Nancy Grace Roman Space Telescope (w skrócie Roman lub Roman Space Telescope, dawniej Wide-Field Infrared Survey Telescope lub WFIRST) to kosmiczny teleskop NASA, który jest obecnie opracowywany i ma zostać wyniesiony na orbitę do maja 2027 r. Roman będzie obserwować te same obszary nieba co kilka dni w poszukiwaniu gwiazd kilonowych.
Kilonowe to wybuchy, które mają miejsce, gdy dwie gwiazdy neutronowe lub gwiazda neutronowa i czarna dziura zderzają się i łączą. Kiedy dochodzi do tych zderzeń, część powstałych szczątków jest wyrzucana jako dżety poruszające się z prędkością bliską prędkości światła. Pozostałe szczątki wytwarzają gorące, świecące, bogate w neutrony obłoki, z których powstają ciężkie pierwiastki, takie jak złoto i platyna. Dane zebrane przez Romana pomogą astronomom lepiej określić, jak często te zdarzenia mają miejsce, ile energii wydzielają oraz jak daleko się znajdują.
Wizualizacja pokazująca pole widzenia Nancy Grace Roman Space Telescope i oczekiwane detekcje kilonowych. Źródło: NASA, Alyssa Pagan (STScI)
W jaki sposób Nancy Grace Roman Space Telescope będzie wykrywał kilonowe i to w dużych ilościach? Po części dzięki szerokiemu polu widzenia teleskopu, które jest 200 razy większe niż pole widzenia Teleskopu Kosmicznego Hubble'a. Naukowcy spodziewają się, że gdy Roman zacznie obserwować niebo w regularnej kadencji, będą oni w stanie zidentyfikować więcej tych spektakularnych wydarzeń, zarówno bliskich, jak i bardzo odległych. Kiedy napłyną do nas dane Romana, dowiemy się, jak częste są te zjawiska i jakie są ich skutki.
Społeczność astronomiczna uchwyciła jedno z tych niezwykłych zdarzeń w 2017 r. Naukowcy z Obserwatorium Laserowego Interferometru Grawitacyjnego (LIGO) National Science Foundation wykryli najpierw zderzenie dwóch gwiazd neutronowych dzięki obserwacji fal grawitacyjnych. Niemal jednocześnie Kosmiczny Teleskop Fermi Gamma-ray NASA dostrzegł światło o bardzo wysokiej energii. Błyskawiczna reakcja NASA pozwoliła zaobserwować to wydarzenie za pomocą szerszej floty teleskopów i uchwycić zanikający blask rozszerzających się szczątków wybuchu w serii zdjęć.
Na ilustracji, wizja artystyczna łączenia się gwiazd neutronowych, wytwarzających fale grawitacyjne i skutkujących kilonową. Źródło: Wikipedia
To wydarzenie miało miejsce się praktycznie na naszym „podwórku”, przynajmniej w kategoriach astronomicznych, jako że zderzające się obiekty znajdowały się tylko 130 milionów lat świetlnych od nas. Sugeruje to nam, że kilonowych musi być więcej, rozsianych na różnych odległościach w naszym aktywnym Wszechświecie. Wciąż jednak wiemy o nich bardzo mało. Czy pojedyncza kilonowa, którą zidentyfikowaliśmy, jest typowa? Jak jasne są te eksplozje? W jakich galaktykach występują? Istniejące teleskopy nie mogą objąć wystarczająco szerokich obszarów lub obserwować wystarczająco głęboko, aby znaleźć bardziej odległe przykłady, ale to się zmieni w przypadku Romana.
Obecnie LIGO jest liderem w identyfikacji fuzji gwiazd neutronowych. Może wykrywać fale grawitacyjne we wszystkich obszarach nieba, choć niektóre z najodleglejszych zderzeń mogą być zbyt słabe, aby je zidentyfikować. Roman dołącza do poszukiwań LIGO, oferując narzędzia, które pozwoli naukowcom badać najbardziej odległe kilonowe. Ich światło, które wyruszyło w podróż przez Wszechświat miliardy lat temu, z biegiem czasu rozciąga się na dłuższe, bardziej czerwone fale, w końcu trafiając do podczerwieni, czyli tej części widma w której obserwował będzie Roman. Jak daleko będzie mógł sięgnąć? Roman będzie mógł zobaczyć kilonowe, których światło przebyło około 7 miliardów lat, aby dotrzeć do Ziemi.
Wkrótce naukowcy będą wiedzieć znacznie więcej o tym, gdzie występują kilonowe i jak często te eksplozje występują w historii Wszechświata oraz czy te, które miały miejsce wcześniej, różniły się w jakiś sposób. Roman pozwoli społeczności astronomicznej rozpocząć prowadzenie badań populacyjnych wraz z mnóstwem nowych analiz dotyczących fizyki tych eksplozji.
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Nancy Grace Roman Space Telescope, czyli kosmiczny teleskop NASA zaprojektowany do odkrywania tajemnic ciemnej energii i ciemnej materii, poszukiwania i obrazowania egzoplanet oraz eksploracji wielu tematów z astrofizyki w podczerwieni.
