Tekst: Darko Donevski
Ilustracije: Sergej Tucakov
Dugo vremena astronomska nauka (i nauka uopšte) nije prolazila kroz teži period nego što je početak 2026. godine. Sa jedne strane, svedočimo ubrzanom rastu broja značajnih i nesvakidašnjih otkrića iz svakog kutka vasione, otkrića koja istinski pomeraju čovekovo razumevanje prirode. Samo u prvih pet meseci 2026. godine objavljena su otkrića potencijalnih biosignatura na Marsu, zatim otkrića desetak veoma udaljenih i minijaturnih galaksija u dalekom svemiru, a sve je kulminiralo dugo očekivanim slanjem ljudske posade u prelet daleke strane Meseca, u sklopu misije Artemis 2. Direktan prenos ovog leta koji je izvela četvoročlana posada astronauta pratilo je stotine miliona gledalaca širom Zemlje. Sa druge strane, politički akteri i institucije, kako državne tako i međudržavne agencije, iskazale su što nespremnost, što nevoljnost da pomognu održavanje ovog talasa velikih otkrića. U nekim svojim ekstremnim epilozima, kao što je nedavni predlog američke administracije, naučni budžet istraživačkih fondova preti da bude drastično umanjen. Kao posledica tog birokratskog haosa, mnoge velike misije, među njima i sletanje na Mesec Artemisa 3 planirano za 2027, ulaze u period ugroženosti i neizvesnosti. Kako je u nedavnom razgovoru na konferenciji u Toledu primetio jedan moj američki kolega, „astronomija danas, koliko je prebogata u idejama toliko je siromašna u svojoj stabilnosti. Politike ne mogu više da isprate način na koji razvijamo ovu nauku.“
U takvoj atmosferi isprepletanoj konstantnom napetošću i borbi za očuvanje neophodnih finansijskih resursa i nezavisnosti istraživačkih timova, sve nas je pozitivno iznenadila vest da je planirani svemirski teleskop Roman (Nancy Grace Roman Space Telescope) dobio zvanični datum lansiranja – 30. avgust 2026. To je čak sedam meseci ranije u odnosu na inicijalno predviđeni maj 2027, a razlog ovom „ubrzanju“ je taj što je Roman u potpunosti prošao sve rigorozne tehničke testove na vibracije i akustiku, neophodni uslov za sve velike svemirske opservatorije. Ova vest znači da će poslednjih dana avgusta fokus svetske naučne javnosti biti na Svemirskom centru „Džon F. Kenedi“ na Floridi, odakle bi raketa Falcon Heavy trebalo da u kosmos pošalje ovu svemirsku opservatoriju.
Do sada se u mejnstrim medijima svemirski teleskop Roman najčešće spominjao kao „naslednik Habl teleskopa“, ali suštinski on ima mnogo značajniju misiju. Pre nego što se osvrnemo na naučne ciljeve misije, važno je istaći njen dalekosežni istorijski i sociološki značaj. To nije samo novi teleskop, već prva velika NASA svemirska opservatorija koja nosi ime jedne žene, Nensi Grejs Roman (Nancy Grace Roman, 1925–2018), pionirke američke svemirske astronomije, prve direktorke astronomskih operacija NASA i osobe bez čije bi institucionalne upornosti Habl teleskop teško postao ono što je danas. Naime, Nensi Grejs Roman je davne 1960. godine postala prva direktorka astronomskih operacija u NASA, posebno zadužena za svemirske teleskope. Koliko je njena vizija bila dalekosežna, najbolje govori podatak da je pre više od 60 godina Nensi Roman sugerisala da bi daleke planete trebalo istraživati opservatorijama iz svemira, a ne sa Zemlje! Tvrdnja koja je u to vreme bila jednako revolucionarna i intrigantna, doživeće svoju realizaciju uz pomoć instrumenta koji će upravo poneti ime žene koja je obeležila jednu veliku epohu američke astronomije.
KAKO SE RAZVIJAO ROMAN?
Simbolika je utoliko veća što je sama misija (inicijalno započeta pod nazivom WFIRST, Wide Field Infrared Space Telescope) svrstana u najviši prioritet američke astronomske zajednice još u dekadnom planu za period 2010-ih. Drugim rečima, teleskop Roman je naučni projekat koji je sazrevao duže od 15 godina, prolazeći kroz etape velikih turbulencija i neizvesnosti. Sama činjenica da je poneo ime po ženi koja je još sedamdesetih godina prošlog veka postavila osnove onog što će kasnije postati Habl svemirski teleskop, ima dodatnu težinu – ona šalje poruku da se povećava vidljivost žena u nauci, ali i motiviše generacije devojčica da kao svoj životni poziv odaberu astronomska istraživanja. Sve je počelo gotovo slučajno. Te 2011. godine, NASA je bila sigurna da nekakva svemirska opservatorija mora uskoro da pomogne pomalo „ostarelom“ Hablu u pretraživanju velikih polja neba.
Međutim, nedostajala je jasna ideja kako da se to učini. Čitava procedura planiranja delovala je traljavo. Najpre se pojavio predlog o svemirskom teleskopu veličine ogledala od 1,4 metra, ali o konkretnom dizajnu nije postignut konsenzus.
Ono što je započeto sa jednostavnim modelom, razvilo se u veći teleskop sa tzv. antistigmatskim ogledalom od 2,4 metra, sačinjenim od tri zakrivljena ogledala koja omogućavaju široko polje posmatranja, a ujedno umanjuju efekat aberacije. Nije postojalo slaganje ni oko tačne lokacije na koju bi se ovakav teleskop poslao. Deo astronoma zagovarao je da Roman bude u geosinhronoj orbiti, blizu Zemlje.
Tako je bilo sve do 2016. godine, ali je na kraju prevladao predlog da bi mnogo optimalnija bila daleka tačka u halou između Sunca i Zemlje, poznata kao Druga Lagranžova tačka (L2) udaljena milion i po kilometara od naše planete. To je svojevrsno tiho predgrađe Zemlje, dovoljno udaljeno da teleskop ima stabilan pogled u duboki svemir i mirnije termalne uslove koji pogoduju infracrvenim kamerama, a ipak dovoljno blizu da sa Zemljom održava stalnu komunikaciju. U tom istom širem L2 regionu locirani su i Džejms Veb i Euklid, pa će se Roman pridružiti maloj floti najmoćnijih opservatorija moderne astronomije. Ukoliko lansiranje i faza kalibrisanja naučnih instrumenata prođu po planu, očekuje se da do leta 2027. godine Roman otpočne svoje naučne operacije. Ono što je važno u slučaju ove misije jeste da već znamo šta će biti najvažniji naučni ciljevi i posmatranja tokom prve godine funkcionisanja.
CILJ PRVI: DISTORZIJA SVETLA DALEKIH GALAKSIJA – NOVI UVID U TAMNU MATERIJU
Za ilustrovanje ovog naučnog cilja dovoljno je da pri sebi imamo čašu za vino i mapu dubokog polja galaksija (na primer, Hubble Deep Field) na mobilnom uređaju, ili u odštampanoj verziji. Laganim prevlačenjem „stopala“ vinske čaše preko mape prepune galaksija, videćemo kako se vrši distorzija njihovih oblika, galaksije postaju nalik iskrivljenim diskovima i svojevrsnim istopljenim kosmičkim palačinkama. Identičan efekat događa se kada se oblik galaksije deformiše nekim masivnim objektom u njenoj blizini. Često se takva interakcija odvija zbog neke druge masivne galaksije ili zvezde. Ali, šta ako se u neposrednoj blizini deformisanog tela ovakvi vidljivi objekti ne nalaze? To je, upravo, glavni strateški cilj ovog dela projekta teleskopa Roman – identifikovati hiljade galaksija čija je svetlost zakrivljena zbog gravitacije nevidljivog suseda. Drugim rečima, to je način kako da izučavamo raspored i efekte tamne materije u kosmosu. Sa svojom kamerom od 300 megapiksela, koja u jednoj ekspoziciji obuhvata nekoliko desetina puta veću površinu neba nego što je Habl u stanju da to učini, sa nekoliko puta većom osetljivošću od one koju ima teleskop Euklid, širokopojasni instrument (Wide Field Instrument; WFI) omogućiće nesvakidašnju identifikaciju galaksija u svemiru. Detekcija njihove svetlosti obavljaće se na talasnim dužinama karakterističnim za bliski infracrveni deo spektra, koji pokriva i Habl teleskop. Međutim, Roman teleskop ima jednu veliku prednost upravo zahvaljujući svom WFI instrumentu – on će samo u prvoj godini operacija snimiti identično velik i dubok deo neba, za koji je Habl teleskopu trebalo skoro 30 godina. Usled enormno velike pretrage objekata, Roman će biti prava fabrika podataka, jer očekujemo da količina informacija na dnevnom nivou bude nekoliko terabajta, što znači da će nakon pet godina operacija čovečanstvu iz svemira poslati informacije teške nekoliko petabajta (= milion gigabajta = oko milion filmova snimljenih u visokoj rezoluciji). Kada krenu da pristžu svi ti veliki podaci, astronomski timovi imaće lep, ali i kompleksan zadatak – da iz nepreglednog okeana signala izvuku fizičke karakteristike dalekih galaksija, zvezda, supernova i drugih kosmičkih fenomena. Očekuje se da nam podaci sa Romana omoguće najdetaljniju mapu demografije galaksija u različitim kosmičkim epohama – od njegove trenutne starosti, pa sve do vremena kada je bio na samom početku razvoja, 500 miliona godina nakon Velikog praska.
Roman će vršiti i važan zadatak u ispitivanju struktura naše galaksije. Jedan od tri tzv. legacy programa (svojevrsna zaostavština Roman misije čovečanstvu) ima zadatak da detaljnije istraži oblast našeg Mlečnog puta poznatu u astronomiji kao galaktički halo, ogromnu, retku i slabo osvetljenu oblast koja okružuje disk galaksije. U tom halou nalaze se stare zvezde, zvezdana jata i tragovi malih suseda-galaksija koje je Mlečni put tokom 13 milijardi godina svog života „progutao“. Zato je galaktički halo neka vrsta arheološkog izvora naše galaksije. Dok disk Mlečnog puta pokazuje kako aktivni deo galaksije živi danas, halo čuva tragove njenog detinjstva i burne prošlosti. Snimci i spektri prikupljeni teleskopom Roman tokom prve godine ovih operacija pomoći će nam da bolje razumemo da li je naša galaksija rasla mirno, ili kroz svojevrsni kosmički kanibalizam, kako se u astronomiji popularno nazivaju periodični ciklusi sudara i spajanja više galaksija u interakciji.
CILJ DRUGI: DIREKTNO SNIMANJE VANSOLARNIH PLANETA
Jedan od najuzbudljivijih, ujedno i najmanje intuitivnih zadataka teleskopa Roman biće direktno snimanje egzoplaneta. Kada kažemo „direktno“, mislimo na mnogo ambiciozniji pristup od klasičnog načina kojim tragamo za planetama oko drugih zvezda, kakve smo opisali u nekim od ranijih Orbitiranja.
Naime, postojanje dalekih vansolarnih planeta uočavamo po njihovom uticaju na zvezdu. Jedan je sićušno zatamnjenje koje se dešava kad planeta pređe ispred zvezdanog diska, a drugi je blago njihanje zvezde zbog gravitacije planete.
Iako su se pokazale kao izuzetno uspešne, ove metode nam isključivo potvrđuju prisustvo planete, ali nemaju mogućnost da detaljno odgonetnu njen sastav. Direktno snimanje je metod koji može da razdvoji svetlost same planete od zaslepljujućeg sjaja njene matične zvezde. Ovo je izuzetno težak zadatak jer je u poređenju sa zvezdom svetlost planete gotovo nevidlji- va, poput svetlosti koju bi maleni svitac emitovao ispred jakog reflektora. Čak su i svetlosti velikih gasovitih planetskih džinova nalik Jupiteru desetine miliona puta slabije od zvezde oko koje kruže. S obzirom na to da se planete na nebu nalaze veoma blizu svojih zvezda, teleskop ima težak zadatak da ih ne samo identifikuje, već i da optički razdvoji njihovu svetlost. U ovom segmentu Roman će napraviti važan iskorak za nauku, jer će u svemir poneti specijalni koronograf (Coronagraph Instrument; CGI), instrument nove generacije koji će redefinisati buduću eru direktnog snimanja egzoplaneta.
S obzirom da je sačinjen od gomile maski, prizmi, i savitljivih ogledalaca, CGI koronograf je u šali nazvan zvezdanim naočarama. U suštini, on funkcioniše kao komora koja stvara veštačko pomračenje, jer se unutar njega nalaze maske koje blokiraju najveći deo svetlosti zvezde, slično kao što Mesec zakloni Sunce tokom pomračenja, omogućavajući nam da vidimo bleđi oreol poznat kao Sunčeva korona. Kako se zvezdana svetlost rasipa, difraktuje i ostavlja optičke tragove koji mogu sakriti planetu, koronograf mora da koristi i deformabilna ogledala, čija se površina može podešavati sa izuzetnom preciznošću, kako bi se neželjeni talasi svetlosti poništili i kako bi se u slici stvorila „tamna zona“, u kojoj slaba planeta može da izroni iz okolnog bleštavila.
Ovo je posebno važno zato što su sadašnje generacije najvećih optičkih teleskopa na Zemlji, poput onih na Havajima ili u Čileu, ograničene efektima atmosfere, koja stalno treperi i deformiše sliku. Adaptivna optika donekle to popravlja, ali ne u potpunosti. Zbog tog selektivnog efekta, mi danas imamo uvid uglavnom u mlade i vrele vansolarne planete, koje zrače toplotu preostalu od svog formiranja i koje se nalaze relativno daleko od svojih zvezda, pa ih je lakše odvojiti od njihovog sjaja.
Ipak, za potpuno razumevanje vansolarnih planeta, neophodno je da dođemo u mogućnost da rutinski snimimo i onu manje poznatu grupaciju brojnijih, starijih i hladnijih planeta nalik Jupiteru, naročito ako se nalaze na udaljenostima sličnim Jupiterovoj orbiti u našem Sunčevom sistemu.
Roman bi trebalo da počne da popunjava baš tu prazninu u našem saznanju odmah nakon početka naučnih operacija. Cilj ovog dela projekta nije da samo odgovori na pitanje „da li postoji tačkica svetlosti pored zvezde“, već i da testira tehnologiju koja jednog dana treba da omogući da iz te tačkice izvučemo vredne fizičke informacije: koliko je masivna i udaljena planeta, koliko je udaljena od zvezde, kakva joj je atmosfera, da li oko sistema postoji prašinasti disk i da li takvi sistemi liče na naš Sunčev sistem. U tom smislu Roman je teleskop koji će premostiti dve epohe. Prva epoha, koju su oblikovali Kepler, TESS i brojni zemaljski spektrografi, pokazala nam je da su planete oko drugih zvezda pravilo, a ne izuzetak. Druga epoha, kojoj se približavamo, pokušaće da te planete detaljno posmatra kao članove jedne velike statističke grupe kosmičkih objekata. Ovakav pristup omogućiće nam da identifikujemo planete od samo nekoliko masa Meseca, uključujući i narastajuću populaciju slobodnolutajućih planeta koje su nedavno privukle veliku pažnju astronomske javnosti, i koje imaju mase tek nešto veće od Marsove. Romanov koronograf je jedna od prvih ozbiljnih proba te nove budućnosti astronomskih istraživanja. Iako se za vreme ove misije neće završiti definitivna potraga za nastanjivim planetama, ona će nam pokazati kako ta potraga treba da izgleda i dalje u budućnosti.
Konačno, ciljevi i strategije svemirske misije Roman tokom prvih pet godina planiranih operacija biće otvoreni i za predloge naučne javnosti. Prvo takvo takmičenje privuklo je više od hiljadu naučnih timova koji su komitetu NASA slali predloge svojih ideja. Samo mali deo njih dobiće priliku da te ideje i ostvari. Nema sumnje da će oni koji tu priliku budu dobili obaviti mnoga pionirska istraživanja koja će utabati put nekim novim generacijama astronoma. Sa dubljim pogledom u male objekte u dalekom svemiru, otpočeće nova etapa moderne nauke. Da parafraziramo kultnu strofu beogradskog benda Darkvud dab: „Roman pionir… odbrojavanje, počinje!“.