Das neue Observatorium wird in fünf Jahren drei Untersuchungen des Universums durchführen, obwohl es für eine mindestens doppelt so lange Betriebsdauer ausgelegt ist. Seine Daten könnten das grundlegende Verständnis der Wissenschaftler über den Kosmos verändern
Die NASA plant und entwickelt seit 16 Jahren das römische Weltraumteleskop.
Sind wir allein im Universum? Wie wird sich der Kosmos im Laufe der Zeit verändern – und letztendlich sein Ende finden? Die NASA hat gerade ein riesiges Observatorium ins Leben gerufen, um in den kommenden Jahren bei der Beantwortung dieser und weiterer Fragen zu helfen.
Am 30. August um 7:26 Uhr Eastern Time hob das Nancy Grace Roman Space Telescope auf einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete vom Kennedy Space Center in Florida ab. In den nächsten fünf Jahren wird es das Universum kartieren und seine Ausdehnung untersuchen, indem es nahegelegene Galaxien und unsere eigene Milchstraße im Auge behält und nach Exoplaneten, Sternen, Schwarzen Löchern und anderen Himmelsobjekten sucht.
„In gewisser Weise konnte ich nie glauben, dass dieser Moment tatsächlich eintreten würde, und er ist da und viel schöner, als ich erwartet hätte“, sagte Dominic Benford, Programmwissenschaftler des Roman Space Telescope im NASA-Hauptquartier, direkt nach dem Start während eines Livestreams. „Wir haben dies entwickelt, um der gesamten Menschheit emotional und wissenschaftlich wirkungsvolle Bilder zu liefern, und ich habe das Gefühl, dass uns das heute gelungen ist.“
Das Observatorium verließ die Erdoberfläche vor einem Hintergrund aus goldenem Licht, die Morgensonne stand tief am Himmel.
Römisches Weltraumteleskop und die Reise ins All
Das neue Teleskop wurde nach der 2018 verstorbenen ersten Astronomiechefin und weiblichen Führungskraft der NASA, Nancy Grace Roman, benannt. Sie wird oft als „Mutter des Hubble-Weltraumteleskops“ bezeichnet, da sie sich in den 1960er Jahren und darüber hinaus für weltraumgestützte astronomische Instrumente einsetzte.
Jetzt, nach 16 Jahren Planung und Entwicklung, ist das römische Weltraumteleskop ein 18.000 Pfund schweres Observatorium, das etwa 42 Fuß lang und 14 Fuß breit ist, was ungefähr der Größe eines Reisebusses entspricht. Ihr Hauptziel besteht darin, drei Umfragen durchzuführen, die dabei helfen sollen, Fragen zu Exoplaneten sowie zur Entwicklung und Struktur des Universums zu beantworten und die unter Mitwirkung der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft konzipiert wurden.
„Fast unabhängig von Ihrem wissenschaftlichen Interesse plant Roman wahrscheinlich bereits Beobachtungen“, sagte Julie McEnery, leitende Projektwissenschaftlerin des Roman Space Telescope am Goddard Space Flight Center der NASA, während einer Pressekonferenz am 29. Juli.
Für die Hauptdurchmusterung wird Roman etwa ein Achtel des gesamten Himmels kartieren und Daten von mehr als einer Milliarde Galaxien erfassen, sodass Forscher untersuchen können, wie diese und andere Strukturen gewachsen sind und sich entwickelt haben. Es wird auch messen, wie sich das Universum im Laufe der Zeit ausgedehnt hat, was dazu beitragen wird, Geheimnisse der Dunklen Materie, des unsichtbaren Stoffes, der wie kosmischer Klebstoff wirkt, und der Dunklen Energie, der Kraft, die vermutlich die beschleunigte Expansion des Universums vorantreibt, zu enthüllen.
Diese Beobachtungen seien jetzt besonders aufregend, da Astrophysiker im letzten Jahrzehnt begonnen hätten, Fehler im Standardmodell der Kosmologie zu vermuten, einem theoretischen Rahmen, der das Universum und seine Entwicklung beschreibt, sagte McEnery.
„Es gibt Hinweise darauf, dass die Verteilung der Materie, die Struktur der Materie im Universum, nicht ganz richtig ist, und es gibt sogar Hinweise darauf, dass die kosmologische Konstante, eine konstante Eigenschaft der Raumzeit, tatsächlich nicht konstant ist“, fügte sie hinzu. Mit römischen Daten „werden wir höchstwahrscheinlich zeigen, dass unser Standardmodell falsch ist, und uns auf den Weg bringen, herauszufinden, wie unser Universum wirklich funktioniert.“
Roman wird die Objekte für diese Vermessung mit seinem Wide Field Instrument etwa 17 Monate lang zeitweise im Auge behalten. Es handelt sich um eine 300-Megapixel-Kamera, die im Infrarotlicht mit der gleichen Empfindlichkeit und Schärfe wie Hubble sieht – aber mit einem mindestens 100-mal größeren Sichtfeld. Außerdem kann es den Himmel etwa 1.000 Mal schneller beobachten als das 36 Jahre alte Teleskop.
Zum Vergleich sagte McEnery: „Ein Monat Beobachtungen zur Vermessung unserer Milchstraße würde mit Hubble etwa ein Jahrhundert dauern.“
Eine weitere Untersuchung, die etwa sechs Monate dauern wird, wird Sternexplosionen – Supernovae – und andere helligkeitsverändernde Ereignisse in unserer Milchstraße untersuchen. Mithilfe dieser Ziele lässt sich messen, wie sich das Universum in der Vergangenheit ausgedehnt hat. Und die dritte Untersuchung, die etwa 15 Monate dauern soll, wird die Ansammlung von Sternen im Kern unserer Galaxie untersuchen, um nach möglichen Exoplaneten zu suchen.
Roman wird auch einen Koronographen testen, ein Instrument, das Sternenlicht blockieren und das schwache Licht sichtbar machen kann, das von umlaufenden Begleitern reflektiert wird, insbesondere von kleinen, kühlen Sternen und solchen, die sich in der Nähe ihrer Wirtssterne befinden. Das Gerät soll 100- bis 1.000-mal leistungsstärker sein als alle bisherigen weltraumgestützten Koronographen und wird zuvor entdeckte Exoplaneten untersuchen, um neue Details über sie aufzudecken. Sein Erfolg wäre der Schlüssel zum kommenden Habitable Worlds Observatory der NASA, das nach Lebenszeichen auf entfernten Himmelskörpern suchen wird.
Obwohl geplant ist, dass Roman alle drei Untersuchungen innerhalb eines fünfjährigen Hauptmissionszeitraums abschließen wird, wurde es für den Betrieb für weitere fünf Jahre gebaut. Die Entwicklung, der Start und der Betrieb des Observatoriums haben ein Gesamtbudget von etwa 4,3 Milliarden US-Dollar, und bisher blieben die Kosten einige Millionen US-Dollar unter den Erwartungen, sagte Benford während eines öffentlichen Vortrags am 6. August im NASA-Hauptquartier. Auch Romans Zeitplan sei dem Zeitplan mehrere Monate voraus, fügte er hinzu.
Wussten Sie? Als Ergänzung konzipiert
Roman wurde beauftragt, ergänzende Daten zu denen des Vera C. Rubin-Observatoriums zu erfassen, das im Juni mit seiner zehnjährigen Untersuchung des Nachthimmels von Chile aus begann. Rubin sieht im sichtbaren Licht, das blauer ist als das, was Roman sieht, und Roman wird eine bessere Auflösung haben als das bodengestützte Teleskop. McEnery von der NASA beschrieb sie als „Geschwister, die ein Leben voller Entdeckungen beginnen“.
Bevor das Observatorium jedoch die Geheimnisse des Universums kartieren kann, muss es sich seinem endgültigen Ziel etwa eine Million Meilen von der Erdoberfläche entfernt nähern, was etwas mehr als drei Monate dauern wird. Während dieser Reisezeit werden die Forscher Romans Instrumente kalibrieren und testen. An seinem Zielort, dem sogenannten zweiten Lagrange-Punkt, wird es zusammen mit dem James Webb-Weltraumteleskop das Universum beobachten.
Die ersten Bilder sollen im Dezember eintreffen. „Es könnte um Weihnachten herum sein, also ist das hoffentlich ein schönes Geschenk“, sagte Benford im Juni gegenüber Denise Chow von NBC News.
Dennoch wird Roman seinen Ruhepunkt noch nicht erreicht haben, wenn er seine ersten Beobachtungen sendet. „Es wird noch auf seiner Kreuzfahrt da draußen sein … bis es an diesem Punkt angekommen ist, werden es noch ein paar Wochen sein“, sagte Benford während des öffentlichen Vortrags. Allerdings wird das Observatorium weit genug von den Einflüssen von Sonne, Mond und Erde entfernt sein, um sich zu stabilisieren und mit der Aufnahme von Bildern zu beginnen.
Sobald Roman mit dem Sammeln von Vermessungsdaten beginnt, werden diese Informationen schnell in großen Mengen zur Erde übertragen.
„Wir sprechen davon, jeden Tag etwa ein Terabyte an Daten zur Erde zu senden. Das ist so, als würde man eine Million Songs von einer Million Meilen von der Erde zur Erde streamen“, sagte Jeremy Perkins, Integrations- und Testwissenschaftler des römischen Weltraumteleskops bei NASA Goddard, bei der Pressekonferenz.
Diese Beobachtungen werden sofort veröffentlicht, sodass Forscher, Lehrer und Wissenschaftsbegeisterte gleichermaßen Zugang haben.
„Ich bin wirklich begeistert davon, wie es unser Verständnis des Universums verändern wird“, sagte Jackie Townsend, Projektmanagerin für das römische Weltraumteleskop bei NASA Goddard, während der Pressekonferenz.
„Und dabei wird die nächste Dr. Nancy Grace Roman, die nächstes Jahr irgendwo in einem Klassenzimmer sitzt, unsere Daten studieren und hoffentlich den Wissenschaftsfieber anstecken und damit fortfahren, die Welt zu verändern.“
