NASA je odabrala svemirski teleskop PRIMA za sljedeću fazu razvoja, s planiranim lansiranjem 2033. godine. Opservatorij će proučavati daleko infracrveno zračenje, područje spektra u kojem astronomi mogu pratiti hladnu prašinu, nastanak planeta te razvoj galaksija i njihovih središnjih crnih rupa.
PRIMA je prva misija nove NASA-ine klase Probe Explorers. Po opsegu i troškovima ta se klasa nalazi između manjih istraživačkih misija i velikih opservatorija poput teleskopa James Webb. Ako dobije konačno odobrenje za provedbu, trošak samog projekta bit će ograničen na 1,2 milijarde dolara. U taj iznos nisu uključeni lansiranje i drugi troškovi izvan projekta.
Odluka, objavljena u NASA-inoj najavi, označava početak pripreme za gradnju. Misija ulazi u fazu B, tijekom koje se razrađuju preliminarni projekt i potrebne tehnologije. Prije prelaska u fazu provedbe NASA će provjeriti tehničku spremnost, troškove i izvedivost plana. Predviđeno trajanje znanstvenog rada u svemiru je pet godina.
Zašto astronomima treba daleko infracrveno svjetlo?
Svemir izgleda drukčije ovisno o tome na kojim ga valnim duljinama promatramo. Prašina može zakloniti zvijezde u vidljivom svjetlu, ali energiju koju upije ponovno zrači u infracrvenom području. Hladniji oblaci plina i prašine zato se mogu proučavati i ondje gdje optički teleskopi ne otkrivaju mnogo pojedinosti.
U molekularnim oblacima nastaju zvijezde, a oko mladih zvijezda oblikuju se diskovi iz kojih mogu nastati planeti. Proučavajući sastav i kretanje plina i prašine u tim diskovima, astronomi istražuju kako nastaju planetarni sustavi.
PRIMA će dopuniti mjerenja postojećih infracrvenih opservatorija i radioteleskopa. Webb je prilagođen kraćim infracrvenim valnim duljinama, dok će novi teleskop bilježiti slabo zračenje u dalekom infracrvenom području. Usporedba tih mjerenja omogućit će astronomima da prouče i toplije i hladnije dijelove istog objekta te preciznije odrede njegov sastav i prate promjene koje se u njemu događaju.
Vrijednost tog pristupa već je pokazao europski teleskop Herschel. Njegovi arhivski podaci i nakon završetka misije služe za istraživanje galaksija skrivenih u infracrvenim snimkama, čije je slabo zračenje teško uočiti drugim metodama.
Teleskop mora biti hladniji od objekata koje promatra
Prema opisu misije, PRIMA će imati primarno zrcalo promjera 1,8 metara, ohlađeno na približno 4,5 kelvina, odnosno oko −269 Celzijevih stupnjeva. Tako niska temperatura potrebna je jer i sam teleskop emitira toplinsko zračenje. Bez hlađenja ono bi otežavalo mjerenje slabih signala iz svemira.
Planirana su dva glavna instrumenta. FIRESS je spektrometar koji razdvaja zračenje prema valnim duljinama. Iz takvih podataka moguće je prepoznati kemijski sastav plina i pratiti njegovo kretanje. PRIMAger će snimati veća područja neba u više infracrvenih pojaseva te mjeriti polarizaciju zračenja, koja može pomoći u proučavanju magnetskih polja.
Instrumenti će zajedno mjeriti zračenje valnih duljina od približno 24 do 235 mikrometara. Caltech navodi da su za osjetljivost teleskopa posebno važni supravodljivi detektori koje su njegovi znanstvenici razvijali s NASA-inim Laboratorijem za mlazni pogon, JPL-om. Hlađenje i detektori trebaju omogućiti mjerenje mnogo slabijeg zračenja nego što su ga mogli zabilježiti prijašnji teleskopi u tom području spektra.
Od planetarnih atmosfera do razvoja galaksija
Znanstveni ciljevi obuhvaćaju nastanak planeta izvan Sunčeva sustava, razvoj njihovih atmosfera te podrijetlo vode. Mjerenja plina i prašine oko mladih zvijezda trebala bi pokazati kako se materijal iz kojeg nastaju planeti mijenja tijekom razvoja sustava. Proučavanje vode u tim područjima pomoći će u istraživanju njezina podrijetla na planetima poput Zemlje.
Na većim udaljenostima PRIMA će pratiti razvoj galaksija, njihovih crnih rupa te nakupljanje prašine i teških elemenata tijekom povijesti svemira. Posebno zanimljivi bit će tokovi molekularnog plina koje iz galaksija izbacuju intenzivno stvaranje zvijezda i aktivne crne rupe. Takvi tokovi mogu smanjiti količinu plina dostupnog za nastanak novih zvijezda.
JPL će upravljati misijom, a Caltechov centar IPAC obrađivat će podatke i održavati arhiv dostupan istraživačima. Prema sadašnjem planu, približno 75 posto vremena za opservacije bit će dostupno široj znanstvenoj zajednici. Istraživači će se za njega natjecati prijavom prijedloga istraživanja.
Nova klasa misija preporučena je u desetogodišnjem pregledu američkih astronomskih prioriteta iz 2020. godine. PRIMA je prvi odabrani projekt te klase, ali nastavlja mnogo stariji program Explorers, pokrenut satelitom Explorer 1 još 1958. godine. Prije odobrenja gradnje NASA će provjeriti može li projekt ispuniti tehničke zahtjeve te ostati unutar predviđenog proračuna i rokova.
