Roman-avaruusteleskooppi lähtee etsimään pimeää energiaa ja uusia planeettoja

NASA:n Nancy Grace Roman -avaruusteleskooppi on määrä lähettää avaruuteen aikaisintaan sunnuntaina 30. elokuuta 2026 kello 7.26 Yhdysvaltain itärannikon kesäaikaa eli kello 14.26 Suomen aikaa. Laukaisu tapahtuisi SpaceX:n Falcon Heavy -raketilla Kennedyn avaruuskeskuksen laukaisukompleksi 39A:lta Floridasta. NASA:n suora lähetys on määrä aloittaa kello 6.20 EDT eli kello 13.20 Suomen aikaa, mutta sekä päivämäärä että kellonaika voivat vielä muuttua. 1

Roman ei ole vain uusi teleskooppi terävämpiä avaruuskuvia varten. Sen tärkein ominaisuus on kyky kuvata valtavia taivaanalueita nopeasti ja samalla tarkasti. Tämä voi muuttaa tapaa, jolla tutkijat etsivät planeettoja, selvittävät maailmankaikkeuden kiihtyvää laajenemista ja kartoittavat näkymätöntä ainetta, joka muovaa galaksien rakennetta.

Laukaisu ja matka avaruuteen

Romanin on tarkoitus lentää Falcon Heavy -raketilla Aurinko–Maa-järjestelmän L2-pisteeseen, noin 930 000 mailin eli 1,5 miljoonan kilometrin päähän Maasta. Alue tarjoaa teleskoopille vakaat havainto-olosuhteet ja sijaitsee samalla syvän avaruuden suunnalla kuin James Webb -avaruusteleskooppi.

NASA on suunnitellut Romanille viiden vuoden varsinaisen tutkimusjakson. Tehtävä voi jatkua pidempäänkin, jos avaruusalus pysyy toimintakuntoisena ja rahoitusta on saatavilla. Laukaisulle ilmoitettu 31. elokuuta varapäivä on varautumismahdollisuus, ei lupaus uudesta laukaisusta. Tieteelliset havainnot voidaan aloittaa vasta laukaisun ja käyttöönoton jälkeen.

Hanke tunnettiin aiemmin nimellä Wide Field Infrared Survey Telescope eli WFIRST. Vuonna 2020 se nimettiin Nancy Grace Romanin mukaan. Roman oli NASA:n ensimmäinen pääastronomi, ja häntä on kutsuttu Hubble-avaruusteleskoopin ”äidiksi”.

Hubble-kokoinen peili, mutta valtavasti suurempi näkökenttä

Romanin pääpeili on halkaisijaltaan 2,4 metriä – täsmälleen Hubble-teleskoopin kokoinen. Romanin optinen rakenne antaa sille kuitenkin vähintään sata kertaa Hubblea laajemman näkökentän, samalla kun kuvien terävyys säilyy laaja-alaisissa havainnoissa.

Teleskoopin tärkein instrumentti, Wide Field Instrument, on 300 megapikselin infrapunakamera. Se havaitsee noin 0,5–2,3 mikrometrin aallonpituuksia eli näkyvää valoa ja lähi-infrapunaa. Yksi Romanin kuva kattaa taivaanalueen, joka on suunnilleen täysikuun näennäisen koon luokkaa tai sitä suurempi. 19

Juuri mittakaava tekee Romanista poikkeuksellisen. Hubble soveltuu erinomaisesti yksittäisten galaksien, sumujen ja muiden kohteiden yksityiskohtaiseen tutkimiseen. Roman puolestaan kartoittaa valtavia alueita järjestelmällisesti. Näin se voi löytää harvinaisia ilmiöitä ja laajoja rakenteita, jotka kohdennetuissa havainnoissa jäisivät helposti huomaamatta.

NASA arvioi, että Roman voi tehdä laaja-alaisia kartoituksia jopa tuhat kertaa Hubblea nopeammin. Pääasiallisten tutkimustensa aikana sen odotetaan kuvaavan yli kaksi miljardia galaksia ja havaitsevan kymmeniä tuhansia supernovia. 36

Mitä Roman tutkii?

Pimeä energia ja maailmankaikkeuden kiihtyvä laajeneminen

Yksi Romanin tärkeimmistä tavoitteista on selvittää, miksi maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy. Tutkijat käyttävät tähän useita toisiaan täydentäviä menetelmiä, kuten supernovia, galaksien ryhmittymistä ja heikkoa gravitaatiolinssi-ilmiötä. Näiden avulla voidaan seurata, miten kosminen rakenne on kehittynyt ajan kuluessa.

Havainnot testaavat eri selityksiä kiihtyvälle laajenemiselle. Yksi vaihtoehto on pimeä energia, mutta mahdollista on myös, että nykyiset painovoimateoriat ovat puutteellisia. Roman auttaa lisäksi kartoittamaan pimeän aineen jakautumista seuraamalla, kuinka sen painovoima taivuttaa kaukaisista kohteista tulevaa valoa. 17

Eksoplaneettojen laaja väestölaskenta

Roman tekee tilastollisen kartoituksen planeettajärjestelmistä Linnunradassa. Merkittävä osa havainnoista perustuu gravitaatiomikrolinssiin. Siinä etualalla olevan tähden painovoima suurentaa hetkellisesti kauempana olevan tähden valoa. Etualan tähteä kiertävä planeetta voi aiheuttaa tähän suurennokseen havaittavan muutoksen.

Mikrolinssaus on erityisen hyödyllinen menetelmä kylmien planeettojen löytämiseen. Se voi havaita myös tähtiensä suhteen kaukana kiertäviä maailmoja, joita lähellä tähteään oleviin planeettoihin keskittyvät menetelmät löytävät heikommin. NASA arvioi Romanin löytävän planeettatutkimuksissaan yli 100 000 planeettaa, mukaan lukien mahdollisesti tähtienvälisiä, vapaasti vaeltavia planeettoja. 3

Roman osallistuu myös ylikulkumenetelmään perustuviin tutkimuksiin. Siinä planeetta havaitaan, kun se kulkee tähtensä editse ja himmentää tämän valoa hieman.

Teknologiakoe planeettojen suoraa kuvaamista varten

Romanissa on myös koronagrafi-instrumentti, joka on ensisijaisesti teknologiademonstraatio. Koronagrafi vaimentaa tähden voimakasta häikäisyä, jotta sen läheisyydessä olevia paljon himmeämpiä kohteita voidaan yrittää kuvata suoraan.

Instrumentilla testataan tekniikoita, joilla voidaan kuvata ja luonnehtia joitakin jättiläisplaneettoja sekä planeettoja muodostavia pölykiekkoja. Sen tarkoitus ei ole kartoittaa Maan kaltaisia maailmoja kattavasti, mutta kokeen tulokset voivat ohjata tulevan teleskoopin suunnittelua. Tällainen teleskooppi voisi joskus kuvata mahdollisesti elinkelpoisia planeettoja suoraan. 2

Vakoilusatelliittiin tarkoitettu peili päätyi avaruusteleskooppiin

Romanin 2,4 metrin pääpeili valmistettiin alun perin osana Yhdysvaltain salaista tiedusteluohjelmaa. National Reconnaissance Office luovutti kaksi tällaista peiliä NASA:lle vuonna 2012. Näin avaruusjärjestö sai käyttöönsä Hubble-tasoisen peilin ilman, että sitä olisi tarvinnut kehittää kokonaan alusta alkaen. 3

Teleskooppi on valmistunut aikataulu- ja kustannuspaineiden keskellä. Hankkeeseen vaikuttivat muun muassa COVID-19-pandemian aiheuttamat häiriöt. NASA:n uudelleensuunnitelma nosti tehtävän arvioidut elinkaarikustannukset noin 4,3 miljardiin dollariin. Summa koskee koko hanketta, ei vain itse teleskoopin valmistamista.

NASA ilmoitti observatorion pääkokoonpanon valmistuneen ennen virallista toukokuuhun 2027 ulottuvaa laukaisuvelvoitetta. Samalla valmisteluja jatkettiin vuoden 2026 laukaisumahdollisuutta varten.

Roman täydentää Hubblea ja Webbiä

Romanin laaja-alaiset kartoitukset on suunniteltu toimimaan yhdessä muiden observatorioiden kanssa. Se voi etsiä suurilta taivaanalueilta harvinaisia ohimeneviä ilmiöitä, kiinnostavia planeettajärjestelmiä ja tilastollisesti merkittäviä kohdejoukkoja. Hubble, James Webb ja maanpäälliset teleskoopit voivat sen jälkeen tehdä valituista kohteista syvempiä ja yksityiskohtaisempia havaintoja.

Työnjako on tärkeä. Yksittäistä galaksia poikkeuksellisen tarkasti tutkiva teleskooppi ei pysty tehokkaasti etsimään harvinaisia ilmiöitä valtavalta taivaanalueelta. Romanin tehtävä on löytää kohteet ja tuottaa suuria yhtenäisiä aineistoja, jotka tekevät jatkotutkimuksista entistä arvokkaampia.

Suurimmat löydöt voivat olla sellaisia, joita ei vielä osata odottaa

Romanin viralliset tavoitteet liittyvät pimeään energiaan, pimeään aineeseen, eksoplaneettoihin ja infrapuna-astronomiaan. Teleskoopin mieleenpainuvimmat löydöt voivat silti koskea ilmiöitä, joita tutkijat eivät vielä tiedä etsiä.

Laajat ja yhdenmukaiset kartoitukset voivat paljastaa odottamattomia muuttuvia kohteita, erikoisia planeettajärjestelmiä sekä uusia galaksi- ja tähtipopulaatioita. Kun samoja laajoja alueita havainnoidaan toistuvasti, tutkijat saavat myös tietoa siitä, miten taivaankappaleet muuttuvat ajan mittaan.

Romanin panoraamanäkymä ei siis ainoastaan vastaa nykyisiin kysymyksiin. Se voi synnyttää kokonaan uusia kysymyksiä maailmankaikkeudesta. Tämä sopii Nancy Grace Romanin perintöön: hän edisti suurten avaruusobservatorioiden rakentamista ja auttoi luomaan pohjaa Hubblelle. Hänen nimeään kantava teleskooppi jatkaa samaa visiota, mutta siirtää painopisteen yksittäisten kohteiden syväkuvista kohti koko kosmoksen laajempaa karttaa. 117