Nancy Grace Roman: Το νέο τηλεσκόπιο της NASA θα ξαναγράψει την ιστορία του Σύμπαντος

Η NASA ετοιμάζεται να ανοίξει ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση του Σύμπαντος, καθώς το διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman αναμένεται να καταγράψει σχεδόν 100.000 κοσμικές εκρήξεις σε μία μόνο αποστολή. Από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων μέχρι ακραία φαινόμενα κοντά σε μαύρες τρύπες, το Roman θα συλλέξει δεδομένα που μπορούν να ανατρέψουν όσα γνωρίζουμε για την εξέλιξη του Σύμπαντος και τη φύση της Σκοτεινής Ενέργειας.

Η καρδιά της αποστολής θα είναι το High-Latitude Time-Domain Survey, μια έρευνα που θα παρατηρεί την ίδια εκτεταμένη περιοχή του ουρανού κάθε πέντε ημέρες, για δύο συνεχόμενα χρόνια. Αυτή η τακτική επανάληψη θα επιτρέψει στους επιστήμονες να καταγράφουν παροδικά φαινόμενα όπως οι υπερκαινοφανείς αστέρες τύπου Ia, που λειτουργούν σαν «κοσμικοί φάροι» για τη μέτρηση αποστάσεων και τον υπολογισμό του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος.

Η προσομοίωση της έρευνας δείχνει ότι το Roman θα εντοπίσει περίπου 27.000 υπερκαινοφανείς τύπου Ia, δηλαδή δέκα φορές περισσότερες από όσες έχουν καταγραφεί σε όλες τις προηγούμενες αποστολές μαζί. Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι θα μπορέσει να δει εκρήξεις που συνέβησαν πριν από περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, μερικές μάλιστα πιθανότατα να χρονολογούνται έως και 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Έτσι, θα προσφέρει μοναδικά δεδομένα για τις πρώτες εποχές του Σύμπαντος.

Η σημασία αυτής της έρευνας για τη Σκοτεινή Ενέργεια είναι τεράστια. Οι επιστήμονες υποψιάζονται ότι αυτή η μυστηριώδης δύναμη, η οποία επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος, ίσως να έχει μεταβληθεί με την πάροδο του χρόνου. Συμπληρώνοντας τα κενά στα δεδομένα, το Roman μπορεί να δώσει καθοριστικές απαντήσεις για τη φύση της.

Ωστόσο, οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia αποτελούν μόνο ένα μέρος του φαινομένου. Η αποστολή αναμένεται να καταγράψει περίπου 60.000 υπερκαινοφανείς κατάρρευσης πυρήνα, που προκύπτουν όταν τεράστια άστρα εξαντλούν τα καύσιμά τους και καταρρέουν υπό το ίδιο τους το βάρος. Αν και αυτές δεν είναι τόσο χρήσιμες για τη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας, παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για την εξέλιξη των άστρων και των γαλαξιών.

Η ευαισθησία και η συχνότητα παρατήρησης του Roman θα του επιτρέψουν να εντοπίσει ακόμη πιο σπάνια και εξωτικά φαινόμενα. Οι αστροφυσικοί περιμένουν να καταγράψει περίπου 40 γεγονότα «παλιρροϊκής διαταραχής», όπου η βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας διαλύει ένα άστρο, αλλά και 90 υπερφωτεινές υπερκαινοφανείς, εκρήξεις έως και 100 φορές πιο λαμπρές από τις συνηθισμένες.

Ακόμη πιο σπάνια, το Roman μπορεί να εντοπίσει μερικές κιλονόβα — εκρήξεις που συμβαίνουν όταν δύο άστρα νετρονίων συγκρούονται. Μέχρι σήμερα έχει καταγραφεί μόνο μία τέτοια με βεβαιότητα, και η προοπτική για πέντε νέες ανιχνεύσεις θα δώσει τεράστια ώθηση στην κατανόηση αυτών των ακραίων συμβάντων.

Ένα από τα πιο συναρπαστικά ενδεχόμενα είναι η ανίχνευση εκρήξεων από τα πρώτα άστρα που σχηματίστηκαν ποτέ. Τα γιγάντια αυτά άστρα, απαλλαγμένα από βαριά στοιχεία, πιστεύεται ότι κατέρρεαν με διαφορετικό μηχανισμό από τα σημερινά, καταλήγοντας σε «υπερκαινοφανείς αστάθειας ζεύγους». Αυτές οι εκρήξεις είναι τόσο ισχυρές που πιθανώς δεν αφήνουν τίποτα πίσω τους. Μέχρι σήμερα, δεν έχει υπάρξει επιβεβαιωμένη ανίχνευση, αλλά οι ερευνητές θεωρούν σχεδόν βέβαιο ότι το Roman θα δώσει την πρώτη.

Τα δεδομένα που θα συλλεχθούν θα είναι τόσο εκτενή που οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν αλγορίθμους μηχανικής μάθησης για να ξεχωρίσουν τα διαφορετικά είδη εκρήξεων και να ανακαλύψουν φαινόμενα που ίσως δεν έχουμε φανταστεί ακόμη. Άλλα τηλεσκόπια πιθανόν να ακολουθήσουν τα ίχνη των ανακαλύψεων του Roman, παρατηρώντας σε άλλα μήκη κύματος για πιο λεπτομερή ανάλυση.

Όπως σημειώνουν οι υπεύθυνοι της αποστολής, το Roman δεν πρόκειται απλώς να επιβεβαιώσει θεωρίες, αλλά να ανοίξει τον δρόμο για νέες, απρόβλεπτες ανακαλύψεις. Με την εκτόξευση και έναρξη των επιστημονικών του επιχειρήσεων το 2027, η αστρονομία ίσως ετοιμάζεται να ζήσει μία από τις πιο παραγωγικές και αποκαλυπτικές περιόδους της ιστορίας της.

[via]