Roman-teleskopet skal oppdage tusenvis av nye verdener og kaste lys over mørk energi

30. august ble NASAs flunkende nye romteleskop Nancy Grace Roman sendt opp. Det er nå på vei mot et punkt 1,5 millioner kilometer bak jorden. 

Det nye romteleskopet er oppkalt etter NASAs første sjefastronom og den første kvinnen med en lederstilling i organisasjonen. Nancy Grace Roman er kjent som Hubble-teleskopets mor og var en pådriver for å realisere romteleskopet. 

Hva skal det nye Roman-teleskopet gjøre, og hva skiller det fra andre romteleskop som James Webb og europeiske Euclid? 

Startet som spionsatellitt

Roman-teleskopet startet som en spion-satellitt.

– NASA fikk tilbud fra National Reconnaissance Office, som er de som er ansvarlige for amerikanske spionsatellitter, om at de hadde to satellitter som de ikke skulle bruke, sier Per Barth Lilje, professor i kosmologi ved Universitetet i Oslo. 

– Disse lignet på mange måter på Hubble-romteleskopet. De hadde et speil med diameter på 2,4 meter i diameter, men teleskopet var kortere og ment til å se ned og ikke opp. 

Dette ble brukt som utgangspunkt for et nytt romteleskop som skulle undersøke mørk energi i universet –  en ukjent kraft som gjør at universets utvidelse akselererer. 

Forskjellig fra Euclid? 

Også det europeiske Euclid-teleskopet undersøker mørk energi. Teleskopet er i gang med å kartlegge milliarder av galakser og skal lage det hittil mest nøyaktige 3D-kartet av universet.

Det eksponerer et felt av universet i 70 minutter, flytter blikket og gjør en ny eksponering på 70 minutter, forklarer Per Barth Lilje, som leder den norske deltakelsen i Euclid-prosjektet.

– I løpet av seks år skal vi dekke en tredjedel av universet, sier han. 

Vil Roman tilføre noe nytt? 

– Roman-teleskopet skal gjøre mye forskjellig. Det ligner litt på Euclid, men det er større og tar inn mer lys. Euclid har en diameter på speilet på 1,2 meter, Roman har 2,4, sier Lilje. 

Roman er designet for å se et vidt område av himmelen på en gang, men mindre enn Euclid. Siden Roman kan ta inn mer lys, kan det imidlertid se svakere objekter og dermed dypere inn i universet. 

– Roman er ikke det samme som Euclid, men de vil komplimentere hverandre veldig, sier Lilje. 

Når det gjelder romteleskopene James Webb og Hubble, ser de på et mye mindre felt av himmelen om gangen og får med seg mer detaljer, forklarer Lilje. 

Infrarødt lys

Roman-teleskopet er laget for å studere de mørke delene av universet, mørk energi og mørk materie. Det skal utforske universet på de store skalaene og se på millioner av galakser. 

Teleskopet skal også finne massevis av nye planeter og kanskje ta direkte bilde av noen. 

Roman ser hovedsakelig på infrarødt lys. Det er lys med lengre bølgelengder enn mennesket kan se. 

– Dette er noe det er vanskelig å gjøre fra bakken, og det er viktig for å måle rødforskyvning og finne avstander, sier Lilje. 

Rødforskyvning handler om at bølgelengdene i lys fra fjerne objekter er strukket ut og går mer mot det røde og infrarøde på grunn av universets utvidelse.

Skal finne planeter med annerledes metode

Roman skal gå på planetjakt med en litt annerledes metode. 

Det er funnet over 6.000 eksoplaneter – planeter som går i bane rundt andre stjerner enn solen. 

Den vanligste metoden for å oppdage nye planeter er transitt-metoden. Den går ut på å registrere at lyset fra en stjerne reduseres noe når en planet passerer foran. 

Da er det lettest å finne store planeter som kretser rundt tett på stjernen sin. Det gir et litt skjevt bilde av hva slags type planeter som eksisterer der ute.

Roman-teleskopet skal bruke en metode kalt mikrolinsing. 

Mikrolinsing er godt egnet til å finne mindre planeter i den beboelige sonen og lenger ut. Bare to prosent av eksoplaneter er oppdaget med denne metoden så langt. 

– Den fjerneste eksoplaneten

Mikrolinsing er en form for gravitasjonslinsing. Det er når lyset fra et fjernere objekt bøyer seg rundt noe massivt som ligger foran. Det skaper noen merkelige optiske fenomener.

Nancy Grace Roman-teleskopet skal stirre inn mot sentrum av vår galakse, der det er tett med stjerner. Stjernene beveger seg rundt galaksens sentrum, og noen ganger havner de rett foran og bak hverandre, sett fra teleskopet. 

Massive objekter, som en stjerne, krummer romtiden. Det er en konsekvens av Einsteins generelle relativitetsteori. Lyset fra stjernen bak bøyes og forsterkes. 

Stjernen foran blir som en linse, og lyset fra stjernen bak forsterkes og avtar ettersom stjernene beveger seg forbi hverandre. Dersom det er en planet inne i bildet, ses det som en ekstra liten topp i lyset. 

– Oppdraget vil trolig sette ny rekord for den fjerneste kjente eksoplaneten og gi oss et innblikk i et annet galaktisk nabolag som kan huse planeter svært ulike dem vi kjenner i dag, skriver NASA. 

100.000 nye planeter

Håpet er at Roman skal øke antallet kjente planeter enormt. Det skal også finne planeter med den mer vanlige transittmetoden.   

– Anslaget er at teleskopet vil finne rundt 100.000 eksoplaneter, noe som vil øke antallet kjente eksoplaneter 50 ganger, skriver Vincent Kofman på epost til forskning.no 

Han forsker på eksoplanter ved Universietet i Oslo. 

– Det vil hovedsakelig være snakk om større eksoplaneter, og det vil ikke være kjempemye informasjon tilgjengelig om dem, men det er likevel utrolig spennende.

Tallet kommer fra en artikkel i The Astrophysical Journal fra 2023.

– Jeg mener anslagene er realistiske. Roman-teleskopet vil observere rundt 100 millioner stjerner, fordi det har et så stort synsfelt.

Direkte avbildning

Roman skal også prøve å ta bilder av planeter direkte.

Som regel oppdages planeter indirekte, gjennom å studere endringer i lyset fra moderstjernen. Det er ikke mulig å se planetene, fordi de lyser så svakt i forhold til stjernen. 

Nancy Grace Roman-teleskopet har med seg en avansert koronagraf, et instrument som skal kansellere lyset fra stjernen og gjøre det mulig å fange opp lys fra planeter i bane rundt. 

– Roman har en meget kraftig koronagraf som er litt eksperimentell. Om den kommer til å virke så godt som håpet, vet man ikke. Men målet er å fjerne lyset fra stjerner og se eksoplaneter direkte, sier Per Barth Lilje. 

– Om man får det til, er det veldig spennende. 

Bildene skal kunne bli opptil tusen ganger bedre enn det som er mulig med andre observatorier, ifølge NASA. Roman sikter inn mot å ta bilde av Jupiter-store planeter i nokså nære solsystemer, som er eldre enn planeter det er tatt bilde av før. 

Det skal berede grunnen for fremtidige instrumenter som kan ta bilde av mer jordlignende planeter. 

Universets utvidelse 

Som Euclid-teleskopet skal Roman brukes til å bedre forstå mørk energi - den ukjente kraften som får universet til å utvide seg raskere over tid. De siste årene har det kommet merkelige resultater som tyder på at den mørke energien er dynamisk, ikke konstant som man har trodd. 

Roman skal finne supernovaer, stjerner som har eksplodert. Disse brukes til å måle avstander i rommet og kan fortelle om hvordan universet har utvidet seg over tid. 

Teleskopet skal også se på det som kalles baryon acoustic oscillations (BAO). Det er spor av «lydbølger» som forplantet seg da universet bare var en sjø av ladde partikler. 

Da universet kjølte seg ned, ble det dannet atomer, og bølgene frøs der de var. Sporene kan ses i universet i dag. Det ble dannet litt mer galakser langs disse bølgene, ifølge NASA.

Ved å se på hvordan galakser er fordelt tilbake i tid, kan det brukes til å beregne hvordan universet har utvidet seg.

Ukjent materie  

Nancy Grace Roman-teleskopet skal også brukes til å undersøke den mørke materien. 

Mørk materie er en form for masse i universet som ikke er synlig. Ulike målinger viser at galakser i universet er langt mer massive enn det de fremstår som. Det er noe der som forskere ikke vet hva er. 

Roman-teleskopet skal se etter en form for gravitasjonslinsing som kalles svak linsing. 

– Dette skal også Euclid gjøre. En kan se hvordan masse er fordelt i universet ved å se på hvordan lys blir linset av masser mellom oss og kildene, sier Lilje. 

Når en galakse ligger bak et massivt objekt som en galaksehop, vil lyset fra bakgrunnsgalaksen bøyes og forvrenges av gravitasjonen til det fremste objektet. Lyset reiser rett frem, men selve rommet krummer seg i nærheten av massive objekter. 

Gravitasjonslinsing kan fortelle om hvor mye masse som er til stede og dermed om mørk materie. Roman skal ved hjelp av dette kartlegge fordelingen av mørk og vanlig materie i universet. Undersøkelsene skal også kunne si noe om hvorvidt den mørke materien består av tunge og trege partikler eller raske og lette, ifølge NASA.

LES OGSÅ

Kan vi lage tyngdekraft i rommet ved å spinne rundt?

Forskere sier de har funnet steinmateriale fra den opprinnelige jordkloden

Opptatt av naturvitenskap og verdensrommet?

Ikke bli et fossil, hold deg oppdatert på dyr, planter, verdensrommet og mye mer mellom himmel og jord med nyhetsbrev fra forskning.no.

Meld meg på