Jordsystem til NASAs romerske rumteleskop afslutter større gennemgang

Når den lanceres i midten af ​​2020'erne, NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope vil skabe enorme panoramabilleder af rummet i hidtil usete detaljer. Missionens brede synsfelt vil gøre det muligt for forskere at udføre omfattende kosmiske undersøgelser, giver et væld af ny information om universet.

Den romerske missions jordsystem, som vil gøre data fra rumfartøjet tilgængelige for videnskabsmænd og offentligheden, har netop afsluttet sin foreløbige designgennemgang. Planen for videnskabelige operationer har opfyldt hele designet, tidsplan, og budgetkrav, og vil nu gå videre til næste fase:opbygning af det nydesignede datasystem.

"Dette er en spændende milepæl for missionen, " sagde Ken Carpenter, den romerske jordsystemprojektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Vi er på vej til at færdiggøre datasystemet i tide til lancering, og vi ser frem til den banebrydende videnskab, det vil muliggøre."

Roman vil have samme opløsning som Hubble-rumteleskopet, men fange et synsfelt næsten 100 gange større. Forskere forventer, at rumfartøjet vil indsamle flere data end nogen af ​​NASAs andre astrofysiske missioner.

Ved at bruge Hubbles observationer, astronomer har revolutioneret vores syn på universet og udløst en strøm af opdagelser. Hubble har samlet 172 terabyte data siden lanceringen i 1990. Hvis alle disse data blev udskrevet som tekst, og siderne blev placeret oven på hinanden, stakken ville nå omkring 5, 000 miles (8, 000 kilometer) høj. Det er langt nok til at nå omkring 15 gange højere end Hubbles bane, eller omkring 2 % af afstanden til Månen.

Roman vil indsamle data omkring 500 gange hurtigere end Hubble, tilføjer op til 20, 000 terabyte (20 petabyte) i løbet af sin femårige primære mission. Hvis disse data blev udskrevet, stakken af ​​papirer ville rage 330 miles (530 kilometer) højt efter en enkelt dag. Ved slutningen af ​​Romans primære mission, stakken ville strække sig langt ud over Månen. Utallige kosmiske skatte vil blive bragt frem i lyset af Romans rige observationer.

En så stor mængde information vil kræve, at NASA stoler på nye behandlings- og arkiveringsteknikker. Forskere vil få adgang til og analysere Romans data ved hjælp af cloud-baserede fjerntjenester og mere sofistikerede værktøjer end dem, der blev brugt af tidligere missioner.

Alle Romans data vil være offentligt tilgængelige inden for få dage efter observationerne - en første for en NASA-astrofysisk flagskibsmission. Dette er væsentligt, fordi Romans kolossale billeder ofte vil indeholde langt mere end det primære mål for observation.

Da videnskabsmænd overalt vil have hurtig adgang til dataene, de vil hurtigt være i stand til at opdage kortvarige fænomener, såsom supernovaeksplosioner. At opdage disse fænomener hurtigt vil give andre teleskoper mulighed for at udføre opfølgende observationer.

Udpegning af planeter

Et af de videnskabelige områder, der vil drage fordel af missionens store data, er mikrolinseundersøgelsen. Gravitationslinser er en observationseffekt, der opstår, fordi tilstedeværelsen af ​​masse fordrejer rum-tidens stof. Effekten er ekstrem omkring meget massive genstande, som sorte huller og hele galakser. Men selv relativt små objekter som stjerner og planeter forårsager en påviselig grad af vridning, kaldet mikrolinsing.

Hver gang to stjerner ligger tæt på hinanden fra vores udsigtspunkt, lys fra de fjernere stjernekurver, når det bevæger sig gennem den skæve rumtid omkring den nærmeste stjerne. Den nærmeste stjerne fungerer som en naturlig kosmisk linse, fokusering og intensivering af lyset fra baggrundsstjernen.

Forskere ser dette som en stigning i lysstyrken. Planeter, der kredser om forgrundsstjernen, kan også ændre linselyset, fungerer som deres egne små linser. Disse små signaturer driver designet af Romans mikrolinseundersøgelse.

"Med et så stort antal stjerner og hyppige observationer, Romans mikrolinseundersøgelse vil se tusindvis af planetariske begivenheder, " sagde Rachel Akeson, opgaveleder for Roman Science Support Center på IPAC/Caltech i Pasadena, Californien. "Hver enkelt vil have en unik signatur, som vi kan bruge til at bestemme planetens masse og afstand fra dens stjerne."

Romans mikrolinseundersøgelse vil også opdage hundredvis af andre bizarre og interessante kosmiske objekter. Roman vil opdage stjerneløse planeter, der strejfer rundt i galaksen som slyngelverdener; brune dværge, som er for massive til at blive karakteriseret som planeter, men ikke massive nok til at antændes som stjerner; og stjernernes lig, inklusive neutronstjerner og sorte huller, som efterlades, når stjerner opbruger deres brændstof.

Mikrolinsehændelser er ekstremt sjældne og kræver omfattende observationer. Roman vil overvåge hundredvis af millioner af stjerner hvert 15. minut i måneder ad gangen - noget som intet andet rumteleskop kan gøre, genererer en hidtil uset strøm af ny information.

Kigger ud over vores galakse

Mens mikrolinseundersøgelsen vil se mod hjertet af vores galakse, hvor stjerner er tættest koncentreret, Romans kosmologiske undersøgelser vil kigge langt ud over vores stjerner for at studere hundredvis af millioner af andre galakser. Disse observationer vil hjælpe med at belyse to af de største kosmiske gåder:mørkt stof og mørk energi.

Synligt stof tegner sig kun for omkring fem procent af universets indhold. Næsten 27 procent af universet kommer i form af mørkt stof, som ikke udsender eller absorberer lys. Mørkt stof kan kun påvises gennem dets gravitationseffekter på synligt stof.

Roman vil hjælpe os med at finde ud af, hvad mørkt stof er lavet af ved at udforske strukturen og fordelingen af ​​regulært stof og mørkt stof over rum og tid. Denne undersøgelse kan kun udføres effektivt ved hjælp af præcise målinger fra mange galakser.

De resterende cirka 68 procent af universet består af mørk energi. Dette mystiske kosmiske pres får universets udvidelse til at accelerere, men indtil videre ved vi ikke meget mere om det.

Roman vil studere mørk energi gennem flere observationsstrategier, herunder undersøgelser af galaksehobe og supernovaer. Forskere vil skabe et 3-D kort over universet for at hjælpe os med at forstå, hvordan universet voksede over tid under påvirkning af mørk energi.

Da Roman vil have så stort et synsfelt, det vil dramatisk reducere mængden af ​​tid, der er nødvendig for at indsamle data. The Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Survey (CANDELS) er et af de største projekter, der nogensinde er udført med Hubble, designet til at studere udviklingen af ​​galakser over tid. Mens det tog Hubble næsten 21 dage, Roman ville gennemføre en lignende undersøgelse på mindre end en halv time—1, 000 gange hurtigere end Hubble. Ved at bruge Roman, videnskabsmænd vil være i stand til at udvide disse observationer på måder, der ville være upraktiske med andre teleskoper.

"Med dens utroligt hurtige undersøgelseshastigheder, Roman vil observere planeter i tusindvis, galakser i millioner, og stjerner i milliarder, sagde Karoline Gilbert, missionsforsker for Roman Science Operations Center ved Space Telescope Science Institute i Baltimore. "Disse enorme datasæt vil give os mulighed for at adressere kosmiske mysterier, der antyder ny fundamental fysik."