kysymyksiä, joita niille esitetään, löytämään mitä ne saattavat jättää huomaamatta, ja antamaan tähtitieteilijöille laajan kontekstin ymmärtää, missä yksittäinen löytö sijoittuu kosmokseen.
Yksi käytännöllinen ajatus jää mieleen: kun taivaan voi kartoittaa sekä laajuudeltaan että Hubblea muistuttavalta tarkkuudelta, mitkä aiemmin näkymättömät kuviot yhtäkkiä terävöityvät?
"Olen ravitsemustieteilijä ja haluan auttaa ihmisiä syömään paremmin. Genomissa jaan tutkimuksiin perustuvia vinkkejä ravinnosta ja elämäntavoista."
Keskustelu
Jätä kommentti
Kommentit
Ei vielä kommentteja. Ole ensimmäinen.