Christine Pulliam
Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου
12 Αυγούστου 2025
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA θα αποτελέσει μια μηχανή ανακαλύψεων, χάρη στο ευρύ του πεδίο θέασης και την επακόλουθη καταιγίδα δεδομένων. Η εκτόξευσή του έχει προγραμματιστεί το αργότερο έως τον Μάιο του 2027, με την ομάδα να εργάζεται προς την κατεύθυνση εκτόξευσης ήδη από το φθινόπωρο του 2026. Το υπέρυθρο Όργανο Ευρέος Πεδίου του θα καταγράφει μια περιοχή 200 φορές μεγαλύτερη από εκείνη της υπέρυθρης κάμερας του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble, διατηρώντας ταυτόχρονα την ίδια ευκρίνεια και ευαισθησία εικόνας.
Το Roman θα αφιερώσει περίπου το 75% του χρόνου επιστημονικής παρατήρησης της πενταετούς αρχικής αποστολής του στη διεξαγωγή τριών βασικών ερευνών για την επιστημονική κοινότητα, οι οποίες καθορίστηκαν συνεργατικά από την ίδια την επιστημονική κοινότητα. Μία από αυτές τις έρευνες θα σαρώνει τον ουρανό για φαινόμενα που αναδύονται, αναβοσβήνουν ή μεταβάλλονται με άλλον τρόπο, όπως εκρήξεις άστρων και συγκρούσεις αστέρων νετρονίων.
Ονομαζόμενο Έρευνα Χρονικού Τομέα Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους, το πρόγραμμα αυτό θα εξερευνήσει περιοχές έξω από το επίπεδο του Γαλαξία μας (δηλαδή σε υψηλά γαλαξιακά πλάτη) για να μελετήσει αντικείμενα που μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου. Ο κύριος στόχος της έρευνας είναι η ανίχνευση δεκάδων χιλιάδων ενός συγκεκριμένου τύπου εκρηκτικών άστρων γνωστών ως υπερκαινοφανείς τύπου Ia. Αυτοί οι υπερκαινοφανείς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της διαστολής του σύμπαντος διαχρονικά.
«Το Roman έχει σχεδιαστεί ώστε να εντοπίσει δεκάδες χιλιάδες υπερκαινοφανείς τύπου Ia σε αποστάσεις μεγαλύτερες από ποτέ άλλοτε», δήλωσε ο Masao Sako του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, ο οποίος διετέλεσε συμπρόεδρος της επιτροπής που καθόρισε την Έρευνα Χρονικού Τομέα Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους. «Χρησιμοποιώντας τους, μπορούμε να μετρήσουμε την ιστορία της διαστολής του σύμπαντος, η οποία εξαρτάται από την ποσότητα σκοτεινής ύλης και σκοτεινής ενέργειας. Τελικά, ελπίζουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τη φύση της σκοτεινής ενέργειας».
Διερευνώντας τη Σκοτεινή Ενέργεια
Οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia είναι χρήσιμοι ως κοσμολογικοί δείκτες επειδή οι αστρονόμοι γνωρίζουν τη σύμφυτη φωτεινότητά τους, δηλαδή πόσο φωτεινοί είναι εγγενώς στη μέγιστη έντασή τους. Συγκρίνοντας αυτό το μέγεθος με τη φαινόμενη φωτεινότητά τους, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν πόσο μακριά βρίσκονται. Το Roman θα μπορεί επίσης να μετρά το πόσο γρήγορα φαίνονται να απομακρύνονται από εμάς. Παρακολουθώντας τον ρυθμό απομάκρυνσης σε διαφορετικές αποστάσεις, οι επιστήμονες θα ανιχνεύσουν τη διαστολή του σύμπαντος στον χρόνο.
Μόνο το Roman θα είναι ικανό να εντοπίσει τους πιο αμυδρούς και πιο απομακρυσμένους υπερκαινοφανείς που φωτίζουν τις πρώιμες κοσμικές εποχές. Θα συμπληρώσει επίγεια τηλεσκόπια όπως το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin στη Χιλή, τα οποία περιορίζονται από την απορρόφηση της ατμόσφαιρας της Γης, μεταξύ άλλων παραγόντων. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του Rubin θα είναι η ανίχνευση υπερκαινοφανών που συνέβησαν τα τελευταία 5 δισεκατομμύρια έτη. Το Roman θα επεκτείνει αυτή τη συλλογή σε πολύ προγενέστερες περιόδους της ιστορίας του σύμπαντος, περίπου 3 δισεκατομμύρια έτη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δηλαδή έως και 11 δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν. Αυτό θα υπερδιπλασίαζε το χρονοδιάγραμμα της μετρούμενης ιστορίας της διαστολής του σύμπαντος.
Πρόσφατα, η Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας εντόπισε ενδείξεις ότι η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου, αντί να είναι μια σταθερή δύναμη διαστολής. Οι έρευνες του Roman θα είναι κρίσιμες για τον έλεγχο αυτής της πιθανότητας.
Αναζητώντας Εξωτικά Φαινόμενα
Για να εντοπίσει παροδικά αντικείμενα, των οποίων η φωτεινότητα μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου, το Roman πρέπει να επανεπισκέπτεται τα ίδια πεδία σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η Έρευνα Χρονικού Τομέα Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους θα αφιερώσει συνολικά 180 ημέρες χρόνου παρατήρησης σε αυτές τις μετρήσεις, κατανεμημένες σε μια πενταετή περίοδο. Οι περισσότερες από αυτές θα πραγματοποιηθούν κατά τη διάρκεια δύο ετών στο μέσο της αποστολής, με επανεπισκέψεις στα ίδια πεδία κάθε πέντε ημέρες, ενώ θα προστεθούν 15 επιπλέον ημέρες παρατηρήσεων νωρίς στην αποστολή για την καθιέρωση μιας βάσης αναφοράς.
«Για να εντοπίσουμε αντικείμενα που μεταβάλλονται, χρησιμοποιούμε μια τεχνική που ονομάζεται αφαίρεση εικόνας», δήλωσε ο Sako. «Τραβάς μια εικόνα και αφαιρείς μια εικόνα του ίδιου τμήματος του ουρανού που είχε ληφθεί πολύ νωρίτερα — όσο το δυνατόν νωρίτερα μέσα στην αποστολή. Έτσι αφαιρείς ό,τι είναι στατικό και σου μένουν τα αντικείμενα που είναι καινούργια».
Η έρευνα θα περιλαμβάνει επίσης μια διευρυμένη συνιστώσα, η οποία θα επανεπισκέπτεται ορισμένα από τα πεδία παρατήρησης περίπου κάθε 120 ημέρες για να αναζητήσει αντικείμενα που μεταβάλλονται σε μεγάλες χρονικές κλίμακες. Αυτό θα βοηθήσει στον εντοπισμό των πιο μακρινών παροδικών φαινομένων που υπήρχαν ήδη από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτά τα αντικείμενα μεταβάλλονται πιο αργά λόγω της διαστολής του χρόνου που προκαλείται από τη διαστολή του σύμπαντος.
«Έχεις πραγματικό όφελος από το να πραγματοποιείς παρατηρήσεις σε όλη τη διάρκεια της πενταετούς αποστολής», δήλωσε ο Brad Cenko από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Γκρίνμπελτ του Μέριλαντ, ο άλλος συμπρόεδρος της επιτροπής της έρευνας. «Αυτό σου επιτρέπει να καταγράψεις αυτά τα πολύ σπάνια, πολύ μακρινά φαινόμενα, που είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν με άλλον τρόπο, αλλά που μας αποκαλύπτουν πολλά για τις συνθήκες στο πρώιμο σύμπαν».
Αυτή η διευρυμένη συνιστώσα θα συλλέξει δεδομένα για μερικά από τα πιο ενεργητικά και μεγαλύτερης διάρκειας παροδικά φαινόμενα, όπως τα γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής — όταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα διαμελίζει ένα άστρο — ή προβλεπόμενα αλλά μέχρι σήμερα μη παρατηρηθέντα φαινόμενα γνωστά ως υπερκαινοφανείς αστέρες ζεύγους-αστάθειας, όπου ένα τεράστιο άστρο εκρήγνυται χωρίς να αφήνει πίσω του ούτε αστέρα νετρονίων ούτε μαύρη τρύπα.
Αυτή η υπερηχητική μετατροπή που χρησιμοποιεί προσομοιωμένα δεδομένα από το έργο OpenUniverse της NASA δείχνει την ποικιλία των εκρηκτικών γεγονότων που θα ανιχνευθούν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA και την Έρευνα Χρονοπεδίου Υψηλού Γεωγραφικού Πλάτους. Διαφορετικοί ήχοι αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς τύπους γεγονότων, όπως φαίνεται στο κλειδί στα δεξιά. Ένα μόνο κιλόνοβα που παρατηρείται περίπου 12 δευτερόλεπτα μετά την έναρξη του βίντεο αναπαρίσταται με μια βολή κανονιού. Η υπερηχητική μετατροπή σαρώνει προς τα πίσω στο χρόνο σε μεγαλύτερες αποστάσεις από τη Γη και το ύψος του οργάνου μειώνεται καθώς κινείστε προς τα έξω. (Η κοσμολογική μετατόπιση προς το ερυθρό έχει μετατραπεί σε χρόνο ταξιδιού φωτός εκφρασμένο σε δισεκατομμύρια χρόνια.)
Πίστωση: Υπερήχηση: Martha Irene Saladino (STScI), Christopher Britt (STScI). Οπτικοποίηση: Frank Summers (STScI). Σχεδιαστής: NASA, STScI, Leah Hustak (STScI)
Λεπτομέρειες της Έρευνας
Η Έρευνα Χρονικού Τομέα Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους θα χωριστεί σε δύο «επίπεδα» απεικόνισης — ένα ευρύ επίπεδο που θα καλύπτει μεγαλύτερη περιοχή και ένα βαθύ επίπεδο που θα επικεντρώνεται σε μικρότερη περιοχή για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ώστε να ανιχνεύσει πιο αμυδρά αντικείμενα. Το ευρύ επίπεδο, συνολικής έκτασης λίγο μεγαλύτερης από 18 τετραγωνικά μοίρες, θα στοχεύει αντικείμενα των τελευταίων 7 δισεκατομμυρίων ετών, δηλαδή τη μισή ιστορία του σύμπαντος. Το βαθύ επίπεδο, που θα καλύπτει περιοχή 6,5 τετραγωνικών μοιρών, θα φτάσει σε αμυδρότερα αντικείμενα που υπήρξαν έως και 10 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Οι παρατηρήσεις θα πραγματοποιηθούν σε δύο περιοχές, μία στον βόρειο ουρανό και μία στον νότιο ουρανό. Θα υπάρχει επίσης μια φασματοσκοπική συνιστώσα στην έρευνα, η οποία θα περιοριστεί στον νότιο ουρανό.
«Έχουμε συνεργασία με το επίγειο Παρατηρητήριο Subaru, το οποίο θα πραγματοποιεί φασματοσκοπική παρακολούθηση του βόρειου ουρανού, ενώ το Roman θα εκτελεί φασματοσκοπία στον νότιο ουρανό. Με τη φασματοσκοπία μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα τι είδους υπερκαινοφανείς βλέπουμε», δήλωσε ο Cenko.
Σε συνδυασμό με τις άλλες δύο βασικές έρευνες της επιστημονικής κοινότητας του Roman, την Έρευνα Ευρείας Περιοχής Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους και την Έρευνα Χρονικού Τομέα στον Γαλαξιακό Πύρηνα, η Έρευνα Χρονικού Τομέα Υψηλού Γαλαξιακού Πλάτους θα συμβάλει στη χαρτογράφηση του σύμπαντος με σαφήνεια και βάθος που δεν έχουν επιτευχθεί ποτέ πριν.
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman διαχειρίζεται το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Γκρίνμπελτ του Μέριλαντ, με τη συμμετοχή του Εργαστηρίου Αεριώθησης της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, του Caltech/IPAC στην Πασαντίνα της Καλιφόρνια, του Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη και μιας επιστημονικής ομάδας που αποτελείται από επιστήμονες διαφόρων ερευνητικών ιδρυμάτων. Οι βασικοί βιομηχανικοί εταίροι είναι οι BAE Systems, Inc. στο Μπόλντερ του Κολοράντο, L3Harris Technologies στη Μελβούρνη της Φλόριντα και Teledyne Scientific & Imaging στην Τάουζαντ Όουκς της Καλιφόρνια.
Της Christine Pulliam
Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου, Βαλτιμόρη, Μέριλαντ
