Nova studija potvrđuje da će NASA-in budući svemirski teleskop Nancy Grace Roman moći precizno mjeriti oscilacije zvijezda u središtu naše galaksije, i to bez dodatnih instrumenata ili posebnih promatračkih kampanja. Rezultati pokazuju da će teleskop, tijekom svojeg osnovnog istraživanja galaktičke izbočine, prikupiti informacije koje omogućuju astroseizmička mjerenja za više od 300 000 zvijezda. Rad je objavljen u časopisu The Astrophysical Journal.
Zvijezde proizvode valove uzrokovane turbulentnim procesima, što dovodi do malih promjena ukupne svjetline. Astroseizmologija iz tih promjena određuje starost, masu i veličinu zvijezda. NASA-in teleskop Kepler pratio je takve oscilacije i prikupio podatke za oko 16 000 zvijezda prije završetka misije 2018.
Istraživači su Keplerove podatke prilagodili očekivanoj kvaliteti mjerenja teleskopa Nancy Grace Roman. Povećali su učestalost uzorkovanja i promijenili valni raspon kako bi podaci odgovarali instrumentima nove misije, a zatim izračunali vjerojatnosti detekcije. Rezultat je bio jasan: Roman će moći pouzdano mjeriti oscilacije crvenih divova.
Teleskop će u sklopu Galactic Bulge Time-Domain Survey programa promatrati središte Mliječne staze u razmaku od 12 minuta, tijekom šest promatračkih ciklusa od po 70,5 dana. Takav ritam posebno je pogodan za zvijezde na grani crvenih divova i u crvenom skupu, čija se oscilacijska razdoblja protežu od nekoliko sati do nekoliko dana.
“Astroseizmologija s teleskopom Nancy Grace Roman moguća je bez ikakvih posebnih zahtjeva prema misiji,” rekao je Marc Pinsonneault sa Sveučilišta Ohio State. “Misija je dizajnirana za napredna istraživanja egzoplaneta, ali pružit će iznimno bogate podatke i za druga područja astronomije.”
Više od 300 000 mogućih oscilacijskih detekcija
Nakon što su izračunali vjerojatnosti detekcije, istraživači su ih primijenili na model Mliječne staze i na predložena promatračka polja u galaktičkoj izbočini. Prve procjene dale su najmanje 290 000 zvijezda s mjerljivim oscilacijama, od čega 185 000 u samoj izbočini.
“Naš donji prag bio je 290 000 objekata, ali kad je potvrđeno da će promatrački ritam biti 12 minuta, broj se penje iznad 300 000,” rekao je Trevor Weiss sa Sveučilišta California State u Long Beachu. “To bi bio najveći astroseizmički skup podataka ikad prikupljen.”
Ovi podaci izravno pomažu istraživanju egzoplaneta, jer teleskop Nancy Grace Roman traži planete metodom mikroleće. Poznavanje starosti i metalnosti zvijezda domaćina ključno je za razumijevanje izgleda i razvoja otkrivenih planeta.
“Bit će teško pojedinačno odrediti starosti i sadržaj teških elemenata zvijezda čiji će se planeti otkriti mikrolećom,” rekao je Pinsonneault.
“Naš rad daje statistički okvir tipičnih starosti i tipičnih kemijskih sastava, što omogućuje pravilno tumačenje Romanovih mjerenja.”
Asteroseizmologija bi mogla dati i nove informacije o nastanku galaktičke izbočine. “Izbočina je vidljiva samo u infracrvenoj svjetlosti zbog guste prašine, pa zapravo ne znamo koje se populacije tamo nalaze. Mogu nas dočekati iznenađujući kemijski obrasci ili čak skupine mladih zvijezda. Teleskop će otvoriti potpuno novu sliku središta galaksije,” kaže Pinsonneault.
Tim već priprema katalog ciljeva koji će se koristiti za provjeru performansi teleskopa odmah nakon lansiranja. Noah Downing sa Sveučilišta Ohio State naglasio je i ljudski aspekt projekta: “Tisuće ljudi rade na teleskopu Nancy Grace Roman. Uzbudljivo je vidjeti koliko se znanstvenih mogućnosti otvara čak i prije lansiranja, a još više ih dolazi kad misija započne s prikupljanjem podataka.”
NASA planira lansiranje najkasnije do svibnja 2027., dok je moguće i ranije polijetanje u jesen 2026.
