Nancy Grace Roman Space Telescope NASA stworzy ogromne kosmiczne panoramy, które pomogą nam odpowiedzieć na pytania dotyczące ewolucji naszego wszechświata. Przewiduje się, że misja NASA znajdzie 100 000 planet tranzytowych.
Teleskop zlokalizuje te potencjalne nowe światy poprzez śledzenie ilości światła pochodzącego z odległych gwiazd. W technice zwanej mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym skok światła sygnalizuje, że może być tam obecna planeta. Z drugiej strony, jeśli światło gwiazdy okresowo słabnie, może to być spowodowane tym, że planeta przecina tarczę gwiazdy podczas wykonywania orbity. Ta technika nazywana jest metodą tranzytów. Dzięki zastosowaniu tych dwóch metod poszukiwania nowych światów astronomowie uzyskają bezprecedensowy obraz składu i rozmieszczenia układów planetarnych w całej naszej galaktyce.
Planowany do wystrzelenia w połowie 2025 roku, teleskop będzie jednym z najbardziej skutecznych łowców planet NASA.
Duże pole widzenia, doskonała rozdzielczość i niezwykła stabilność zapewnią unikalną platformę obserwacyjną do odkrywania maleńkich zmian w świetle, niezbędnych do znalezienia innych światów poprzez mikrosoczewkowanie. Ta metoda detekcji wykorzystuje grawitacyjne efekty uginania światła przez masywne obiekty, przewidziane przez ogólną teorię względności Einsteina.
Dzieje się tak, gdy gwiazda pierwszego planu, soczewka, losowo ustawia się w jednej linii z odległą gwiazdą tła, źródłem, widzianą z Ziemi. Gdy gwiazdy dryfują po swoich orbitach wokół galaktyki, ustawienie zmienia się w ciągu dni do tygodni, zmieniając pozorną jasność gwiazdy źródłowej. Dokładny wzór tych zmian dostarcza astronomom wskazówek na temat natury gwiazdy soczewkującej na pierwszym planie, w tym obecności planet wokół niej.
"Zdarzenia mikrosoczewkowania są rzadkie i zachodzą szybko, więc aby je wykryć, trzeba wielokrotnie obserwować wiele gwiazd i precyzyjnie mierzyć zmiany jasności" - powiedział astrofizyk Benjamin Montet, wykładowca Scientia na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Sydney. "To są dokładnie te same rzeczy, które trzeba zrobić, aby znaleźć tranzytujące planety, więc tworząc solidne badanie mikrosoczewkowania, urządzenie przeprowadzi również ładne badanie tranzytów".
W pracy z 2017 roku Montet i jego koledzy pokazali, że teleskop - wcześniej znany jako WFIRST - może złapać ponad 100 000 planet tranzytujących, swoje gwiazdy. Okresowe przyćmienie, gdy planeta wielokrotnie przechodzi przed swoją gwiazdą, stanowi silny dowód na jej obecność, co astronomowie zazwyczaj muszą potwierdzić poprzez dalsze obserwacje.
Metoda tranzytu w poszukiwaniu egzoplanet okazała się szalenie skuteczna w misjach NASA Kepler i K2, które odkryły do tej pory około 2800 potwierdzonych planet, a obecnie jest wykorzystywana przez NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Ponieważ Nancy Grace Roman Telescope znajdzie planety krążące wokół bardziej odległych, słabszych gwiazd, naukowcy często będą musieli polegać na obszernym zestawie danych misji, aby zweryfikować planety. Na przykład, urządzenie może zaobserwować wtórne zaćmienia - małe spadki jasności, gdy kandydat na planetę przechodzi za swoją gwiazdą macierzystą, co może pomóc w potwierdzeniu jego obecności.
Bliźniacze metody detekcji mikrosoczewkowania i tranzytów uzupełniają się wzajemnie, pozwalając teleskopowi na znalezienie różnorodnych planet. Metoda tranzytów działa najlepiej w przypadku planet orbitujących bardzo blisko swojej gwiazdy. Z kolei mikrosoczewkowanie pozwala wykryć planety orbitujące daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Technika ta może również znaleźć tzw. planety zbłąkane, które nie są w ogóle związane grawitacyjnie z gwiazdą. Te światy mogą być różne, od skalistych planet mniejszych od Marsa do gazowych olbrzymów.
Przewiduje się, że około trzy czwarte z planet tranzytowych, które odnajdzie teleskop, to gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz i Saturn, lub lodowe giganty, takie jak Uran i Neptun. Większość z pozostałych to planety, które są od czterech do ośmiu razy masywniejsze od Ziemi, znane jako mini-Neptuny. Te światy są szczególnie interesujące, ponieważ w naszym Układzie Słonecznym nie ma planet podobnych do nich.
Oczekuje się, że niektóre z planet przechwyconych przez urządzenie znajdą się w strefie zamieszkiwalnej swojej gwiazdy, czyli w zakresie odległości orbitalnych, w których planeta może posiadać na swojej powierzchni wodę w stanie ciekłym. Położenie tego obszaru zależy od tego, jak duża i gorąca jest gwiazda-gospodarz - im mniejsza i chłodniejsza gwiazda, tym bliżej będzie jej strefy zamieszkiwalnej. Czułość na światło podczerwone czyni go potężnym narzędziem do poszukiwania planet wokół tych ciemniejszych, pomarańczowych gwiazd.
Instrument będzie również patrzył dalej od Ziemi niż poprzednie misje poszukiwania planet. Pierwotne badania Keplera monitorowały gwiazdy znajdujące się w średniej odległości około 2000 lat świetlnych. Obejrzał on niewielki obszar nieba, o powierzchni około 115 stopni kwadratowych. TESS skanuje prawie całe niebo, jednak jego celem jest znalezienie światów znajdujących się bliżej Ziemi, w typowych odległościach około 150 lat świetlnych. Teleskop Nancy Grace Roman użyje zarówno metody mikrosoczewkowania, jak i detekcji tranzytu, aby znaleźć planety w odległości do 26 000 lat świetlnych.
Połączenie wyników z mikrosoczewkowania i poszukiwania planet tranzytujących pomoże uzyskać bardziej kompletny spis planet, ujawniając światy o szerokim zakresie rozmiarów i orbit. Misja będzie pierwszą okazją do odnalezienia dużej liczby planet tranzytujących znajdujących się tysiące lat świetlnych od nas, co pomoże astronomom dowiedzieć się więcej na temat demografii planet w różnych regionach galaktyki.
"Fakt, że będziemy w stanie wykryć tysiące planet tranzytujących tylko poprzez spojrzenie na dane mikrosoczewkowania, które już zostały wykonane, jest ekscytujący," powiedziała współautorka badania Jennifer Yee, astrofizyk z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian w Cambridge, Massachusetts.
Źródło: phys.org
