Nancy Grace Roman

Astronomija je Nancy Grace Roman zanimala že v otroštvu. Kot enajstletna deklica je s svojimi sošolci ustanovila astronomski krožek, kjer so skupaj prebirali astronomske knjige. Kljub številnim preprekam in neodobravanju okolice, češ da to ni primerno za ženske, se je kasneje vpisala na študij astronomije in leta 1949 doktorirala na Univerzi v Chicagu. Hkrati je delovala tudi na observatorijih Yerkes in McDonald. S pomočjo svojih opazovanj je odkrila, da se je emisijski spekter zvezde AG Draconis s časom znatno spremenil (danes vemo, da gre za dvozvezdje orjakinje in bele pritlikavke). Kljub temu da ji je odkritje prineslo ugled v astronomski skupnosti, pa je postalo jasno, da na Čikaški univerzi kot ženska ne bo dobila profesorskega mesta.

Preusmerila se je v radijsko astronomijo in v Ameriškem pomorskem raziskovalnem laboratoriju postala vodja oddelka za mikrovalovno spektroskopijo. Hkrati je pridobila inženirske izkušnje, ki so bile kasneje ključne za njeno kariero. Leta 1959 se je namreč pridružila novoustanovljeni Nasi in postala vodja oddelka za astronomijo, kasneje pa je vodila tudi druge oddelke. Bila je prva ženska na vodstvenem položaju v Nasi.

Poleg tega, da je vodila program izdatne finančne podpore projektom astronoske skupnosti, je njena služba obsegala tudi načrtovanje programa satelitov in vesoljskih teleskopov. Eden izmed največjih izzivov in tudi dosežkov njene kariere je bila potrditev financiranja vesoljskega teleskopa Hubble v ameriškem kongresu. S tem si je v znanstveni skupnosti prislužila naziv "Hubblova mati". Kasneje je povedala, da je bil po njenem mnenju največji dosežek Hubblovega teleskopa potrditev obstoja temne energije. Hubblova opazovanja s podporo zemeljskih teleskopov so namreč prispevala k odkritju, da se vesolje širi pospešeno, in meritve razširila na večje rdeče premike. Za odkritje je bila leta 2011 podeljena nobelova nagrada za fiziko.

Umrla je leta 2018, kmalu zatem pa so po njej poimenovali novi vesoljski teleskop, namenjen raziskovanju temne energije.

Tridesetega avgusta letos so izstrelili vesoljski teleskop Nancy Grace Roman, ki je trenutno na poti v točko L2, kjer se bo decembra pridružil ostalim teleskopom, med drugim Evklidu in vesoljskemu teleskopu James Webb. Med potjo počasi že prižigajo njegove instrumente, z resnimi testiranji in umerjanji pa bodo pričeli, ko teleskop prispe do končne destinacije in se termično stabilizira in ohladi na približno -180 stopinj Celzija. To se bo zgodilo decembra, z znanstvenimi opazovanji pa bo pričel na začetku prihodnjega leta.

Na krovu ima dva instrumenta. Širokokotni instrument (WFI - Wide-field instrument) je tristomegapikselski infrardeči detektor, ki naenkrat zajame polje, stokrat večje od Hubblovega, in večje od navidezne velikosti polne Lune na nebu. Velika širina polja je značilna in ključna za teleskope, ki namesto opazovanj posameznih objektov pregledujejo čimvečji del neba in ustvarjajo velike kataloge. Čeprav je primarno zrcalo teleskopa Nancy Grace Roman tako veliko kot Hubblovo - v premeru meri 2,4 metra - pa mu bo njegova zasnova omogočala tisočkrat hitrejši pregled neba. S tem instrumentom bodo opravljali tako fotometrična kot tudi spektroskopska opazovanja.

Drugi instrument je zvezdni koronograf, s katerim bodo z zakrivanjem oddaljenih zvezd povzročali umetne mrke, ob tem pa v njihovi okolici iskali mlade eksoplanete in preučevali cirkumstelarne diske, v katerih nastajajo. Ta tehnika je sicer stara že več kot dvajset let, verjetno najbolj znan rezultat pa so disk in planeti okoli mlade zvezde Fomalhaut.

Teleskop Roman je komplementaren ostalim vesoljskim observatorijem. Medtem ko ima Hubble instrumente tako za ultravijolično, vidno in infrardečo svetlobo, so teleskopi JWST, Evklid, in sedaj še Roman, specializirani za opazovanje v bližnji infrardeči svetlobi. Tam so namreč najsvetlejše ne samo oddaljene galaksije, ki so pordečene zaradi kozmološkega rdečega premika, ampak tudi eksoplaneti in rjave pritlikavke. Medtem ko ima JWST bolj občutljive instrumente, ima zelo majhno vidno polje, Evklid pa je zasnovan za panoramski pregled neba z nekoliko manjšo občutljivostjo. Teleskop Roman je nekje vmes: tako oster kot Hubble, vendar bo pokril veliko večji del neba kot JWST, pri čemer bodo nekatera opazovanja ponovljena. Ponovitve so pomembne iz več razlogov, na primer za odkrivanje ekplozij oddaljenih supernov in ostalih tranzientnih pojavov, pa tudi za merjenje lastnih gibanj rjavih pritlikavk. Združeni katalogi vseh teleskopov bodo tako predstavljali neprecenljiv vir podatkov.

Glavni znanstveni cilji misije zajemajo različne teme, povezane s temno energijo, temno snovjo in eksoplaneti. Ponovljena opazovanja v smeri središčne zadebelitve naše Galaksije bodo zaznala številna mikrolečenja eksoplanetov, vključno s tistimi v coni naseljivosti in masami, manjšimi od Zemljine. Detekcija tisočih majhnih teles v našem Osončju, milijarde zvezd v naši in sosednjih galaksijah ter milijonov oddaljenih galaksij bo pomagala pri reševanju mnogih vprašanj s področja eksoplanetarnih znanosti, zvezdnih populacij, evolucije galaksij in kozmologije.

Z opazovanji šibkega gravitacijskega lečenja bo preučeval temno energijo in temno snov. Preko tega pojava namreč astronomi lahko preučujejo, kako se oblika oddaljenih galaksij popači, če se pred njimi nahaja temna snov. Ker bo Roman opazoval velik del neba, bo lahko ustvaril inventar barionske ("navadne") in temne snovi v milijonih galaksij. To bo astronomom pomagalo pri razumevanju, kako je temna snov vplivala na nastanek in evolucijo zvezd in galaksij skozi kozmični čas, hkrati pa bodo izluščili lastnosti delcev, ki sestavljajo temno snov, kar bo osnova za nadaljne eksperimente za direktno detekcijo na Zemlji.

S kartografiranjem oddaljenih galaksij in merjenjem njihovih rdečih premikov bodo astronomi preučevali, kako se je snov v vesolju skozi čas združevala v galaksije in jate galaksij. Vsi ti podatki bodo astronomom pomagali ugotoviti, kako se je širjenje vesolja spreminjalo skozi čas in ali se temna energija obnaša kot kozmološka konstanta.

Teleskop bo imel dva načina delovanja. V prvih petih letih bo večji del svojega časa namenil štirim pregledom neba (core community surveys), ki so jih zasnovale znanstvene skupnosti iz različnih raziskovalnih področij in ki bodo namenjeni glavnim znanstvenim ciljem. Preostali del časa pa bo sledil opazovalnim programom, ki so jih oz. jih še bodo predlagale posamezne raziskovalne skupine na javnih razpisih. Za razliko od ostalih observatorijev, kjer so podatki tipično prvo leto dostopni le avtorjem programov, pa bodo Romanova opazovanja takoj postala javna in tako na voljo celotni skupnosti. Prve podatke lahko pričakujemo že na začetku prihodnjega leta.

O Nancy Grace Roman in njenem vesoljskem teleskopu sva se pogovarjali v tej epizodi podkasta.

Viri, uporabljeni v članku:
Who is Nancy Grace Roman? (NASA)
Roman: Surveys and Programs (STScl)
Roman: Science Themes (STScl)
Roman: Core Community Surveys (NASA)

Naslovnica: LEGO Nancy Grace Roman in Hubblov vesoljski teleskop. Foto: Dunja Fabjan.