Nancy Grace Roman: teleskop, který nabídne Hubbleův detail v panoramatu vesmíru

NASA připravuje start vesmírného teleskopu Nancy Grace Roman, který by mohl výrazně rozšířit způsob, jakým astronomové zkoumají oblohu. NASA a SpaceX plánují jeho vypuštění nejdříve na neděli 30. srpna 2026 v 7:26 EDT, tedy ve 13:26 SELČ, z rampy Launch Complex 39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě. Přímý přenos NASA má začít v 6:20 EDT, tedy ve 12:20 SELČ. Termín i čas jsou stále pouze plánované a mohou se změnit. 1

Roman nebude jen „ostřejším Hubbleem“. Jeho hlavní předností bude schopnost pořizovat velmi ostré snímky obrovských částí oblohy v krátkém čase. Právě tato kombinace širokého záběru a vysokého rozlišení může přinést nové poznatky o planetách, rozpínání vesmíru i neviditelné hmotě, která ovlivňuje vývoj galaxií.

Kdy a kam Roman poletí

Observatoř má vynést raketa SpaceX Falcon Heavy do oblasti Slunce–Země L2, přibližně 930 000 mil neboli 1,5 milionu kilometrů od Země. Jde o stabilní místo vhodné pro dlouhodobá pozorování a o stejnou obecnou oblast hlubokého vesmíru, v níž pracuje také Vesmírný teleskop Jamese Webba.

NASA počítá s hlavní vědeckou misí v délce pěti let. Pokud zůstane teleskop v dobrém stavu a bude k dispozici financování, jeho provoz může pokračovat i déle. Pro případ odkladu je připravena záložní příležitost 31. srpna, nejde však o garantovaný termín. O skutečném začátku pravidelných vědeckých pozorování rozhodnou start, přelet a uvedení observatoře do provozu.

Projekt se původně jmenoval Wide Field Infrared Survey Telescope, zkráceně WFIRST. V roce 2020 byl přejmenován po Nancy Grace Romanové, první hlavní astronomce NASA.

Stejně velké zrcadlo jako Hubble, ale mnohem širší pohled

Primární zrcadlo Romanu má průměr 2,4 metru, tedy stejně jako zrcadlo Hubbleova teleskopu. Díky odlišné optické konstrukci však Roman nabídne při širokoúhlých pozorováních nejméně stokrát větší zorné pole a přitom srovnatelnou ostrost.

Jeho hlavní přístroj, Wide Field Instrument, je infračervená kamera s rozlišením 300 megapixelů. Bude snímat v rozsahu přibližně 0,5 až 2,3 mikrometru, od viditelného po blízké infračervené záření. Jeden snímek zachytí část oblohy zhruba stejně velkou nebo větší, než je zdánlivá velikost úplňku. 19

To je klíčový rozdíl oproti Hubbleovu teleskopu. Hubble je mimořádně účinný při detailním studiu vybraných galaxií, mlhovin a dalších objektů. Roman je navržený pro systematické přehlídky obrovských oblastí oblohy. Díky jednotným datům může odhalit vzácné jevy a celkové vzorce, kterých by si cílená pozorování nemusela všimnout.

NASA odhaduje, že Roman bude při srovnatelných širokoúhlých přehlídkách mapovat oblohu až tisíckrát rychleji než Hubble. Během hlavních průzkumů má zobrazit více než 2 miliardy galaxií a zachytit desítky tisíc supernov. 36

Co bude Roman zkoumat

Temná energie a zrychlující se vesmír

Jedním z hlavních úkolů bude zjistit, proč se rozpínání vesmíru zrychluje. Astronomové využijí několik metod současně, mimo jiné pozorování supernov, rozmístění galaxií a slabé gravitační čočkování. Z těchto měření budou sledovat, jak se v průběhu času vyvíjela kosmická struktura.

Výsledky mohou otestovat různé vysvětlení zrychleného rozpínání – od temné energie až po možnost, že současné teorie gravitace nejsou úplné. Široké a jednotné přehlídky navíc pomohou zmapovat rozložení temné hmoty. Ta sama nesvítí, ale její gravitace ohýbá světlo vzdálenějších objektů. 17

Exoplanety v celé Mléčné dráze

Roman vytvoří rozsáhlý statistický přehled planetárních soustav. Velká část hledání využije gravitační mikročočky: gravitace bližší hvězdy na čas zesílí světlo vzdálenější hvězdy a planeta obíhající kolem bližší hvězdy může v tomto zesílení vytvořit měřitelnou změnu.

Tato metoda je cenná především proto, že dokáže odhalit chladné planety ve větší vzdálenosti od jejich hvězd. Může najít i světy, které se obtížně pozorují metodami zaměřenými na planety obíhající těsně u hvězdy. NASA očekává, že Roman objeví více než 100 000 planet, včetně případných volně plujících planet, které neobíhají žádnou hvězdu. 3

Observatoř se zapojí také do studia tranzitů. Při nich astronomové hledají drobný pokles jasnosti hvězdy v okamžiku, kdy před ní planeta přejde.

Zkouška technologie pro přímé zobrazování planet

Roman ponese také koronografický přístroj. Jeho hlavním účelem je technologická demonstrace: koronograf potlačí intenzivní záři hvězdy, aby bylo možné zkusit přímo pozorovat mnohem slabší objekty v jejím okolí.

Přístroj bude testovat metody pro zobrazování a charakterizaci některých obřích exoplanet a disků, v nichž vznikají planety. Nemá vytvořit úplný katalog světů podobných Zemi. Jeho výsledky by však mohly pomoci při návrhu budoucí mise, která by dokázala přímo zobrazit potenciálně obyvatelné planety. 2

Zrcadlo původně určené pro špionážní program

Primární zrcadlo Romanu o průměru 2,4 metru vzniklo původně jako jedno ze dvou zrcadel pro utajovaný americký průzkumný program. Národní úřad pro průzkum, známý jako NRO, předal zrcadla NASA v roce 2012. Agentura tak získala kvalitní optiku o velikosti srovnatelné s Hubbleovým zrcadlem, aniž by musela celý vývoj začínat od nuly. 3

Vývoj mise provázely výrazné časové i rozpočtové tlaky, včetně komplikací spojených s pandemií covidu-19. NASA následně zvýšila odhad celkových životních nákladů projektu na přibližně 4,3 miliardy dolarů. Tato částka se týká širšího projektu za celou dobu jeho životnosti, nikoli pouze samotného teleskopu.

NASA dokončila hlavní sestavení observatoře před původním závazkem vypustit ji nejpozději do května 2027. Tým přitom pokračoval v přípravách na dřívější start v roce 2026.

Roman Hubblea ani Webba nenahradí

Nová observatoř má s ostatními teleskopy spolupracovat, nikoli je zastoupit. Roman bude prohledávat rozsáhlé oblasti oblohy a vytipuje vzácné přechodné jevy, statisticky významné skupiny objektů i neobvyklé cíle. Hubble, Webb a velké pozemní teleskopy pak mohou vybrané objekty zkoumat mnohem podrobněji.

Toto rozdělení práce dává smysl. Teleskop určený k mimořádně detailnímu studiu jedné galaxie nemůže efektivně prohledávat obrovskou plochu oblohy a hledat v ní vzácné události. Silnou stránkou Romanu bude právě objevování zajímavých cílů a vytváření rozsáhlých datových souborů, díky nimž budou následná detailní pozorování cennější.

Největší objevy možná nebudou v původním plánu

Oficiální cíle mise se soustředí na temnou energii, temnou hmotu, exoplanety a infračervenou astronomii. Nejzajímavější objevy však mohou přijít z objektů, které dnes vědci ještě vůbec nehledají.

Rozsáhlé a konzistentní přehlídky mohou odhalit nečekané přechodné jevy, neobvyklé planetární soustavy nebo dosud neznámé skupiny galaxií a hvězd. Opakované snímání velkých oblastí oblohy zároveň vytvoří cenný záznam toho, jak se objekty v čase mění. Roman tak nemá pouze odpovídat na současné otázky – jeho panoramatický pohled může pomoci formulovat otázky nové.

To dobře vystihuje odkaz Nancy Grace Romanové. Jako první hlavní astronomka NASA pomáhala prosazovat velké kosmické observatoře a získala přezdívku „matka Hubblea“. Teleskop nesoucí její jméno pokračuje v této vizi: od detailních pohledů na jednotlivé cíle se posouvá k mnohem širší mapě vesmíru. 117