Текст: Дарко Доневски
Илустрације: Сергеј Туцаков
Дуго времена астрономска наука (и наука уопште) није пролазила кроз тежи период него што је почетак 2026. године. Са једне стране, сведочимо убрзаном расту броја значајних и несвакидашњих открића из сваког кутка васионе, открића која истински померају човеково разумевање природе. Само у првих пет месеци 2026. године објављена су открића потенцијалних биосигнатура на Марсу, затим открића десетак веома удаљених и минијатурних галаксија у далеком свемиру, а све је кулминирало дуго очекиваним слањем људске посаде у прелет далеке стране Месеца, у склопу мисије Артемис 2. Директан пренос овог лета који је извела четворочлана посада астронаута пратило је стотине милиона гледалаца широм Земље. Са друге стране, политички актери и институције, како државне тако и међудржавне агенције, исказале су што неспремност, што невољност да помогну одржавање овог таласа великих открића. У неким својим екстремним епилозима, као што је недавни предлог америчке администрације, научни буџет истраживачких фондова прети да буде драстично умањен. Као последица тог бирократског хаоса, многе велике мисије, међу њима и слетање на Месец Артемиса 3 планирано за 2027, улазе у период угрожености и неизвесности. Како је у недавном разговору на конференцији у Толеду приметио један мој амерички колега, „астрономија данас, колико је пребогата у идејама толико је сиромашна у својој стабилности. Политике не могу више да испрате начин на који развијамо ову науку.“
У таквој атмосфери испреплетаној константном напетошћу и борби за очување неопходних финансијских ресурса и независности истраживачких тимова, све нас је позитивно изненадила вест да је планирани свемирски телескоп Роман (Nancy Grace Roman Space Telescope) добио званични датум лансирања – 30. август 2026. То је чак седам месеци раније у односу на иницијално предвиђени мај 2027, а разлог овом „убрзању“ је тај што је Роман у потпуности прошао све ригорозне техничке тестове на вибрације и акустику, неопходни услов за све велике свемирске опсерваторије. Ова вест значи да ће последњих дана августа фокус светске научне јавности бити на Свемирском центру „Џон Ф. Кенеди“ на Флориди, одакле би ракета Falcon Heavy требало да у космос пошаље ову свемирску опсерваторију.
До сада се у мејнстрим медијима свемирски телескоп Роман најчешће спомињао као „наследник Хабл телескопа“, али суштински он има много значајнију мисију. Пре него што се осврнемо на научне циљеве мисије, важно је истаћи њен далекосежни историјски и социолошки значај. То није само нови телескоп, већ прва велика НАСА свемирска опсерваторија која носи име једне жене, Ненси Грејс Роман (Nancy Grace Roman, 1925–2018), пионирке америчке свемирске астрономије, прве директорке астрономских операција НАСА и особе без чије би институционалне упорности Хабл телескоп тешко постао оно што је данас. Наиме, Ненси Грејс Роман је давне 1960. године постала прва директорка астрономских операција у НАСА, посебно задужена за свемирске телескопе. Колико је њена визија била далекосежна, најбоље говори податак да је пре више од 60 година Ненси Роман сугерисала да би далеке планете требало истраживати опсерваторијама из свемира, а не са Земље! Тврдња која је у то време била једнако револуционарна и интригантна, доживеће своју реализацију уз помоћ инструмента који ће управо понети име жене која је обележила једну велику епоху америчке астрономије.
КАКО СЕ РАЗВИЈАО РОМАН?
Симболика је утолико већа што је сама мисија (иницијално започета под називом WFIRST, Wide Field Infrared Space Telescope) сврстана у највиши приоритет америчке астрономске заједнице још у декадном плану за период 2010-их. Другим речима, телескоп Роман је научни пројекат који је сазревао дуже од 15 година, пролазећи кроз етапе великих турбуленција и неизвесности. Сама чињеница да је понео име по жени која је још седамдесетих година прошлог века поставила основе оног што ће касније постати Хабл свемирски телескоп, има додатну тежину – она шаље поруку да се повећава видљивост жена у науци, али и мотивише генерације девојчица да као свој животни позив одаберу астрономска истраживања. Све је почело готово случајно. Те 2011. године, НАСА је била сигурна да некаква свемирска опсерваторија мора ускоро да помогне помало „остарелом“ Хаблу у претраживању великих поља неба.
Међутим, недостајала је јасна идеја како да се то учини. Читава процедура планирања деловала је траљаво. Најпре се појавио предлог о свемирском телескопу величине огледала од 1,4 метра, али о конкретном дизајну није постигнут консензус.
Оно што је започето са једноставним моделом, развило се у већи телескоп са тзв. антистигматским огледалом од 2,4 метра, сачињеним од три закривљена огледала која омогућавају широко поље посматрања, а уједно умањују ефекат аберације. Није постојало слагање ни око тачне локације на коју би се овакав телескоп послао. Део астронома заговарао је да Роман буде у геосинхроној орбити, близу Земље.
Тако је било све до 2016. године, али је на крају превладао предлог да би много оптималнија била далека тачка у халоу између Сунца и Земље, позната као Друга Лагранжова тачка (L2) удаљена милион и по километара од наше планете. То је својеврсно тихо предграђе Земље, довољно удаљено да телескоп има стабилан поглед у дубоки свемир и мирније термалне услове који погодују инфрацрвеним камерама, а ипак довољно близу да са Земљом одржава сталну комуникацију. У том истом ширем L2 региону лоцирани су и Џејмс Веб и Еуклид, па ће се Роман придружити малој флоти најмоћнијих опсерваторија модерне астрономије. Уколико лансирање и фаза калибрисања научних инструмената прођу по плану, очекује се да до лета 2027. године Роман отпочне своје научне операције. Оно што је важно у случају ове мисије јесте да већ знамо шта ће бити најважнији научни циљеви и посматрања током прве године функционисања.
ЦИЉ ПРВИ: ДИСТОРЗИЈА СВЕТЛА ДАЛЕКИХ ГАЛАКСИЈА – НОВИ УВИД У ТАМНУ МАТЕРИЈУ
За илустровање овог научног циља довољно је да при себи имамо чашу за вино и мапу дубоког поља галаксија (на пример, Hubble Deep Field) на мобилном уређају, или у одштампаној верзији. Лаганим превлачењем „стопала“ винске чаше преко мапе препуне галаксија, видећемо како се врши дисторзија њихових облика, галаксије постају налик искривљеним дисковима и својеврсним истопљеним космичким палачинкама. Идентичан ефекат догађа се када се облик галаксије деформише неким масивним објектом у њеној близини. Често се таква интеракција одвија због неке друге масивне галаксије или звезде. Али, шта ако се у непосредној близини деформисаног тела овакви видљиви објекти не налазе? То је, управо, главни стратешки циљ овог дела пројекта телескопа Роман – идентификовати хиљаде галаксија чија је светлост закривљена због гравитације невидљивог суседа. Другим речима, то је начин како да изучавамо распоред и ефекте тамне материје у космосу. Са својом камером од 300 мегапиксела, која у једној експозицији обухвата неколико десетина пута већу површину неба него што је Хабл у стању да то учини, са неколико пута већом осетљивошћу од оне коју има телескоп Еуклид, широкопојасни инструмент (Wide Field Instrument; WFI) омогућиће несвакидашњу идентификацију галаксија у свемиру. Детекција њихове светлости обављаће се на таласним дужинама карактеристичним за блиски инфрацрвени део спектра, који покрива и Хабл телескоп. Међутим, Роман телескоп има једну велику предност управо захваљујући свом WFI инструменту – он ће само у првој години операција снимити идентично велик и дубок део неба, за који је Хабл телескопу требало скоро 30 година. Услед енормно велике претраге објеката, Роман ће бити права фабрика података, јер очекујемо да количина информација на дневном нивоу буде неколико терабајта, што значи да ће након пет година операција човечанству из свемира послати информације тешке неколико петабајта (= милион гигабајта = око милион филмова снимљених у високој резолуцији). Када крену да пристжу сви ти велики подаци, астрономски тимови имаће леп, али и комплексан задатак – да из непрегледног океана сигнала извуку физичке карактеристике далеких галаксија, звезда, супернова и других космичких феномена. Очекује се да нам подаци са Романа омогуће најдетаљнију мапу демографије галаксија у различитим космичким епохама – од његове тренутне старости, па све до времена када је био на самом почетку развоја, 500 милиона година након Великог праска.
Роман ће вршити и важан задатак у испитивању структура наше галаксије. Један од три тзв. legacy програма (својеврсна заоставштина Роман мисије човечанству) има задатак да детаљније истражи област нашег Млечног пута познату у астрономији као галактички хало, огромну, ретку и слабо осветљену област која окружује диск галаксије. У том халоу налазе се старе звезде, звездана јата и трагови малих суседа-галаксија које је Млечни пут током 13 милијарди година свог живота „прогутао“. Зато је галактички хало нека врста археолошког извора наше галаксије. Док диск Млечног пута показује како активни део галаксије живи данас, хало чува трагове њеног детињства и бурне прошлости. Снимци и спектри прикупљени телескопом Роман током прве године ових операција помоћи ће нам да боље разумемо да ли је наша галаксија расла мирно, или кроз својеврсни космички канибализам, како се у астрономији популарно називају периодични циклуси судара и спајања више галаксија у интеракцији.
ЦИЉ ДРУГИ: ДИРЕКТНО СНИМАЊЕ ВАНСОЛАРНИХ ПЛАНЕТА
Један од најузбудљивијих, уједно и најмање интуитивних задатака телескопа Роман биће директно снимање егзопланета. Када кажемо „директно“, мислимо на много амбициознији приступ од класичног начина којим трагамо за планетама око других звезда, какве смо описали у неким од ранијих Орбитирања.
Наиме, постојање далеких вансоларних планета уочавамо по њиховом утицају на звезду. Један је сићушно затамњење које се дешава кад планета пређе испред звезданог диска, а други је благо њихање звезде због гравитације планете.
Иако су се показале као изузетно успешне, ове методе нам искључиво потврђују присуство планете, али немају могућност да детаљно одгонетну њен састав. Директно снимање је метод који може да раздвоји светлост саме планете од заслепљујућег сјаја њене матичне звезде. Ово је изузетно тежак задатак јер је у поређењу са звездом светлост планете готово невидљи- ва, попут светлости коју би малени свитац емитовао испред јаког рефлектора. Чак су и светлости великих гасовитих планетских џинова налик Јупитеру десетине милиона пута слабије од звезде око које круже. С обзиром на то да се планете на небу налазе веома близу својих звезда, телескоп има тежак задатак да их не само идентификује, већ и да оптички раздвоји њихову светлост. У овом сегменту Роман ће направити важан искорак за науку, јер ће у свемир понети специјални коронограф (Coronagraph Instrument; CGI), инструмент нове генерације који ће редефинисати будућу еру директног снимања егзопланета.
С обзиром да је сачињен од гомиле маски, призми, и савитљивих огледалаца, CGI коронограф је у шали назван звезданим наочарама. У суштини, он функционише као комора која ствара вештачко помрачење, јер се унутар њега налазе маске које блокирају највећи део светлости звезде, слично као што Месец заклони Сунце током помрачења, омогућавајући нам да видимо блеђи ореол познат као Сунчева корона. Како се звездана светлост расипа, дифрактује и оставља оптичке трагове који могу сакрити планету, коронограф мора да користи и деформабилна огледала, чија се површина може подешавати са изузетном прецизношћу, како би се нежељени таласи светлости поништили и како би се у слици створила „тамна зона“, у којој слаба планета може да изрони из околног блештавила.
Ово је посебно важно зато што су садашње генерације највећих оптичких телескопа на Земљи, попут оних на Хавајима или у Чилеу, ограничене ефектима атмосфере, која стално трепери и деформише слику. Адаптивна оптика донекле то поправља, али не у потпуности. Због тог селективног ефекта, ми данас имамо увид углавном у младе и вреле вансоларне планете, које зраче топлоту преосталу од свог формирања и које се налазе релативно далеко од својих звезда, па их је лакше одвојити од њиховог сјаја.
Ипак, за потпуно разумевање вансоларних планета, неопходно је да дођемо у могућност да рутински снимимо и ону мање познату групацију бројнијих, старијих и хладнијих планета налик Јупитеру, нарочито ако се налазе на удаљеностима сличним Јупитеровој орбити у нашем Сунчевом систему.
Роман би требало да почне да попуњава баш ту празнину у нашем сазнању одмах након почетка научних операција. Циљ овог дела пројекта није да само одговори на питање „да ли постоји тачкица светлости поред звезде“, већ и да тестира технологију која једног дана треба да омогући да из те тачкице извучемо вредне физичке информације: колико је масивна и удаљена планета, колико је удаљена од звезде, каква јој је атмосфера, да ли око система постоји прашинасти диск и да ли такви системи личе на наш Сунчев систем. У том смислу Роман је телескоп који ће премостити две епохе. Прва епоха, коју су обликовали Кеплер, ТЕSS и бројни земаљски спектрографи, показала нам је да су планете око других звезда правило, а не изузетак. Друга епоха, којој се приближавамо, покушаће да те планете детаљно посматра као чланове једне велике статистичке групе космичких објеката. Овакав приступ омогућиће нам да идентификујемо планете од само неколико маса Месеца, укључујући и нарастајућу популацију слободнолутајућих планета које су недавно привукле велику пажњу астрономске јавности, и које имају масе тек нешто веће од Марсове. Романов коронограф је једна од првих озбиљних проба те нове будућности астрономских истраживања. Иако се за време ове мисије неће завршити дефинитивна потрагa за настањивим планетама, она ће нам показати како та потрага треба да изгледа и даље у будућности.
Коначно, циљеви и стратегије свемирске мисије Роман током првих пет година планираних операција биће отворени и за предлоге научне јавности. Прво такво такмичење привукло је више од хиљаду научних тимова који су комитету НАСА слали предлоге својих идеја. Само мали део њих добиће прилику да те идеје и оствари. Нема сумње да ће они који ту прилику буду добили обавити многа пионирска истраживања која ће утабати пут неким новим генерацијама астронома. Са дубљим погледом у мале објекте у далеком свемиру, отпочеће нова етапа модерне науке. Да парафразирамо култну строфу београдског бенда Дарквуд даб: „Роман пионир… одбројавање, почиње!“.