NASA je objavila planove za opsežno promatranje koje će omogućiti dosad najdetaljniji uvid u našu galaksiju, Mliječnu stazu. U okviru programa Galactic Plane Survey, svemirski teleskop Nancy Grace Roman tijekom ukupno 29 dana promatranja raspoređenih kroz prve dvije godine misije mapirat će desetke milijardi zvijezda i istražiti dosad slabo poznate strukture galaksije.
“Ovo istraživanje temeljito će promijeniti naše razumijevanje Mliječne staze”, izjavila je Julie McEnery, glavna znanstvenica misije Roman u NASA-inu Goddard Space Flight Centeru.
“Moći ćemo istražiti tajanstvenu udaljenu stranu naše galaksije i njezino gusto zvjezdano središte. Zbog širine i dubine ovog istraživanja, riječ je o pravoj znanstvenoj riznici.”
Galactic Plane Survey prvi je odabrani opći astrofizički pregled u okviru misije Roman. On je dio šireg niza promatračkih programa koji će se provoditi uz tri temeljna znanstvena pregleda i demonstraciju tehnologije koronografa. Najmanje 25 posto petogodišnje primarne misije rezervirano je za dodatne prijedloge znanstvenika iz cijelog svijeta, kako bi se u potpunosti iskoristile mogućnosti teleskopa. Lansiranje Romana planirano je najkasnije do svibnja 2027., a trenutačni raspored ostavlja mogućnost polijetanja već u jesen 2026.
Pogled kroz galaktičku prašinu
Dok je umirovljena letjelica Gaia Europske svemirske agencije u vidljivom dijelu spektra mapirala oko 2 milijarde zvijezda Mliječne staze, velik dio galaksije ostao je skriven iza gustih oblaka prašine. Roman će promatrati u infracrvenom području, što mu omogućuje da prodre kroz tu prepreku i otkrije strukture koje su dosad bile nevidljive.
“Zapanjuje me pomisao da ćemo po prvi put moći jasno vidjeti kroz najgušće dijelove naše galaksije i ozbiljno ih istražiti”, rekla je Rachel Street, viša znanstvenica u opservatoriju Las Cumbres u Santa Barbari u Kaliforniji i supredsjedateljica odbora koji je odabrao dizajn programa Galactic Plane Survey
Istraživanje će obuhvatiti gotovo 700 kvadratnih stupnjeva neba, područje usporedivo s površinom oko 3.500 punih Mjeseca, duž svijetlog pojasa Mliječne staze. Riječ je o pogledu na diskastu strukturu galaksije gledanu s ruba, u kojoj se nalazi većina njezinih zvijezda, plina i prašine. Očekuje se da će Roman mapirati do 20 milijardi zvijezda i ponovljenim opažanjima visoke razlučivosti mjeriti sitne pomake u njihovim položajima.
Rađanje, život i smrt zvijezda
Zvijezde nastaju unutar oblaka plina i prašine, a Roman će moći zaviriti u ta područja i promatrati milijune zvjezdanih zametaka. To uključuje tek rođene zvijezde još obavijene prašinom, mlade zvijezde s nestabilnim izbijanjima zračenja te sustave u kojima se možda već oblikuju planeti. Znanstvenici će proučavati stope nastanka zvijezda različitih masa i sastavljati vremenske nizove koji prikazuju njihovu evoluciju.
“Ovo istraživanje obuhvatit će toliko velik broj zvijezda u raznolikim okruženjima da ćemo zapravo uzorkovati svaku fazu zvjezdane evolucije”, istaknula je Street.
Promatranje zvijezda u ranim fazama razvoja pomoći će u razumijevanju sila koje ih oblikuju. Nastanak zvijezda može se opisati kao nadmetanje gravitacije, zračenja, magnetskih polja i turbulencije. Podaci Romana pokazat će kako te sile određuju hoće li se oblak plina urušiti u zvijezdu, u smeđeg patuljka koji je masivniji od planeta, ali nema dovoljno mase za pokretanje termonuklearnih reakcija, ili u nove planetarne svjetove.
Mnoge zvijezde rađaju se u velikim skupinama, poznatima kao otvoreni skupovi. Roman će proučavati gotovo 2.000 mladih, slabo vezanih otvorenih skupova kako bi se istražilo kako spiralni krakovi galaksije potiču stvaranje zvijezda. Istraživanje će obuhvatiti i desetke drevnih, gusto zbijenih kuglastih skupova u blizini galaktičkog središta, koji mogu pomoći u rekonstrukciji najranije povijesti Mliječne staze.
Usporedbom snimaka skupova raspoređenih po cijeloj galaksiji znanstvenici će moći proučavati utjecaj okoliša na kozmičkoj skali. Budući da zvijezde u istom skupu dijele sličnu starost, podrijetlo i kemijski sastav, takve analize omogućuju vrlo precizno izdvajanje utjecaja okoline.
Skriveni ostaci i galaktičko središte
Na kraju života zvijezde slične Suncu ostavljaju iza sebe bijele patuljke, dok masivnije zvijezde kolabiraju u neutronske zvijezde ili crne rupe. Roman će moći otkriti te nevidljive ostatke čak i kada su izolirani, koristeći se efektima koje stvaraju na zakrivljenost prostorvremena.
Svaki objekt s masom zakrivljuje strukturu svemira. Kada svjetlost udaljene zvijezde prolazi kroz gravitacijsko polje drugog objekta na putu prema Zemlji, njezina se putanja blago savija, a zvijezda se privremeno može učiniti sjajnijom. Taj se učinak naziva gravitacijsko mikrolećenje. Analizom takvih signala moguće je odrediti masu i veličinu inače nevidljivih objekata u prednjem planu.
Zasebni program, Romanov Galactic Bulge Time-Domain Survey, provodit će dubinska opažanja mikrolećenja na manjem području u samom središtu Mliječne staze. Galactic Plane Survey obuhvatit će šire područje središta galaksije uz češća ponavljanja opažanja u kraćem razdoblju, čime će se po prvi put dobiti cjelovit prikaz tog iznimno složenog galaktičkog okruženja.
Jasan pogled na središnju galaktičku prečku pomoći će u rasvjetljavanju njezina nastanka, a vremenski nizovi snimaka omogućit će proučavanje vrlo tijesnih binarnih sustava u završnim fazama života, u kojima bliske interakcije igraju ključnu ulogu.
“Kompaktni binarni sustavi posebno su zanimljivi jer predstavljaju prethodnike izvora gravitacijskih valova“, rekao je Robert Benjamin, gostujući profesor na Sveučilištu Wisconsin-Whitewater i supredsjedatelj odbora za odabir istraživanja. “Kada se neutronske zvijezde ili crne rupe spoje, sudar je toliko snažan da stvara valove u prostorvremenu. Znanstvenici žele bolje razumjeti putove koji vode do takvih spajanja.”
Ponovljena opažanja Romana omogućit će i praćenje zvijezda koje povremeno naglo povećavaju sjaj. Zemaljski pregledi bilježe tisuće takvih izbijanja, ali često ne mogu detektirati slabe, prašinom zaklonjene izvore. Roman će identificirati te objekte i snimiti visoko razlučive prikaze posljedica takvih događaja.
Neke zvijezde pulsiraju pravilnim ritmom, a brzina pulsiranja izravno je povezana s njihovom stvarnom svjetlinom. Usporedbom stvarne i prividne svjetline moguće je precizno mjeriti udaljenosti u galaksiji. Roman će otkriti takve promjenjive zvijezde na većim udaljenostima nego ikada prije i pratiti ih kroz vrijeme, čime će se dodatno poboljšati metode mjerenja kozmičkih razmjera.
“U kombinaciji s drugim opažanjima Mliječne staze, program Galactic Plane Survey omogućit će dosad najcjelovitiji prikaz naše galaksije”, zaključio je Benjamin.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
