Teleskop Nancy Grace Roman

Roman po uvolnění od nosné rakety nemíří na běžnou oběžnou dráhu Země. Přibližně sedmdesát minut po startu má řízení převzít síť Deep Space Network a zhruba po hodině a třiadvaceti minutách začíná postupné rozvinutí solárních panelů a sluneční clony. V příštích dnech následuje vysokozisková anténa a kryt apertury; během asi tří měsíců pak tým ověří termální stabilitu, navádění, optiku a oba přístroje.

Pracovní dráha vede kolem oblasti Slunce–Země L2, asi 1,5 milionu kilometrů za Zemí ve směru od Slunce. Roman zde nebude stát v nehybném bodě: bude sledovat halo dráhu, která dovoluje držet Slunce, Zemi a Měsíc na stejné straně observatoře. To zjednodušuje stínění, napájení i stabilní tepelné prostředí pro infračervené pozorování.

Hlavním pracovním nástrojem je Wide Field Instrument (WFI), 300megapixelová infračervená kamera pro snímkování i bezštěrbinovou spektroskopii. Její zorné pole 0,281 čtverečního stupně je přinejmenším stokrát větší než u Hubbleova infračerveného přístroje při srovnatelně jemném rozlišení. To je klíč k vědě, která potřebuje nejen detail, ale také obrovské statistické soubory: slabé galaxie, proměnné hvězdy, gravitační čočky i planety odhalené mikročočkováním.

Romanova úloha je proto jiná než role Webbova teleskopu. Webb umí dlouho a velmi citlivě studovat vybrané cíle; Roman má rychleji zmapovat rozsáhlé plochy a vytipovat, kde jsou vzácné jevy nebo zajímavé cíle pro následná pozorování. Široký průzkum navíc zanechá datový archiv pro vědeckou komunitu, z něhož mohou vznikat objevy, které nebyly původně hlavním cílem mise.

Druhým přístrojem je Coronagraph Instrument. Není určen jako hlavní statistický průzkum, ale jako technologická demonstrace: má potlačit oslnění hvězdy tak přesně, aby v jejím bezprostředním okolí šlo zachytit slabé světlo exoplanety nebo prachového disku. Kombinuje precizní masky, deformovatelná zrcadla pro řízení čela vlny, citlivé detektory a vlastní systém měření a korekce chyb. Jeho význam spočívá i v tom, co naučí budoucí observatoře určené k přímému studiu planet podobných Zemi.

Objem dat je sám o sobě součástí návrhu mise. Roman má na Zemi odesílat přibližně 1,4 terabajtu za den; NASA uvádí technický objem asi 11 terabitů denně a přenosovou rychlost 250 až 500 Mb/s. To dovoluje zpracovat mimořádně velké snímky a spektra, ale také klade důraz na kalibraci, katalogizaci a veřejný archiv. Přehlídky nejsou jednorázový obrázek — jsou to opakovaná, časově označená měření, z nichž lze hledat změny i vzácné události.

Největší kosmologický cíl je ověřit, proč se rozpínání vesmíru zrychluje. Roman má měřit tři navzájem se doplňující projevy: vzdálenosti ke standardním svíčkám typu supernov Ia, růst velkorozměrové struktury přes slabé gravitační čočkování a rozložení galaxií v prostoru i čase. Shoda nebo rozdíl mezi těmito měřeními pomůže testovat, zda pozorovaný jev odpovídá temné energii, nebo zda naše teorie gravitace ve velkých měřítcích potřebuje úpravu.

V galaktické výduti bude Roman hledat exoplanety metodou gravitačního mikročočkování. Krátké, charakteristické zesílení světla vzdálené hvězdy může prozradit planetu i tehdy, když je malá, daleko od své hvězdy nebo obíhá hvězdu příliš slabou pro jiné metody. Spolu s koronografem tak Roman spojuje populační sčítání planet s cestou k přímému pozorování několika blízkých systémů.

Observatoř nyní čeká přelet, rozvinutí systémů, usazení do dráhy kolem oblasti L2 a přibližně tří měsíční uvádění do provozu. První vědecké snímky proto nelze čekat okamžitě po startu: před nimi musí tým prověřit elektrické systémy, tepelné podmínky, orientaci, optiku i kalibraci dvou přístrojů. Tento článek odděluje potvrzený stav po startu od plánovaných kroků, které teprve nastanou.