Új szimuláción látható, hogy hogyan tekeri majd vissza a NASA 2027-ben induló Nancy Grace Roman űrteleszkópja a kozmosz óráját, oly módon tárva fel a világegyetemünk fejlődését, ami eddig nem volt lehetséges. Hatalmas égterületek gyors feltérképezésével fog segíteni megérteni, hogyan vált az univerzumunk a kezdeti töltött részecskék óceánjából a ma látható bonyolult kozmikus hálózattá.

Aaron Yung, a kutatás vezetőjének elmondása szerint a Hubble és James Webb űrteleszkópok különböző csillagászati objektumok közeli és alapos vizsgálatára lettek tervezve, így, mondhatni, apró lyukakon keresztül kémlelik az univerzumot. A nagyobb skálájú kozmikus kérdések megoldásához viszont olyan távcsőre van szükség, ami jóval nagyobb látómezejűek. A Roman-űrteleszkópot pontosan erre tervezik. Az új űrteleszkóp nagy látómezejét a Hubble széles hullámhosszú érzékenységével és a Webb részletes elemzéseivel összekombinálva az eddigi legteljesebb képet nyerhetjük majd a világegyetemünkről.

Ebben a mélyűrt szimuláló animációban minden egyes pont egy egész galaxisnak felel meg. A három kis négyzet mutatja a Hubble látómezejét a szintetikus univerzum három területén. A Roman-űrteleszkóp gyorsan fel tudja majd mérni az animáción látható teljes égterületet, így a jóval nagyobb struktúrák is láthatóak lesznek. A nagy felbontású verzió itt érhető el. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center és A. Yung)

A fenti szimuláció az égbolt két négyzetfoknyi területét mutatja be, ami körülbelül a Földről látszó telihold méretének tízszerese; egy ekkora égrészen több mint ötmillió galaxis található. Az animációt alaposan ellenőrzött galaxiskeletkezési modellek alapján készítették olyan új, elképesztően hatékony technikával, amivel több tízmillió galaxist alig egy nap alatt le tudnak generálni (a megszokott módszerekkel ez akár évekig is eltarthatna). Mikor a Roman-űrteleszkóp megkezdi működését és beérkeznek a valós adatok, ezeket össze lehet majd vetni a szimulált eredményekkel, egyúttal ellenőrizve a galaxisfejlődésről alkotott modelleket. Így közelebb kerülünk a galaxisok keletkezését hajtó fizika, a sötét anyag és még sok más rejtély megfejtéséhez is. Az eredményeket az MNRAS tudományos folyóiratban publikálták.

Ezen a több millió szimulált galaxist ábrázoló képen látható a Hubble (fehér) és a Roman (sárga) űrtávcsövek látómezeje egymáshoz képest. A képen látható teljes égboltterület feltérképezése a Hubble-űrtávcsőnek körülbelül 85 évébe telne, míg a Roman-űrtávcső ezt 63 nap alatt fogja tudni teljesíteni. A nagyobb látómező és gyorsabb feltérképezésnek köszönhetően soha nem látott módon fogja feltárni a világegyetemünket. A kép nagy felbontású változata itt érhető el. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center és A. Yung)

A galaxisok és galaxishalmazok a megfigyelhető univerzum láthatatlan szálainak mentén csomósodnak össze. Ha elég nagy részét figyeljük meg ennek a ,,szövetnek”, akkor láthatóvá válik az univerzum pókháló-szerű, nagyskálás szerkezete, több százmillió fényév hosszú szálaival. A galaxisok főként ezeknek a filamentumoknak a találkozásainál vannak, a fénylő fonalak között hatalmas ,,kozmikus űrrel”. Így fest most a világegyetem. De, ha vissza tudnánk tekerni az univerzum kozmikus óráját, valami teljesen más tárulna a szemünk elé.

Az egymástól óriási távolságokra sodródott galaxisokban ritkásan szétszórt, óriási, forró csillagok helyett plazmatengerben (töltött részecskék) találnánk magunkat. Ez a primordiális ,,ősleves” szinte teljesen egységes volt, de szerencsénkre volt benne néhány aprócska csomósodás. Mivel ezek az apró csomók kissé sűrűbbek voltak a környezetüknél, a gravitációs vonzásuk is egy kicsivel nagyobb volt.

Több százmillió év leforgása alatt ezek a kis csomócskák egyre több anyagot gyűjtöttek maguk köré. Idővel elég nagyra nőttek ahhoz, hogy csillagokká alakuljanak, amiket aztán az univerzum láthatatlan szerkezetét alkotó sötét anyag gravitációja vonzott magához. Megszülettek az első galaxisok, amik egyre tovább fejlődtek, míg a mienkhez is hasonló bolygórendszerek is elkezdtek kialakulni. A Roman-űrteleszkóp szinte panorámának is beillő látómezejének köszönhetően belepillanthatunk az univerzum történetének különböző időpontjaiba, ezzel számos kérdésre keresve a választ; ilyen például, hogy sötét anyag halókat találtak a galaxisok körül, de nem sikerült még megmagyarázni, hogy hogyan jönnek ezek létre. A sötét anyag okozta gravitációs lencsehatást vizsgálva távolabbi objektumok esetén, a Roman-űrteleszkóp segít feltárni, hogyan változtak ezek a halo-k a világegyetem fejlődése során.

A szimulált univerzumot oldalról bemutató animáció, rajta minden pont egy a tömegével arányosan fényes galaxisnak felel meg. Az univerzum különböző időpontjaiban készített ,,szeletekből” összeilleszthető lesz, hogy hogyan fejlődött az univerzum a ma látható hálós szerkezetűvé. Az animáció nagy felbontású változata itt érhető el. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center és A. Yung)

Ilyen óriási kozmikus szerkezetek vizsgálatára más, jelenleg már működő űrtávcsövek nem praktikusak, mert több száz évig tartana elkészíteni a szükséges megfigyeléseket. A Roman-űrteleszkóp képes lesz ugyanolyan távolra ellátni, mint a Hubble Ultra Deep Field, de közben jóval nagyobb égterületet fed majd le. Emellett pedig egyfajta útmutató is lesz, hogy hová érdemes fordítani a Hubble és James Webb űrteleszkópokat.

Az új Roman-űrtávcső a Hubble-nél ezerszer gyorsabban lesz képes feltérképezni az égboltot. Ezt az űrteleszkóp strapabíró szerkezete, gyors forgathatósága és nagy látómezeje teszi majd lehetővé; így gyorsan tud majd ugrálni az egyik kozmikus célpontról a másikra. Amint megtalálta az új célpontját, a mozgással járó remegések hamar lecsillapodnak, mert a remegő alkatrészek, mint például a napelemek, le vannak fixálva. A Roman-űrteleszkóp évente körülbelül százezer fényképet fog készíteni, akkora területet feltérképezve ezzel, amekkora elkészítéséhez egy emberöltő sem lenne elegendő a Hubble vagy James Webb űrteleszkópokkal. A gigantikus látómezővel rendelkező új űrtávcső erejét a Hubble és James Webb erősségeivel egyesítve az asztrofizika legmélyrehatóbb rejtélyeire is választ találhatunk majd.

Forrás: NASA