Gusto zbijene zvijezde i supermasivna crna rupa u središtu Mliječne staze uskoro će dobiti najdetaljniji pregled do danas. NASA-in svemirski teleskop Nancy Grace Roman tijekom svoje osnovne petogodišnje misije odradit će tri velika istraživanja, a jedno od njih, takozvani Galactic Bulge Time-Domain Survey, sustavno će pratiti zvijezde i planete u središnjem zadebljanju naše galaksije. Znanstvenici očekuju da će rezultati promijeniti razumijevanje tamne tvari, tamne energije i populacije egzoplaneta u Mliječnoj stazi.
Najopsežnije praćenje središta galaksije
Galactic Bulge Time-Domain Survey bit će usmjeren na galaktičko zadebljanje, gusto područje oko središta Mliječne staze. Roman će promatrati šest polja u tom području, jedno točno u centru i pet u neposrednoj blizini, i to svakih 12 minuta tijekom ukupno 438 dana promatranja. Ta će se kampanja podijeliti u šest “sezona” raspoređenih kroz pet godina, čime će se dobiti dug, neprekinut vremenski niz podataka.
Fokusirajući se toliko dugo na relativno mali dio neba, teleskop će moći pratiti promjene u sjaju i gibanjima stotina milijuna zvijezda te planeta koji oko njih kruže. Upravo taj vremenski aspekt – stalno ponavljanje mjerenja visokog ritma – omogućit će uočavanje kratkih bljeskova, sporih promjena i rijetkih događaja koji bi drukčije prošli nezapaženo. “Ovo će biti istraživanje s najvišom preciznošću, najbržim ritmom mjerenja i najduljom kontinuiranom bazom promatranja našeg galaktičkog zadebljanja, gdje se nalazi najveća gustoća zvijezda u Mliječnoj stazi”, kaže Jessie Christiansen s Caltecha/IPAC-a, koja je supredsjedala odborom za definiranje ovog istraživanja.
Romanova jezgra misije osmišljena je tako da tri velika istraživanja zajednički daju maksimalnu znanstvenu vrijednost: Galactic Bulge Time-Domain Survey usredotočen na središte galaksije, te High-Latitude Time-Domain Survey i High-Latitude Wide-Area Survey na udaljenije dijelove neba. Zajedno bi trebali donijeti ključne podatke o prirodi tamne energije i tamne tvari, ali i o raspodjeli planeta u različitim dijelovima Mliječne staze.
Popis egzoplaneta u Mliječnoj stazi
U potrazi za egzoplanetima Roman će koristiti tehniku gravitacijskog mikrolećenja. U takvom događaju svjetlost udaljene pozadinske zvijezde blago se izobliči i pojača kada ispred nje prođe drugi objekt, primjerice zvijezda s planetom. Gravitacija tog sustava “savija” prostor kroz koji svjetlost putuje i ponaša se poput povećala. Taj se pristup bitno razlikuje od tranzitne metode, koja bilježi kratka zatamnjenja zvijezde dok planet prolazi ispred nje.
Dosad je mikrolećenjem otkriveno nešto više od 200 egzoplaneta, dok je tranzitna metoda dala više od 4.000 otkrića od ukupno preko 6.000 potvrđenih planeta. Roman bi trebao dramatično promijeniti taj omjer: samo mikrolećenjem u ovom istraživanju znanstvenici očekuju detekciju više od tisuću novih egzoplaneta, što bi broj planeta otkrivenih tom metodom povećalo više od pet puta.
Prednost mikrolećenja je u tome što otkriva planete koji se nalaze daleko od svojih zvijezda i u planetarnim sustavima znatno udaljenijima od Zemlje od tipičnih “tranzitnih” ciljeva. Roman će biti dovoljno osjetljiv da vidi planete od unutarnjeg ruba nastanjive zone pa do vrlo velikih udaljenosti od matične zvijezde, uz širok raspon masa – od objekata manjih od Marsa do plinovitih divova usporedivih s Jupiterom i Saturnom. Moguće je da će popis uključiti i lutajuće planete koji nemaju matičnu zvijezdu, bilo da su se tako formirali ili su davno izbačeni iz svojih sustava.
“Po prvi put dobit ćemo cjelovitu sliku Zemlje i našeg Sunčevog sustava u širem kontekstu populacije egzoplaneta u Mliječnoj stazi”, ističe Christiansen. Još uvijek ne znamo koliko su doista česti planeti nalik Zemlji, a upravo bi novo istraživanje galaktičkog zadebljanja trebalo dati odgovor na to pitanje. Veliki uzorak planeta omogućit će statističku analizu: znanstvenici će tražiti obrasce u raspodjeli masa, udaljenosti i tipova zvijezda, što je ključno za razumijevanje nastanka i moguće nastanjivosti planetarnih sustava.
Više od planeta: crne rupe, divovi i promjenjive zvijezde
Zbog ogromne količine vremena posvećenog jednom dijelu neba, Galactic Bulge Time-Domain Survey neće koristiti samo stručnjaci za egzoplanete. Istraživanje je optimizirano da bilježi promjene sjaja različitih trajanja – od kratkih i brzih do dugoročnih trendova – pa će se isti skup podataka moći koristiti za proučavanje čitavog niza pojava.
“Postoji nevjerojatno bogata raznolikost znanosti koja se može raditi s ovakvim preciznim istraživanjem visokog ritma”, kaže Dan Huber sa Sveučilišta na Havajima, drugi supredsjedatelj istraživanja. Roman će omogućiti otkrivanje i karakterizaciju raznih planeta, crvenih divova, crnih rupa zvjezdane mase i drugih ostataka zvijezda. Na taj način astronomi mogu bolje razumjeti fiziku nastanka zvijezda, njihovu evoluciju i kraj života.
Zvijezde u zadebljanju i središtu naše galaksije ionako se razlikuju od onih u našem lokalnom susjedstvu i zasad su slabo istražene. “Podaci iz ovog istraživanja omogućit će nam da izmjerimo koliko su te zvijezde stare i kako se uklapaju u priču o nastanku Mliječne staze”, naglašava Huber. Kombinacija preciznog mjerenja sjaja kroz vrijeme i podataka o položaju i brzini tih zvijezda trebala bi dati novu sliku o tome kako se središnji dijelovi galaksije formirali i razvijali.
Golem skup podataka
Roman će tijekom istraživanja svakih 12 minuta bilježiti sjaj stotina milijuna zvijezda, stvarajući golem skup podataka koji će se obrađivati u Roman Science Support Centeru pri Caltech/IPAC-u u Pasadeni. Tamošnji će tim biti zadužen za visokorazinsku znanstvenu obradu podataka Galactic Bulge Time-Domain Survey-a, uključujući mikrolećenje egzoplaneta i širu podršku znanstvenoj zajednici. Sustavi za praćenje zvijezda već su automatizirani kako bi u podacima prepoznavali događaje mikrolećenja i druge promjenjive izvore.
To uključuje praćenje koliko se često mijenja sjaj pojedinih zvijezda te traženje znakova planeta koji mogu utjecati na svjetlost pozadinskih zvijezda tijekom mikrolećenja, kao i drugih vrsta varijabilnosti. Velik broj zvijezda i visoka učestalost mjerenja čine Romanov skup podataka idealnim za otkrivanje takvih događaja.
Svi Romanovi podaci bit će javno dostupni nakon kratkog razdoblja obrade, čime se otvara prostor za velik broj neovisnih analiza i neplaniranih otkrića. Misija je trenutačno planirana za lansiranje najkasnije do svibnja 2027., a tim je na putu da teleskop poleti već u jeseni 2026. godine.
Kada Roman krene prema svemiru, počet će i svojevrsno “vremensko snimanje” središta Mliječne staze. Iz jednog istraživanja znanstvenici će dobiti popis egzoplaneta, nove uvide u evoluciju zvijezda i crnih rupa te precizniju sliku o tome kako je nastajala naša galaksija, što bi moglo postati referentni skup podataka za proučavanje Mliječne staze u desetljećima koja dolaze
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.
