Jedna misija teleskopa Roman mogla bi otkriti 100.000 kosmičkih eksplozija

Naučnici predviđaju da bi jedno od glavnih istraživanja predstojećim svemirskim teleskopom Nensi Grejs Roman moglo otkriti oko 100.000 svemirskih eksplozija, u rasponu od eksplodirajućih zvezda do hranjenja crnih rupa.

Roman bi čak mogao pronaći dokaze o nekima od prvih zvezda univerzuma, za koje se smatra da se potpuno samouništavaju bez ostavljanja tragova.

Preporučujemo

Kosmičke ekplozije daju informacije o nekima od najvećih misterija univerzuma. Jedna od njih je priroda tamne energije, misterioznog pritiska za koji se smatra da ubrzava širenje univerzuma.

„Ovo istraživanje će biti rudnik zlata za istraživanje tamne energije, umirućih zvezda, galaktičkih motora ili možda čak sasvim novih stvari koje ranije nismo videli“, kaže Bendžamin Rouz sa Univerziteta Bejlor u Teksasu.

Opservacioni program će skenirati isti veliki region kosmosa svakih pet dana tokom dve godine. Naučnici će spojiti opservacije kako bi napravili filmove koji otkrivaju sve vrste kosmičkih vatrometa.

Glavni među njima su eksplodirajuće zvezde. Istraživanje je uveliko usmereno na pronalaženje specijalne klase supernove – tip Ia. Ove zvezdane kataklizme omogućavaju naučnicima da mere kosmičke distance i prate širenje univerzuma pošto im je vrhunac otprilike na istom nivou intrinsičnog sjaja. Saznanje koliko brzo se univerzum proširio tokom različitih kosmičkih epoha daje informacije o tamnoj energiji.

Naučnici su u novoj studiji simulirali Romanovo istraživanje. Rezultati sugerišu da bi Roman mogao da vidi oko 27.000 supernova tipa Ia – oko 10 puta više nego sva ranija istraživanja zajedno.

Pored drastičnog povećanja ukupnog uzorka ovih supernova, Roman će pomeriti granice koliko daleko u prošlost možemo da ih vidimo. Dok se većina dosad detektovanih desila otprilike u periodu od prošlih osam milijardi godina, očekuje se da će Roman videti veliki broj njih u ranijoj istoriji univerzuma, uključujući više od hiljadu koje su eksplodirale pre više od 10 milijardi godina i možda desetine iz vremena pre čak 11,5 milijardi godina.

To znači da će Roman skoro sigurno postaviti novi rekord za najdalju supernovu tipa Ia, bitno proširujući naše viđenje ranog univerzuma i popunjavajući kritičan jaz u našem razumevanju evolucije kosmosa tokom vremena.

„To bi moglo ispuniti i praznine u našem razumevanju tamne energije“, kaže Rouz. „Sve je više dokaza da se tamna energija menja tokom vremena i Roman će nam pomoći da shvatimo tu promenu istražujući istoriju kosmosa na načine za koje drugi teleskopi nisu sposobni“.

Međutim, supernove tipa Ia biće skrivene u mnogo većem uzorku eksplodirajućih zvezda koje će Roman videti pošto počne sa naučnim operacijama 2027. godine. Procenjuje se da će Roman takođe videti oko 60.000 supernova usled kolapsa jezgra, kad masivna zvezda ostane bez goriva i uruši se pod sopstvenom težinom.

To je drugačije od tipa Ia, koji potiče iz binarnih zvezdanih sistema koji sadrže barem jednog belog patuljka – malo, vrelo jezgro preostalo od zvezde nalik Suncu – koji preuzima materijal od prateće zvezde. Supernove usled kolapsa jezgra nisu toliko korisne za izučavanje tamne energije kao tip Ia, ali njihovi signali izgledaju slično preko polovine kosmosa.

„Posmatrajući način na koji se sjaj nekog objekta menja tokom vremena i deleći ga u spektre – individualne boje sa obrascima koji daju informacije o objektu koji je emitovao svetlost – možemo razlikovati sve različite tipove bljeskova koje će Roman videti“, kaže Rebeka Haunsel sa Univerziteta Merilend-Baltimor, koja radi u Centru za svemirske letove „Godard“.

„Sa bazom podataka koju smo napravili, naučnici mogu trenirati algoritme mašinskog učenja da razlikuju različite tipove objekata i pretražuju bujicu Romanovih podataka kako bi ih pronašli“.

Tragajući za supernovama tipa Ia, Roman će sakupiti mnogo kosmičkih sporednih podataka, fenomena koji nisu korisni nekim naučnicima, ali će biti dragoceni drugima.

Skriveni dragulji

Zahvaljujući Romanovom velikom, dubokog viđenju svemira, naučnici kažu da će opservacije verovatno otkriti i vrlo retke i neuhvatljive fenomene, uključujući čak ređe zvezdane eksplozije i dezintegrišuće zvezde.

Foto: M. KORNMESSER / AFP / Profimedia

Nakon bliskog prilaska crnoj rupi, snažna gravitacija može da pocepa zvezdu u takozvanom događaju plimskog razaranja. Zvezdani ostaci se zagrevaju dok kruže oko crne rupe, proizvodeći sjaj koji astronomi mogu da vide preko velikih distanci prostor-vremena. Naučnici misle da će Roman otkriti 40 događaja plimskog razaranja, dajući šansu da se više sazna o fizici crnih rupa.

Takođe procenjuju da će Roman pronaći oko 90 supersjajnih supernova, koje mogu biti 100 puta sjajnije nego tipična supernova. One imaju jak efekat, ali naučnici nisu potpuno sigurni zašto. Pronalazak više njih pomoći će astronomima u odmeravanju različitih teorija.

Roman bi takođe mogao detektovati nekoliko kilonova, još ređih i silnijih. Ove eksplozije se dešavaju kad se sudare dve neutronske zvezde – ekstremno gusta jezgra preostala nakon eksplozija zvezda kao supernova. Zasad postoji samo jedna definitivna detekcija kilonove. Procena je da bi Roman mogao registrovati još pet.

To bi pomoglo astronomima da saznaju mnogo više o tim misterioznim događajima, možda uključujući i njihovu sudbinu. Naučnici nisu sigurni da li kilonove proizvode jednu neutronsku zvezdu, crnu rupu ili nešto potpuno drugačije.

Roman bi čak mogao detektovati detonacije nekih od prvih zvezda u univerzumu. Ti nuklearni kotlovi su bili džinovi, do više stotina puta masivniji od Sunca, neumrljani teškim elementima, koji se još nisu bili formirali.

Bile su toliko masivne da naučnici misle da su eksplodirale drugačije nego moderne masivne zvezde. Umesto dostizanja tačke kad bi se teška zvezda danas urušila, snažni gama-zraci unutar prvih zvezda možda su se pretvarali u parove materija-antimaterija (elektroni i pozitroni). To bi smanjivalo pritisak koji održava zvezde dok se ne uruše, samouništavajući se u eksplozijama toliko silnim da se smatra da ne ostavljaju nikakve tragove iza sebe.

Astronomi su zasad pronašli oko šest kandidata za te supernove „nestabilnih parova“, ali nijedan nije potvrđen. „Mislim da će Roman ostvariti prvu potvrđenu detekciju supernove nestabilnog para“, rekao je Rouz, a studija sugeriše da će pronaći više od 10. „One su neverovatno daleko i veoma retke, tako da je potreban teleskop koji može posmatrati veliki deo neba na nivou duboke ekspozicije u bliskom infracrvenom području, a to je Roman“.

Buduća simulacija bi mogla uključivati još više tipova kosmičkih bljeskova, poput varijabilnih zvezda i aktivnih galaksija. Drugi teleskopi bi mogli osmotriti retke fenomene i objekte koje Roman otkrije da bi ih videli u drugačijim talasnim dužinama svetlosti radi detaljnijeg proučavanja.

Roman će pronaći mnoštvo čudnih i čudesnih stvari u svemiru, uključujući neke na koje nismo čak ni pomislili, kaže Haunsel. Definitivno očekujemo neočekivano.

(Telegraf Nauka/NASA)