Wetenschap
Het Romeinse team van NASA selecteert een onderzoek om de andere kant van ons sterrenstelsel in kaart te brengen
NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope-team heeft plannen aangekondigd voor een ongekend onderzoek naar het vlak van ons Melkwegstelsel. Het zal dieper in dit gebied kijken dan welk ander onderzoek dan ook, en meer sterren in onze Melkweg in kaart brengen dan alle eerdere waarnemingen bij elkaar.
"Er is een heel breed scala aan wetenschap dat we kunnen onderzoeken met dit soort onderzoek, van stervorming en evolutie tot stof tussen sterren en de dynamiek van het hart van de Melkweg", zegt Catherine Zucker, astrofysicus bij het Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian in Cambridge, Massachusetts, die co-auteur zijn van een witboek waarin enkele voordelen van een dergelijk observatieprogramma worden beschreven.
Een onderzoek naar galactische vlakken was de hoogst gerangschikte inzending na een oproep uit 2021 voor Romeinse onderzoeksideeën. Nu zal de wetenschappelijke gemeenschap samenwerken om het observatieprogramma te ontwerpen voorafgaand aan de lancering van Roman in mei 2027.
"Er zullen veel afwegingen zijn, omdat wetenschappers zullen moeten kiezen tussen bijvoorbeeld hoeveel gebied ze willen bestrijken en hoe volledig ze dat in kaart moeten brengen in alle verschillende mogelijke filters", zegt co-auteur Robert Benjamin, een astronoom bij de Universiteit van Wisconsin-Whitewater.
Hoewel de details van het onderzoek nog moeten worden bepaald, zeggen wetenschappers dat als het ongeveer 1.000 vierkante graden zou bestrijken – een gebied aan de hemel zo groot als 5.000 Volle Manen – het ruim 100 miljard kosmische objecten (voornamelijk sterren) zou kunnen onthullen.
"Dat zou vrij dicht bij een volledige telling van alle sterren in onze Melkweg komen, en het zou slechts ongeveer een maand duren", zegt Roberta Paladini, senior onderzoekswetenschapper bij Caltech/IPAC in Pasadena, Californië, en hoofd van het witboek. auteur. "Het zou tientallen jaren duren om zo'n groot deel van de hemel te observeren met de ruimtetelescopen Hubble of James Webb. Roman zal een onderzoeksmachine zijn."
Anatomie van de Melkweg
Observatoria met kleinere beelden van de ruimte hebben prachtige beelden opgeleverd van andere sterrenstelsels, waardoor complexe structuren zichtbaar zijn geworden. Maar het bestuderen van de anatomie van ons eigen sterrenstelsel is verrassend moeilijk. Het vlak van de Melkweg bestrijkt zo'n groot gebied aan de hemel dat het heel lang kan duren om het in detail te bestuderen. Astronomen moeten ook door dik stof turen dat verre sterrenlicht verduistert.
Hoewel we de omgeving van ons zonnestelsel goed hebben bestudeerd, zegt Zucker:"We hebben een zeer onvolledig beeld van hoe de andere helft van de Melkweg er buiten het galactische centrum uitziet."
Observatoria zoals de gepensioneerde Spitzer-ruimtetelescoop van NASA hebben grootschalige onderzoeken van het galactische vlak uitgevoerd in langere golflengten van licht en hebben enkele stervormingsgebieden aan de andere kant van de melkweg onthuld. Maar het kon geen fijne details oplossen zoals Roman dat kan.
"Spitzer stelde de vragen op die Roman kan oplossen", zei Benjamin.
Roman's combinatie van een groot gezichtsveld, scherpe resolutie en het vermogen om door stof heen te kijken, maakt het tot het ideale instrument om de Melkweg te bestuderen. En het zien van sterren in verschillende golflengten van licht – optisch en infrarood – zal astronomen helpen zaken als de temperatuur van de sterren te leren. Dat ene stukje informatie ontsluit veel meer gegevens, van het evolutionaire stadium en de samenstelling van de ster tot de helderheid en grootte ervan.
"We kunnen zeer gedetailleerde onderzoeken doen naar zaken als stervorming en de structuur van ons eigen sterrenstelsel, op een manier die we voor geen enkel ander sterrenstelsel kunnen doen", aldus Paladini.
Roman zal nieuwe inzichten bieden over de structuur van het centrale gebied dat bekend staat als de uitstulping, de 'balk' die zich erover uitstrekt, en de spiraalarmen die zich daaruit uitstrekken.
"We zullen feitelijk het 3D-beeld van de andere kant van de Melkweg herschrijven", zei Zucker.
Het scherpe zicht van Roman zal astronomen helpen individuele sterren te zien, zelfs in stellaire kraamkamers aan de andere kant van de Melkweg. Dat zal Roman helpen een enorme nieuwe catalogus van sterren te genereren, omdat het in staat zal zijn om 10 keer verder in kaart te brengen dan eerdere precisiekarteringen door de Gaia-ruimtemissie van ESA (de European Space Agency).
Gaia heeft meer dan 1 miljard sterren in 3D in kaart gebracht, grotendeels binnen een straal van ongeveer 10.000 lichtjaar. Roman zou tot wel 100 miljard sterren op 100.000 lichtjaar afstand of meer in kaart kunnen brengen (die zich uitstrekken tot aan de verste rand van onze Melkweg en daarbuiten).
De Galactic Plane Survey is Roman's eerste aangekondigde algemene astrofysica-onderzoek – een van de vele observatieprogramma's die Roman zal uitvoeren naast de drie kerngemeenschapsonderzoeken en de demonstratie van Coronagraph-technologie.
Minstens 25% van de vijfjarige primaire missie van Roman zal worden toegewezen aan algemene astrofysica-onderzoeken om wetenschap na te streven die niet kan worden gedaan met alleen de kerngegevens van de gemeenschapsenquête. Astronomen van over de hele wereld zullen de kans krijgen om Roman te gebruiken en baanbrekend onderzoek voor te stellen, waardoor de astronomische gemeenschap het volledige potentieel van Roman's capaciteiten kan benutten om buitengewone wetenschap uit te voeren.
Het werk is gepubliceerd op de arXiv preprint-server.