De Roman Space Telescope is een NASA ruimtetelescoop specifiek ontworpen om essentiële vragen op het gebied van donkere energie, exoplaneten en infrarode astrofysica op te lossen. De telescoop heeft een hoofdspiegel met een diameter van 2,4 meter (7,9 voet), even groot als de hoofdspiegel van de Hubble Space Telescope, en wordt uitgerust met twee instrumenten. Indien alles verloopt volgens planning moet de 4,1 ton zware ruimtetelescoop in 2027 in de ruimte gebracht worden met behulp van een Falcon Heavy raket van het ruimtevaartbedrijf SpaceX.
Waarom deze ruimtetelescoop?
De Nancy Grace Roman ruimtetelescoop, die in mei 2027 gelanceerd moet worden, zal de kosmos onthullen op een manier die nog nooit eerder mogelijk is geweest. Met een gezichtsveld dat minstens 100 keer groter is dan dat van Hubble, zal Roman de hemel 1000 keer sneller in kaart brengen dan Hubble dat kan, terwijl de gevoeligheid en infraroodresolutie vergelijkbaar blijven. Roman zal miljarden kosmische objecten bekijken om te onderzoeken hoe planeten, sterren en sterrenstelsels zich in de loop der tijd vormen en ontwikkelen. Dankzij het grote gezichtsveld van de missie kunnen nooit eerder vertoonde grote foto's van het heelal worden gemaakt, die astronomen zullen helpen bij het onderzoeken van enkele van de grootste mysteries van het heelal, zoals waarom de uitdijing van het heelal lijkt te versnellen. Een mogelijke verklaring voor deze versnelling is donkere energie, een onverklaarbare druk die op dit moment 68 procent van de totale inhoud van het heelal uitmaakt en die mogelijk is veranderd in de loop van de geschiedenis van het heelal. Een andere mogelijkheid is dat deze schijnbare kosmische versnelling wijst op het afbreken van Einsteins algemene relativiteitstheorie in grote delen van het heelal. De Roman Space Telescope heeft de mogelijkheid om beide ideeën te testen.
De Roman Space Telescope zal twee instrumenten hebben, het Wide Field Instrument en het Coronagraph Instrument technology demonstration. Het Wide Field Instrument zal een gezichtsveld hebben dat 100 keer groter is dan dat van het Hubble-instrument voor infrarood, waardoor meer van de hemel wordt vastgelegd met minder waarneemtijd. Als primair instrument zal het Wide Field Instrument in de loop van de missie het licht meten van een miljard sterrenstelsels. Het zal een microlensing-onderzoek van het binnenste van de Melkweg uitvoeren om ~2.600 exoplaneten te vinden. De demonstratie van het Coronagraph Instrument zal contrastrijke beeldvorming en spectroscopie van individuele exoplaneten in de buurt uitvoeren. De primaire missie van de Roman Space Telescope duurt 5 jaar, met een mogelijke verlenging van de missie met 5 jaar.
Wie was Nancy Grace Roman?
Nancy Grace Roman staat bekend als de “moeder van de Hubble ruimtetelescoop”. Ze werd geboren op 16 mei 1925 in Nashville, Tennessee, en overleed op 25 december 2018. Al op jonge leeftijd toonde Roman interesse in astronomie, en toen ze 11 jaar oud was organiseerde ze een club met haar klasgenoten in Reno, Nevada. In deze club leerden ze over sterrenbeelden en hemellichamen uit een boek. Op de middelbare school realiseerde Roman zich dat ze een passie had voor astronomie en dat ze dit wilde nastreven. Haar academische bekwaamheid werd benadrukt toen ze deelnam aan een versneld programma en in drie jaar afstudeerde aan de Western High School in Baltimore. In 1946 behaalde Roman haar Bachelor of Arts in astronomie aan het Swarthmore College in Pennsylvania. In die tijd werkte ze bij het Sproul Observatory. In 1949 behaalde ze haar Ph.D. aan de Universiteit van Chicago en bleef nog zes jaar aan de universiteit werken bij het Yerkes Observatorium en soms bij het McDonald Observatorium in Texas. In deze periode observeerde ze de ster AG Draconis en ontdekte dat het emissiespectrum van deze ster volledig was veranderd in vergelijking met eerdere waarnemingen. Deze ontdekking hielp haar te profileren binnen de astronomische gemeenschap.
Nancy Grace Roman - Foto: NASA
Als vrouw in de sterrenkunde stond Dr. Roman tijdens haar carrière voor veel uitdagingen. Van jongs af aan werd ze door haar omgeving ontmoedigd om de sterrenkunde in te gaan en tijdens haar studie worstelde ze met de mannelijke dominantie van het vakgebied en de rollen die als passend voor vrouwen werden gezien. Tijdens haar tijd aan de Universiteit van Chicago werd het duidelijk dat ze vanwege haar geslacht geen vaste aanstelling zou krijgen en daarom vertrok ze. Nadat ze de Universiteit van Chicago had verlaten, ging ze van 1955-1959 werken bij het Naval Research Laboratory (NRL), waar ze zich op het nieuwe terrein van de radioastronomie begaf. Gedurende haar tijd bij NRL gebruikte ze niet-thermische radiobronspectra en voerde ze geodetisch werk uit. Binnen dit programma werd ze hoofd van de microgolfspectroscopiesectie. Haar ervaringen bij NRL hielpen haar om zich aan te passen aan een technische omgeving, wat essentieel werd in haar toekomstige carrière. Toen ze een lezing van Harold Urey bijwoonde, werd Dr. Roman benaderd door Jack Clark die vroeg of ze iemand kende die geïnteresseerd zou kunnen zijn in het opzetten van een programma voor astronomie vanuit de ruimte bij NASA. Dr. Roman vatte dit verzoek van Clark op als een uitnodiging om te solliciteren en begin 1959, zes maanden nadat NASA was opgericht, kwam ze bij het team. Dr. Roman was de eerste vrouwelijke leidinggevende bij NASA en werd het eerste hoofd astronomie. Ze bekleedde verschillende andere functies bij NASA, waaronder hoofd astronomie en zonnefysica en hoofd astronomie en relativiteit. Onderdeel van de baan van Dr. Roman was het plannen van een programma van satellieten en raketten. Ze beheerde ook een belangrijk subsidieprogramma om de astronomische gemeenschap te ondersteunen. Een van de grootste uitdagingen in haar carrière was om de Hubble ruimtetelescoop goedgekeurd te krijgen door het Amerikaanse Congres. Door haar werk voor deze missie werd ze door haar collega's “de moeder van Hubble” genoemd, met name door Edward J. Weiler, haar opvolger bij NASA als hoofd astronomie na haar pensionering in 1979.
Hoe groot is de Roman Space Telescope?
Roman wordt meer dan 12,7 meter lang, ongeveer de lengte van een oplegger van een vrachtwagen, en meer dan 4,4 meter breed wanneer hij volledig is uitgeklapt. Zijn primaire spiegel heeft een diameter van 2,4 meter (7,9 voet), even groot als de primaire spiegel van de Hubble ruimtetelescoop. De gevoeligheid en resolutie zijn vergelijkbaar met die van de Hubble, maar het gezichtsveld is 100 keer zo groot. En hij weegt 80% minder dan de primaire spiegel van de Hubble-telescoop.
Wide Field Instrument
Om meer te weten te komen over donkere energie, zal Roman zijn krachtige 2,4-meter spiegel en Wide Field Instrument gebruiken om twee dingen te doen: in kaart brengen hoe materie is gestructureerd en verdeeld over de kosmos en meten hoe het heelal in de loop der tijd is uitgedijd. Daarbij zal de missie sterrenstelsels bestuderen door de kosmische tijd heen, van het heden tot toen het heelal nog maar een half miljard jaar oud was, oftewel ongeveer 4 procent van de huidige leeftijd. Roman zal dit doen door middel van meerdere waarnemingsstrategieën, waaronder het onderzoeken van exploderende sterren, supernovae genaamd, en clusters van sterrenstelsels, en het in kaart brengen van de verdeling van sterrenstelsels in drie dimensies. Het meten van de helderheid en afstanden van supernovae leverde het eerste bewijs voor de aanwezigheid van donkere energie. Roman zal deze onderzoeken uitbreiden naar grotere afstanden om te meten hoe de invloed van donkere energie in de loop van de tijd is toegenomen.
Roman zal de precieze afstanden tot clusters van sterrenstelsels meten om in kaart te brengen hoe ze in de loop van de tijd zijn gegroeid. De missie zal ook de afstanden van miljoenen sterrenstelsels bepalen door te meten hoe hun licht roder wordt op grotere afstanden, een fenomeen dat roodverschuiving wordt genoemd. Hoe verder weg een sterrenstelsel is, hoe roder het licht lijkt als we het zien. Door de 3D-posities van sterrenstelsels in kaart te brengen, kunnen astronomen meten hoe de verdeling van sterrenstelsels in de loop van de tijd is veranderd, wat een andere maat is voor de invloed die donkere energie op de kosmos heeft gehad. Met het Wide Field Instrument kan Roman ook de materie in honderden miljoenen verre sterrenstelsels meten door middel van een fenomeen dat wordt gedicteerd door Einsteins relativiteitstheorie. Massieve objecten zoals sterrenstelsels krommen de ruimtetijd op een manier die het licht dat in hun buurt valt afbuigt, waardoor een vervormd, vergroot beeld ontstaat van verre sterrenstelsels erachter. Door gebruik te maken van dit vergrootglaseffect, dat zwakke gravitationele lensing wordt genoemd, zal Roman een breed beeld schetsen van hoe materie in het heelal is gestructureerd, waardoor wetenschappers de natuurkunde die ten grondslag ligt aan de assemblage ervan aan een ultieme test kunnen onderwerpen.
Coronagraph Instrument
De Roman Space Telescope zal ook een Coronagraph-instrument bevatten dat is ontworpen om de technologie te demonstreren waarmee exoplaneten direct kunnen worden afgebeeld door het licht van een ster te blokkeren, waardoor de veel zwakkere planeten kunnen worden waargenomen. Roman zal dienen als een belangrijk instrument voor de wetenschappelijke gemeenschap via het General Investigator-programma. Alle gegevens van Roman zullen direct na verwerking en levering aan het archief publiekelijk beschikbaar zijn. Door voorstellen in te dienen via het competitieve programma kunnen wetenschappers van over de hele wereld het observatorium gebruiken om de kosmos op hun eigen manier te bestuderen, van de dichtstbijzijnde exoplaneten tot clusters van verre sterrenstelsels. Door baanbrekend werk te verrichten met een reeks innovatieve technologieën zal de Roman Space Telescope dienen als een multifunctionele missie die een totaalbeeld van het heelal zal geven en ons zal helpen een aantal van de meest diepgaande vragen in de astrofysica te beantwoorden, zoals hoe het heelal zich heeft ontwikkeld tot wat we vandaag de dag zien en wat zijn uiteindelijke lot zou kunnen zijn.
Wie bouwt en beheert deze nieuwe ruimtetelescoop?
De Nancy Grace Roman Space Telescope wordt beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, met medewerking van NASA's Jet Propulsion Laboratory en Caltech/IPAC in Zuid-Californië, het Space Telescope Science Institute in Baltimore en een wetenschapsteam bestaande uit wetenschappers van verschillende onderzoeksinstellingen. De belangrijkste industriële partners zijn Ball Aerospace and Technologies Corporation in Boulder, Colorado, L3Harris Technologies in Melbourne, Florida, en Teledyne Scientific & Imaging in Thousand Oaks, Californië.
Bron: NASA
