NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope zal enorme kosmische panorama's creëren, helpen ons vragen te beantwoorden over de evolutie van ons universum. Astronomen verwachten ook dat de missie duizenden planeten zal vinden met behulp van twee verschillende technieken, aangezien het een breed scala aan sterren in de Melkweg onderzoekt.

Roman zal deze potentiële nieuwe werelden lokaliseren, of exoplaneten, door de hoeveelheid licht van verre sterren in de loop van de tijd te volgen. In een techniek genaamd gravitationele microlensing, een piek in licht signaleert dat er een planeet aanwezig kan zijn. Anderzijds, als het licht van een ster periodiek dimt, het zou kunnen zijn omdat er een planeet is die het gezicht van een ster kruist terwijl deze een baan voltooit. Deze techniek wordt de transitmethode genoemd. Door deze twee methoden te gebruiken om nieuwe werelden te vinden, astronomen zullen een ongekend beeld geven van de samenstelling en rangschikking van planetenstelsels in onze melkweg.

Gepland voor lancering in het midden van de jaren 2020, Roman zal een van NASA's meest productieve planeetjagers zijn.

Het grote gezichtsveld van de missie, uitstekende resolutie, en ongelooflijke stabiliteit zal een uniek observatieplatform bieden voor het ontdekken van de kleine veranderingen in licht die nodig zijn om andere werelden te vinden via microlensing. Deze detectiemethode maakt gebruik van de zwaartekracht-lichtbuigende effecten van massieve objecten voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Het komt voor wanneer een voorgrondster, de lens, willekeurig uitgelijnd met een verre achtergrondster, de bron, gezien vanaf de aarde. Terwijl de sterren voortdrijven in hun banen rond de melkweg, de uitlijning verschuift in de loop van dagen tot weken, het veranderen van de schijnbare helderheid van de bronster. Het precieze patroon van deze veranderingen geeft astronomen aanwijzingen over de aard van de lensende ster op de voorgrond, inclusief de aanwezigheid van planeten eromheen.

Veel van de sterren waar Roman naar zal kijken voor het microlensonderzoek, bevatten mogelijk transiterende planeten.

"Microlens-gebeurtenissen zijn zeldzaam en treden snel op, dus je moet herhaaldelijk naar veel sterren kijken en helderheidsveranderingen nauwkeurig meten om ze te detecteren, " zei astrofysicus Benjamin Montet, een Scientia-docent aan de Universiteit van New South Wales in Sydney. "Dat zijn precies dezelfde dingen die je moet doen om transiterende planeten te vinden, dus door een robuust microlensonderzoek te maken, Roman zal ook een mooi transitonderzoek maken."

In een artikel uit 2017 Montet en zijn collega's toonden aan dat Roman - voorheen bekend als WFIRST - meer dan 100 kon vangen, 000 planeten passeren voor, of op doorreis, hun gastheer sterren. Periodiek dimmen als een planeet herhaaldelijk voor zijn ster passeert, levert een sterk bewijs van zijn aanwezigheid, iets wat astronomen doorgaans moeten bevestigen door middel van vervolgwaarnemingen.

De transitbenadering voor het vinden van exoplaneten is enorm succesvol geweest voor NASA's Kepler- en K2-missies, die ongeveer 2 hebben ontdekt, 800 bevestigde planeten tot nu toe, en wordt momenteel gebruikt door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Aangezien Roman planeten op grotere afstand zal vinden, zwakkere sterren, wetenschappers zullen vaak moeten vertrouwen op de uitgebreide dataset van de missie om de planeten te verifiëren. Bijvoorbeeld, Roman zou secundaire verduisteringen kunnen zien - kleine helderheidsdips wanneer een planetaire kandidaat achter zijn moederster passeert, die zou kunnen helpen zijn aanwezigheid te bevestigen.

De dubbele detectiemethoden van microlensing en transits vullen elkaar aan, waardoor Roman een gevarieerd scala aan planeten kon vinden. De transitmethode werkt het beste voor planeten die heel dicht bij hun ster draaien. Microlenzen, anderzijds, planeten kunnen detecteren die ver van hun gastheersterren draaien. Deze techniek kan ook zogenaamde schurkenplaneten vinden, die helemaal niet door de zwaartekracht aan een ster zijn gebonden. Deze werelden kunnen variëren van rotsachtige planeten kleiner dan Mars tot gasreuzen.

Ongeveer driekwart van de doorgaande planeten die Roman zal vinden, zijn naar verwachting gasreuzen zoals Jupiter en Saturnus. of ijsreuzen zoals Uranus en Neptunus. De meeste van de rest zullen waarschijnlijk planeten zijn die tussen de vier en acht keer zo massief zijn als de aarde, bekend als mini-Neptunes. Deze werelden zijn bijzonder interessant omdat er geen planeten zoals deze in ons zonnestelsel zijn.

Sommige van de door Rome veroverde werelden zullen naar verwachting binnen de bewoonbare zone van hun ster liggen, of het bereik van orbitale afstanden waar een planeet vloeibaar water op het oppervlak kan bevatten. De locatie van dit gebied varieert afhankelijk van hoe groot en heet de moederster is:hoe kleiner en koeler de ster, hoe dichter in de bewoonbare zone zal zijn. Roman's gevoeligheid voor infrarood licht maakt het een krachtig hulpmiddel voor het vinden van planeten rond deze zwakkere oranje sterren.

Roman zal ook verder van de aarde kijken dan eerdere planeetjachtmissies. Kepler's oorspronkelijke onderzoek volgde sterren op een gemiddelde afstand van ongeveer 2, 000 lichtjaar. Het zag een bescheiden deel van de hemel, in totaal ongeveer 115 vierkante graden. TESS scant bijna de hele lucht, het is echter bedoeld om werelden te vinden die dichter bij de aarde staan, met typische afstanden van ongeveer 150 lichtjaar. Roman zal zowel de microlensing- als transitdetectiemethoden gebruiken om planeten tot 26 te vinden, 000 lichtjaar verwijderd.

Het combineren van de resultaten van Roman's zoektochten naar microlenzen en reizende planeten zal helpen om een ​​completere planeettelling te krijgen door werelden met een breed scala aan afmetingen en banen te onthullen. De missie biedt de eerste mogelijkheid om grote aantallen transiterende planeten op duizenden lichtjaren afstand te vinden. astronomen helpen meer te weten te komen over de demografie van planeten in verschillende delen van de melkweg.

"Het feit dat we duizenden transiterende planeten kunnen detecteren door alleen maar naar microlensgegevens te kijken die al zijn verzameld, is opwindend, " zei co-auteur van de studie Jennifer Yee, een astrofysicus bij het Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian in Cambridge, Massachusetts. "Het is vrije wetenschap."