Στις 30 Αυγούστου, η NASA εκτόξευσε το νέο της κορυφαίο διαστημικό παρατηρητήριο, το Nancy Grace Roman Space Telescope. Πρόκειται για ένα εντυπωσιακό επίτευγμα τεχνολογίας: έχει περίπου το ίδιο μέγεθος με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, αλλά πολύ ευρύτερο πεδίο θέασης.

Στη διάρκεια της πενταετούς κύριας αποστολής του, το Roman αναμένεται να παρατηρήσει περίπου το 12% του ουρανού με εξαιρετική λεπτομέρεια, κοιτάζοντας στα πιο μακρινά σημεία του σύμπαντος. Δεν ακούγεται πολύ, όμως αποτελεί τεράστιο άλμα σε σχέση με τα προηγούμενα τηλεσκόπια. Το Hubble παρατήρησε μόλις το 0,1% του ουρανού σε 35 χρόνια.

Αυτό το ευρύτερο πεδίο θα επιτρέψει στο Roman να καταγράφει κοσμικά φαινόμενα καθώς εξελίσσονται σε πραγματικό χρόνο και να παρατηρεί μια εντυπωσιακή ποικιλία τόσο νέων όσο και ήδη γνωστών αντικειμένων στο διάστημα. Το πιο σημαντικό όμως θα είναι όσα μπορεί να προσφέρει στις μελέτες για τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, αυτή την αινιγματική «ύλη» που συνθέτει περίπου το 95% του σύμπαντος.

Οι έμμεσες παρατηρήσεις μάς δείχνουν ότι και τα δύο αυτά άγνωστα στοιχεία του κόσμου υπάρχουν, όμως γνωρίζουμε ελάχιστα ή τίποτα για το τι πραγματικά είναι και πώς λειτουργούν. Το Roman ίσως είναι το κλειδί που θα ξεκλειδώσει επιτέλους ορισμένα από τα μυστήριά τους.

Η ισχυρή κάμερα των 300 megapixel του Roman ενεργοποιήθηκε δύο εβδομάδες μετά την εκτόξευση, ανοίγοντας τα «μάτια» του τηλεσκοπίου στο σύμπαν στο πλαίσιο της διαδικασίας δοκιμών και ελέγχου. Τα πρώτα φωτόνια από το φως των άστρων που κατέγραψε δημιούργησαν θολούς πράσινους κύκλους, ένα πεδίο με εκτός εστίασης άστρα.

Η Kristen McQuinn, καθηγήτρια στο Rutgers University στο Νιου Τζέρσεϊ και επικεφαλής του γραφείου αποστολής του Nancy Grace Roman Space Telescope στο Space Telescope Science Institute, λέει ότι αυτό είναι μόνο η αρχή. Τα επόμενα βήματα είναι να εστιάσει η κάμερα, να ενεργοποιηθούν τα συστήματα καθοδήγησης και να φανεί τι θα μας μάθει αυτό το νέο παρατηρητήριο για το σύμπαν.

Leah Crane: Πρώτα απ’ όλα, πώς ήταν να δείτε επιτέλους την πρώτη εικόνα;

Kristen McQuinn: Ήταν εξαιρετικά έντονο. Οι ομάδες βρίσκονται σε υπηρεσία 24 ώρες το 24ωρο, οπότε υπάρχουν πολλοί άνθρωποι σε βάρδιες όλο το εικοσιτετράωρο. Αυτές οι πρώτες εικόνες τραβήχτηκαν μέσα στη νύχτα, αλλά η προετοιμασία μέχρι εκεί είχε πάει απίστευτα καλά. Όλοι μας είμαστε κάπως στα ύψη. Για τη δοκιμαστική εικόνα, το τηλεσκόπιο δεν είχε ακόμη εστιαστεί και επίσης δεν είχε ακόμη καθοδήγηση. Το τηλεσκόπιο είναι αρκετά σταθερό όταν το στρέφεις σε κάτι, αλλά μπορεί να αποκλίνει λίγο. Η δοκιμαστική εικόνα δεν είχε καθοδήγηση και ήταν εκτός εστίασης, κι όμως η εικόνα είναι πραγματικά εντυπωσιακή. Η έλλειψη εστίασης δεν είναι μεγαλύτερη από όση περιμέναμε μετά την εκτόξευση και όλες τις καταπονήσεις που συνεπάγεται η εκτόξευση ενός τηλεσκοπίου στο διάστημα: αυτό μας δείχνει ότι είμαστε σε πολύ καλή κατάσταση. Η εικόνα είναι γεμάτη υποσχέσεις. Όλοι είναι ενθουσιασμένοι.

Συνήθως, όταν αποκτούμε ένα μεγάλο νέο παρατηρητήριο, είτε είναι μεγαλύτερο από τα προηγούμενα είτε παρατηρεί σε ένα μοναδικό μήκος κύματος φωτός που δεν καλύπταμε πριν. Το Roman όμως δεν είναι τίποτα από τα δύο. Δεν θέλω να ακουστώ αγενής, αλλά γιατί επενδύσαμε τόσο πολύ κόπο και χρήμα σε αυτό;

Καμία παρεξήγηση! Ο καθρέφτης του έχει παρόμοιο μέγεθος με του Hubble και καλύπτει ορισμένα μήκη κύματος που επικαλύπτονται επίσης με του Hubble και του James Webb Space Telescope. Άρα γιατί να το κάνουμε; Η διαφορά του Roman είναι στο πόσο μεγάλο μέρος του ουρανού μπορεί να δει ταυτόχρονα, δηλαδή στο πεδίο θέασής του. Το Hubble και το Webb είναι σαν ζουμ φακού σε φωτογραφική μηχανή, ενώ το Roman είναι σαν πανοραμική λήψη. Βλέπει περίπου 100 φορές μεγαλύτερο πεδίο από το Hubble και είναι κατασκευασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να χαρτογραφεί περιοχές του ουρανού περίπου 1000 φορές πιο γρήγορα από το Hubble. Κάθε 10 μήνες, θα παίρνουμε το αντίστοιχο περίπου 1000 χρόνων παρατηρήσεων του Hubble.

Από πλευράς χρήσης, είναι πολύ διαφορετικό. Επειδή το Roman μπορεί να βλέπει μεγάλες περιοχές του ουρανού, αυτό ακριβώς θα κάνουμε. Γι’ αυτό και μερικοί από τους μεγαλύτερους επιστημονικούς στόχους του είναι η κατανόηση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, γιατί για να μελετήσεις και τα δύο χρειάζεσαι πραγματικά πολύ μεγάλες περιοχές του ουρανού.

Πώς γίνεται το Roman να είναι τόσο πιο γρήγορο από το Hubble, αφού οι κύριοι καθρέφτες τους έχουν το ίδιο μέγεθος;

Ο ίδιος ο ανιχνευτής είναι πολύ μεγαλύτερος και έχει αυτή τη μοναδική διάταξη. Με τον τρόπο που έχει σχεδιαστεί το Roman, συγκεντρώνει το φως στον μεγάλο κύριο καθρέφτη και το εστιάζει στον ανιχνευτή. Και χάρη στις τεχνολογικές εξελίξεις από τότε που εκτοξεύτηκε το Hubble το 1990, το Roman μπορεί να φέρνει σε εστίαση μεγαλύτερη περιοχή. Μπορεί επίσης να μετακινείται και να χαρτογραφεί τον ουρανό πιο γρήγορα από το Hubble, λόγω της κατασκευής του. Η δομή του είναι πολύ πιο ελαφριά, λιγότερο από το ένα τέταρτο του βάρους του Hubble. Είναι επίσης πιο άκαμπτη και αυτό του δίνει τη δυνατότητα για γρήγορες περιστροφές σε μικρές αποστάσεις. Έτσι, έχετε μια άκαμπτη, ελαφριά δομή που μπορεί να στρέφεται και μετά να σταθεροποιείται ξανά πολύ, πολύ γρήγορα. Μπορείτε να έχετε μεγαλύτερο πεδίο θέασης και στη συνέχεια να μετακινείτε το τηλεσκόπιο από πεδίο σε πεδίο πολύ, πολύ πιο γρήγορα.

Ίσως μόλις να είδαμε τα πρώτα ίχνη της σκοτεινής ύλης

Γιατί είναι τόσο σημαντικό να έχει τόσο μεγάλο πεδίο θέασης;

Υπάρχει ένας όρος, η κοσμική διακύμανση, που λέει ότι το σύμπαν, σε πολύ μεγάλες κλίμακες, είναι αρκετά ομοιογενές. Άρα, αν κοιτάξετε μια μεγάλη περιοχή του σύμπαντος, μπορεί να μοιάζει με όλες τις άλλες. Όταν όμως μεγεθύνετε σε μια μικρότερη περιοχή, όλα είναι διαφορετικά και υπάρχουν πολλά μοναδικά πράγματα εκεί. Με το Hubble και το Webb και άλλα τηλεσκόπια με μικρότερο πεδίο θέασης, δεν μπορείτε πραγματικά να ξέρετε αν μελετάτε μοναδικές περιοχές του σύμπαντος. Εξαιτίας αυτής της κοσμικής διακύμανσης, χρειάζεται να απομακρυνθείτε και να δείτε μεγαλύτερες περιοχές του ουρανού, για να ξέρετε αν αυτό που παρατηρείτε είναι αντιπροσωπευτικό του σύμπαντος. Ένα μεγαλύτερο πεδίο θέασης σάς επιτρέπει να ξεφύγετε από αυτό το πρόβλημα.

Πώς βοηθά αυτό το πεδίο θέασης στην έρευνά σας;

Η δική μου έρευνα αφορά μικρούς γαλαξίες. Όσο μικρότεροι είναι, τόσο πιο ενδιαφέροντες μου φαίνονται, γιατί είναι πολύ ευαίσθητοι σε κάθε είδους φυσική της σκοτεινής ύλης και στη φυσική των συνθηκών του πρώιμου σύμπαντος, αλλά και σε άλλα πράγματα που είναι δύσκολο να διερευνηθούν. Με το Roman, θα είναι σαν μια μηχανή αναζήτησης γαλαξιών για αυτούς τους μικρούς γαλαξίες.

Επειδή αυτοί οι γαλαξίες είναι τόσο μικροί, έχουν πολύ ρηχά βαρυτικά δυναμικά πηγάδια [δηλαδή δεν έχουν μεγάλη μάζα και δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά δεσμευμένα]. Και επειδή έχουν ρηχά βαρυτικά δυναμικά πηγάδια, είναι πιο ευάλωτοι σε όσα συνέβησαν στο πρώιμο σύμπαν, ειδικά κατά την εποχή του επαναϊονισμού, όταν τεράστιες ποσότητες υπεριώδους ακτινοβολίας παράχθηκαν από τα μεγάλα άστρα. Υπάρχει μεγάλη σύνδεση ανάμεσα στα χαρακτηριστικά αυτών των γαλαξιών και στη φυσική του επαναϊονισμού, και αυτό συνδέεται με τη φυσική της σκοτεινής ύλης, επειδή το βαρυτικό δυναμικό καθορίζεται από την ποσότητα της σκοτεινής ύλης.

Αυτός είναι ένας τρόπος με τον οποίο το Roman μάς λέει πράγματα για τη σκοτεινή ύλη, αλλά μου φαίνεται αρκετά έμμεσος. Υπάρχουν και πιο άμεσοι τρόποι;

Ένα από τα πράγματα που θα μετρήσει το Roman είναι ο ασθενής βαρυτικός φακός [όπου ένα μαζικό αντικείμενο στο προσκήνιο μιας εικόνας παραμορφώνει το φως που έρχεται από αντικείμενα πίσω του, επιτρέποντάς μας να ανιχνεύσουμε και να χαρτογραφήσουμε τη σχετικά κοντινή μάζα, ακόμη κι αν δεν μπορούμε να τη δούμε απευθείας]. Μέσα από αυτό, μπορείτε να μετρήσετε τη συσσώρευση και το σχήμα των γαλαξιών που επηρεάζονται από τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, σε όλο το εύρος του χρόνου. Οι μετρήσεις ασθενούς φακού για το Roman θα είναι εξαιρετικές, επειδή μερικές από τις πιο αυστηρές απαιτήσεις στον σχεδιασμό του τηλεσκοπίου σχετίζονται ακριβώς με αυτή τη μέτρηση. Είναι μια πολύ δύσκολη μέτρηση, αλλά το Roman θα είναι ένα από τα πιο ακριβή, αν όχι το πιο ακριβές, βαθμονομημένα τηλεσκόπια που υπήρξαν ποτέ.

Συνδέονται οι δυνατότητες του Roman για τη μέτρηση της σκοτεινής ύλης με όσα συμβαίνουν τώρα στα εργαστήρια και στα παρατηρητήρια ατμοσωματιδιακής φυσικής, καθώς εξετάζουν την πιθανότητα ανίχνευσης σωματιδίου σκοτεινής ύλης;

Ναι! Η συσσώρευση των γαλαξιών αλλάζει αν έχετε διαφορετικά σωματίδια σκοτεινής ύλης ή αν η φύση της σκοτεινής ύλης είναι διαφορετική. Και επειδή το Roman μπορεί να το μετρήσει αυτό με τέτοια ακρίβεια, μπορεί να βοηθήσει να περιοριστούν ή να μειωθούν οι υποψήφιοι για τη σκοτεινή ύλη. Αν έχετε ένα ελαφρύτερο, θερμότερο σωματίδιο σκοτεινής ύλης, τότε η συσσώρευση των γαλαξιών δεν είναι τόσο συμπαγής. Αν έχετε ένα ψυχρότερο ή βαρύτερο σωματίδιο, τότε η συσσώρευση είναι λίγο πιο συμπαγής. Είναι όμως ένα πολύ λεπτό φαινόμενο, και γι’ αυτό χρειάζεται να κατασκευάσεις ένα τηλεσκόπιο όπως το Roman.

Όσο συναρπαστικό κι αν είναι αυτό, η σκοτεινή ενέργεια είναι ο βασικός στόχος για το Roman, σωστά; Και αυτό είναι λίγο πιο περίπλοκο από τη σκοτεινή ύλη, γιατί είναι κάτι που κάνει ολόκληρο το σύμπαν να διαστέλλεται, όχι μια ουσία που βρίσκεται συγκεντρωμένη σε ένα σημείο. Άρα, πέρα από τον φακό, πώς θα τη μελετήσουμε;

Ένας τρόπος με τον οποίο μετράμε τη διαστολή του σύμπαντος είναι μέσω των υπερκαινοφανών τύπου Ia. Αυτές οι εκρήξεις είναι πολύ προβλέψιμες ως προς τον τρόπο με τον οποίο αλλάζει με τον χρόνο το φως τους, η φωτεινότητα και τα χαρακτηριστικά τους, γι’ αυτό και τις αποκαλούμε «πρότυπα κεριά». Έτσι, αν δεις μία να εκρήγνυται και κάνεις τις σωστές παρατηρήσεις, μπορείς να υπολογίσεις πόσο μακριά βρίσκεται. Αν το συνδυάσεις αυτό με την ταχύτητα του γαλαξία που φιλοξενεί την έκρηξη της υπερκαινοφανούς, μπορείς να αρχίσεις να χαρτογραφείς πώς κινείται το σύμπαν σε μεγάλες κλίμακες.

Όμως οι δυνατότητες που έχουμε σήμερα μπορούν να μετρήσουν υπερκαινοφανείς μόνο μέχρι μια συγκεκριμένη απόσταση και μετά δεν έχουμε πραγματικά αυτές τις δυνατότητες. Το Roman όμως τις φέρνει, οπότε τώρα μπορούμε να μετρήσουμε τύπους υπερκαινοφανών σε πολύ μεγάλες κοσμικές αποστάσεις και να έχουμε μία ενιαία μέθοδο, με ένα είδος παρατηρητηρίου και χωρίς πολλές συστηματικές αβεβαιότητες, ώστε να μετρήσουμε τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. Αυτό μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε την επιτάχυνση και αν αυτή έχει αλλάξει σε διαφορετικές εποχές του χρόνου.

Ο άλλος τρόπος είναι η μέτρηση των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων, που είναι αυτά τα ηχητικά κύματα τα οποία «πάγωσαν» στο σύμπαν σε πολύ πρώιμες εποχές. Αυτά λειτουργούν περισσότερο ως πρότυπο χάρακας [επειδή γνωρίζουμε ποιο θα έπρεπε να είναι το μέγεθός τους, οπότε μετρώντας το μέγεθος με το οποίο εμφανίζονται, μπορούμε να υπολογίσουμε την απόστασή τους]. Και το Roman θα μπορεί να μελετήσει την επιτάχυνση στη σκοτεινή ενέργεια και με αυτόν τον τρόπο.

Το μεγάλο ερώτημα, νομίζω, είναι: θα απαντήσει τελικά το Roman στο τι είναι πραγματικά η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια ή είναι απλώς ένα ακόμη βήμα σε έναν μακρύ δρόμο προς την απάντηση;

Πιστεύω ότι το Roman θα μας δώσει νέες γνώσεις για αυτά τα μεγάλα ερωτήματα. Το πιστεύω ειλικρινά. Είναι δύσκολο να προβλέψει κανείς με ακρίβεια το μέγεθος της ανακάλυψης, αλλά δεν είχαμε ποτέ κάτι σαν το Roman. Υπάρχουν και άλλες έρευνες και θα μάθουμε σημαντικά πράγματα από όλες, με διαφορετικούς τρόπους. Το Roman δεν είναι το μόνο παιχνίδι στην πόλη.

Αλλά είναι το νεότερο παιχνίδι στην πόλη.

Είναι το νεότερο παιχνίδι στην πόλη. Και είμαι λίγο προκατειλημμένη, αλλά είναι και το καλύτερο παιχνίδι στην πόλη. Νομίζω ότι το Roman θα μας δώσει βαθιές γνώσεις για τη φύση κυρίως της σκοτεινής ενέργειας, αλλά και της σκοτεινής ύλης, και πιστεύω ότι θα μάθουμε πολλά. Θα ξεδιαλύνει πλήρως όλα τα μυστήρια που συνδέονται με αυτά τα φαινόμενα; Απίθανο. Ξέρετε, το σύμπαν είναι ένας πολύπλοκος και θαυμαστός τόπος, και όσο περισσότερα μαθαίνουμε, τόσο περισσότερο καταλαβαίνουμε ότι έχουμε κι άλλα να μάθουμε. Νομίζω όμως ότι το Roman δεν είναι απλώς ένα ακόμη βήμα σε έναν μακρύ δρόμο. Θα φέρει κάποιες ανακαλύψεις-τομή από τις παρατηρήσεις του.

Το μέλλον των διαστημικών ταξιδιών

Δείτε τη Helen Sharman στο New Scientist Live 2026