Co přinese vesmírný teleskop Nancy Grace Romanové?

Teleskop, který spojí ostrost s panoramatickým záběrem

Nancy Grace Roman Space Telescope je nová kosmická observatoř NASA určená především k rozsáhlým přehlídkám oblohy v blízkém infračerveném záření. Její projekt, jehož cena se uvádí kolem 4 miliard dolarů, má vědcům umožnit sledovat obrovské množství galaxií, hvězd a planetárních systémů najednou.

Start je naplánován na 30. srpna 2026 z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě na palubě rakety SpaceX Falcon Heavy. NASA uvádí, že mise se má uskutečnit o osm měsíců dříve než předchozí plánovaný termín.

Od WFIRST k Nancy Grace Romanové

Mise se původně jmenovala WFIRST, což byla zkratka pro Wide-Field InfraRed Survey Telescope. V roce 2020 dostala jméno po Nancy Grace Romanové, první hlavní astronomce NASA a jedné z klíčových osobností, které prosazovaly rozvoj kosmických observatoří.

Roman má primární zrcadlo o průměru 2,4 metru, tedy stejně velké jako Hubbleův teleskop. Rozhodující rozdíl ale spočívá v přístroji za zrcadlem: jeho Wide Field Instrument nabídne zorné pole nejméně stokrát větší než Hubbleův teleskop a přitom zachová srovnatelnou ostrost.

Nejde tedy o náhradu Hubblea ani Jamese Webba. Roman má být především rychlým kosmickým „sčítáním lidu“: bude opakovaně fotografovat rozsáhlé části oblohy a hledat v nich vzorce, změny a vzácné objekty.

Proč je tak široké zorné pole důležité

NASA očekává, že Roman během své mise potenciálně změří světlo přibližně z jedné miliardy galaxií. Takový objem dat umožní astronomům zkoumat vesmír statisticky: nejen několik jednotlivých galaxií, ale celé jejich populace a vývoj v čase.

Roman bude provádět několik hlavních přehlídek včetně mapování rozložení galaxií ve třech rozměrech, pozorování galaktokup a sledování supernov typu Ia. Všechna data z plánovaných pozorování mají být veřejně dostupná bez období výhradního přístupu.

Temná energie a zrychlující se vesmír

Jedním z hlavních úkolů mise bude zjistit, co pohání zrychlující se rozpínání vesmíru. Roman zkombinuje několik metod:

• bude měřit, jak jsou galaxie rozmístěny a jak se jejich struktury v čase vyvíjejí;
• pomocí slabého gravitačního čočkování bude sledovat nepatrné deformace tvarů vzdálených galaxií;
• u supernov typu Ia změří jejich jasnost a vzdálenosti.

Supernovy typu Ia slouží jako takzvané standardní svíčky, protože jejich vlastnosti umožňují odhadnout, jak daleko se nacházejí. Společná analýza těchto měření může ukázat, zda se temná energie chová jako kosmologická konstanta, nebo zda se její účinek v čase mění. Zároveň může otestovat, zda se gravitace na kosmologických škálách řídí obecnou relativitou.

Mapa neviditelné temné hmoty

Temná hmota nevyzařuje světlo, její přítomnost však prozrazuje gravitace. Když světlo vzdálených galaxií prochází kolem velkých shluků hmoty, jejich gravitace jeho dráhu nepatrně ohne. Tento efekt se nazývá gravitační čočkování.

Měřením těchto drobných deformací dokáže Roman vytvořit mapy rozložení hmoty, včetně části, kterou přímo nevidíme. Ve spojení s údaji o shlukování galaxií tak nabídne přesnější obraz toho, jak se vesmír formoval a jak v něm hmota roste do velkých struktur.

Exoplanety pomocí gravitačního mikročoček

Roman bude hledat planety mimo Sluneční soustavu metodou zvanou gravitační mikročočkování. Když se popředová hvězda téměř přesně ocitne před vzdálenější hvězdou, její gravitace zesílí a na krátkou dobu změní jasnost světla ze vzdáleného zdroje. Pokud kolem popředové hvězdy obíhá planeta, projeví se v tomto záblesku další krátká odchylka.

Tato metoda doplňuje běžné hledání exoplanet pomocí tranzitů. Je citlivá na chladné planety s širšími oběžnými drahami a také na světy, které volně putují galaxií bez vlastní hvězdy. NASA v současnosti odhaduje, že Roman touto technikou najde přibližně 100 000 planet. Tvrzení o až 200 000 exoplanetách proto není aktuálním oficiálním odhadem NASA.

Koronograf: přímé snímky planet

Observatoř ponese také Coronagraph Instrument. Ten potlačí oslnivé světlo mateřské hvězdy, aby bylo možné přímo zobrazit vybrané velké exoplanety a prachové disky, v nichž vznikají nové planety.

Koronograf je především technologická demonstrace. Má ověřit technologie, které by mohly být využity v budoucích misích zaměřených na detailní studium menších a potenciálně obyvatelných světů.

Kam Roman poletí

Po startu zamíří teleskop k druhému Lagrangeovu bodu soustavy Slunce–Země, označovanému L2. Ten leží přibližně 1,5 milionu kilometrů od Země. V této oblasti může observatoř obíhat kolem Slunce a současně si udržovat vhodnou polohu vůči Zemi, což zjednodušuje dlouhodobé pozorování i komunikaci.

Roman má mít základní vědeckou misi dlouhou přibližně pět let, přičemž NASA počítá s cílem prodloužit jeho provoz až na deset let.

Přípravy na start

Významným milníkem bylo naplnění nádrží observatoře hydrazinem. Technici 25. července 2026 naložili přibližně 290 amerických galonů, tedy zhruba 1 100 litrů paliva. Hydrazin bude teleskop potřebovat po oddělení od rakety k úpravám dráhy a k udržování polohy u bodu L2.

Před startem následuje kontrola systémů, funkční zkoušky, nácviky odpočtu, připojení k hornímu stupni rakety a uzavření observatoře do ochranného aerodynamického krytu.

Roman a Webb: spolupráce místo soupeření

James Webb Space Telescope je optimalizován pro velmi hluboká a detailní pozorování konkrétních objektů. Roman naopak nabídne mnohem širší záběr a rychlejší přehlídku velkých oblastí oblohy.

Roman tak může objevit vzácnou supernovu, zajímavý planetární systém nebo vzdálenou galaxii a následně vytipovat objekty, na které se Webb zaměří podrobněji. Jeden teleskop bude hledat široké souvislosti, druhý se může zaměřit na jejich nejzajímavější jednotlivé části.

Některá často citovaná čísla je však nutné brát s rezervou. Dostupné oficiální materiály NASA podporují údaj o zorném poli nejméně stokrát větším než u Hubblea, odhad přibližně 100 000 planet z mikročočkování a osmiměsíční urychlení termínu startu. Pro přesná tvrzení o 500 terabytech dat ročně nebo o tom, že Roman zvládne průzkum Mléčné dráhy za měsíc namísto Hubbleových sta let, nejsou v dostupných vysoce autoritativních zdrojích dostatečné podklady.