Zdjęcie w tle: NASA’s Goddard Space Flight Center
Stworzenie dobrej mapy nie jest prostym zadaniem, a gdy mowa o mapach obiektów kosmicznych, takich jak całe galaktyki, trudność nabiera wprost kosmicznej skali. Projekt stworzenia dokładnej mapy naszej galaktyki – Drogi Mlecznej – okazuje się nie lada wyzwaniem, wymagającym całego zespołu badaczy oraz specjalistycznego sprzętu. Sprzętu takiego jak kosmiczny teleskop Nancy Grace Roman – ten będący obecnie w fazie przygotowań teleskop dostarczy naukowcom nowych danych na temat krajobrazu Drogi Mlecznej.
Zaskakujący może być fakt, że obecnie nie dysponujemy dokładnymi obrazami przeciwnej do nas strony galaktyki. Przyczyną są chmury międzygwiezdnego pyłu, które są najgęstsze w centrum Drogi Mlecznej i utrudniają jej dokładne obserwacje. Z tego powodu współczesne wizualizacje Drogi Mlecznej opierają się na dwóch filarach: obserwacjach naszej galaktyki (które utrudnia pył) połączonych z obserwacjami innych galaktyk, o których wiemy, że są podobne do naszej.
Paradoksalnie obserwacje innych galaktyk są pod pewnymi względami prostsze od obserwacji Drogi Mlecznej! Powodem jest rozmiar obszaru, jaki nasza Galaktyka zajmuje na niebie. Podczas gdy odległe galaktyki sfotografować można dość szybko teleskopem o małym polu widzenia (ang. field of view), dokładne obserwacje Drogi Mlecznej muszą być przeprowadzone przez złożenie wielu (naprawdę wielu!) zdjęć jej fragmentów, co znacznie wydłuża czas obserwacji. Oczywiście nie powstrzymało to badaczy od podejmowania prób składania wielu takich zdjęć. Przykładem jest program Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE) teleskopu Spitzera, który przez dekadę wykonywał zdjęcia dysku Drogi Mlecznej.
Mapa Drogi Mlecznej wykonana przez teleskop Spitzera w ramach programu GLIMPSE.
Galactic Plane Survey, bo tak nazywa się wspomniany projekt stworzenia nowej mapy naszej galaktyki, jest jednym z głównych programów badawczych, które przeprowadzi teleskop Nancy Grace Roman (zwany też krótko: Roman). Obserwacje prowadzone będą w zakresie fal podczerwonych, a sfotografowany obszar nieba będzie obejmował niemal 700 stopni kwadratowych (taki obszar zajmuje około 3500 Księżyców widzianych z Ziemi). Te obserwacje będą możliwe dzięki dużym możliwościom technicznym teleskopu. Będzie on miał pole widzenia około 100 razy większe niż teleskop Hubble’a i wielokrotnie większe niż teleskop Spitzera. Teleskop Nancy Grace Roman pozwoli nam wykonywać zdjęcia ogromnych obszarów kosmosu wielokrotnie szybciej oraz dostarczy obrazów lepszej jakości niż jego poprzednicy.
Graficzne porównanie pól widzenia teleskopu Nancy Grace Roman i teleskopu Hubble’a.
Wybór fal podczerwonych do obserwacji nie jest przypadkowy. Dłuższe fale ulegają mniejszemu rozproszeniu podczas przechodzenia przez pył międzygwiezdny, co pozwoli na uzyskanie lepszej jakości obrazów.
Wizualizacja artystyczna fal o różnej długości przemieszczających się przez pył międzygwiezdny. Krótsze fale mają mniejsze szanse na przedostanie się przez pył kosmiczny.
Obserwacje wykonane przez teleskop Roman dostarczą nam również pośrednio informacji o samym pyle międzygwiezdnym. Ponieważ pył ten bardziej rozprasza krótsze fale, gwiazdy obserwowane przez warstwę pyłu wydają się nieco czerwieńsze niż są w rzeczywistości. Wiedząc jaki typ gwiazdy obserwujemy, potrafimy ocenić skalę tego „poczerwienienia”, a co za tym idzie – wywnioskować jak dużo pyłu znajduje się między nami a badaną gwiazdą. Łącząc te dane z miliardów gwiazd, jakie zostaną sfotografowane w ramach Galactic Plane Survey, otrzymamy nie tylko mapę gwiazd w galaktyce, ale również mapę rozkładu pyłu międzygwiezdnego w Drodze Mlecznej!
Roman pozwoli nam przekształcić artystyczne wizje Drogi Mlecznej w modele bardziej oparte na danych, powstałe dzięki trójwymiarowym mapom pyłu międzygwiezdnego.
– mówi Catherine Zucker, astrofizyk w Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian w Cambridge, Massachusetts.
Pył międzygwiezdny odgrywa ważną rolę w procesie narodzin nowych gwiazd. Powstają one z chmury pyłu międzygwiezdnego, która zapadła się w siebie pod działaniem siły grawitacji. Niekiedy w tym procesie powstaje również otaczający gwiazdę dysk protoplanetarny, z którego mogą uformować się planety. Informacja o rozkładzie pyłu w galaktyce jest więc kluczowa w badaniach ewolucji gwiazd i układów planetarnych.
Na start teleskopu Nancy Grace Roman przyjdzie nam poczekać co najmniej do jesieni 2026 roku. Kiedy to nastąpi, rozpocznie się ekscytujący projekt, dzięki któremu będziemy mogli lepiej zrozumieć naszą galaktykę. Dane uzyskane przez ten teleskop będą dostępne publicznie w Archiwum dla Teleskopów Kosmicznych im. Barbary Ann Mikulski (Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes, MAST).
Redakcja tekstu – Alicja Seliga
