กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน: สำรวจฟ้ากว้างกว่าฮับเบิลร้อยเท่า

กล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมัน ตั้งชื่อตาม แนนซี เกรซ โรมัน หัวหน้าฝ่ายดาราศาสตร์คนแรกของ NASA ผู้ผลักดันโครงการกล้องอวกาศจนได้รับฉายาว่า "แม่ของฮับเบิล" กล้องถูกปล่อยด้วยจรวด Falcon Heavy จากศูนย์อวกาศเคนเนดีเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม ค.ศ. 2026 และเดินทางไปยังจุดลากรางจ์ L2 ของระบบดวงอาทิตย์กับโลก ที่เดียวกับกล้องเจมส์ เว็บบ์ หลังช่วงตรวจสอบระบบราว 90 วัน มันจะเริ่มงานวิทยาศาสตร์ในต้นปี ค.ศ. 2027 ภารกิจหลักยาว 5 ปี

ฮับเบิลที่มีมุมมองกว้าง

กระจกหลักของโรมันกว้าง 2.4 เมตรเท่ากับฮับเบิล จึงคมชัดใกล้เคียงกัน แต่กล้องถ่ายภาพหลัก Wide Field Instrument มีตัวรับภาพ 18 ชิ้นรวมราว 300 ล้านพิกเซล เห็นพื้นที่ท้องฟ้าในภาพเดียวกว้างกว่ากล้องอินฟราเรดของฮับเบิลราว 100 เท่า งานที่ฮับเบิลต้องใช้เวลาหลายร้อยปีจึงทำเสร็จได้ในเวลาไม่กี่ปี โรมันจึงไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจ้องวัตถุทีละชิ้น แต่เพื่อสำรวจท้องฟ้าผืนใหญ่ด้วยความคมชัดระดับกล้องอวกาศ

ภารกิจที่หนึ่ง: พลังงานมืด

โรมันจะวัดว่าเอกภพขยายตัวเร่งขึ้นอย่างไรตลอดประวัติศาสตร์ ด้วยสามวิธีพร้อมกัน ได้แก่ การวัดระยะของซูเปอร์โนวาชนิด Ia หลายพันดวง การทำแผนที่ตำแหน่งดาราจักรหลายร้อยล้านแห่งเพื่อหารูปแบบการเรียงตัวที่หลงเหลือจากเอกภพยุคแรก และการวัดเลนส์ความโน้มถ่วงอย่างอ่อน คือการที่รูปร่างดาราจักรไกล ๆ บิดเบี้ยวเล็กน้อยเพราะมวลที่อยู่ระหว่างทาง ซึ่งบอกว่าสสารมืดกระจายตัวอย่างไร การใช้หลายวิธีช่วยแยกได้ว่าพลังงานมืดคงที่ตลอดเวลาหรือเปลี่ยนแปลงไป

ภารกิจที่สอง: นับดาวเคราะห์ด้วยไมโครเลนส์

โรมันจะเฝ้าดูดาวหลายร้อยล้านดวงทางใจกลางทางช้างเผือกซ้ำทุก 15 นาที เมื่อดาวดวงหนึ่งเคลื่อนผ่านหน้าดาวที่อยู่ไกลกว่าพอดี แรงโน้มถ่วงของมันจะทำหน้าที่เป็นเลนส์ ทำให้ดาวด้านหลังสว่างขึ้นชั่วคราว ขนาดของ "เลนส์" นี้บอกด้วยรัศมีไอน์สไตน์ ซึ่งขึ้นกับมวลของดาวที่เป็นเลนส์และระยะทางถึงดาวทั้งสอง

ถ้าดาวเลนส์มีดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์จะเพิ่มสัญญาณสว่างวาบสั้น ๆ ซ้อนลงไป วิธีนี้พบดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากดาวแม่ได้ดี ซึ่งเป็นจุดอ่อนของวิธีการผ่านหน้า และยังพบดาวเคราะห์ที่ลอยเร่ร่อนโดยไม่มีดาวแม่ได้ด้วย คาดว่าโรมันจะพบดาวเคราะห์นับพันดวง ทำให้เรารู้ว่าระบบดาวเคราะห์แบบระบบสุริยะพบได้บ่อยแค่ไหน

การสำรวจหลักและข้อมูลที่เปิดให้ทุกคน

เวลาของโรมันส่วนใหญ่ใช้กับการสำรวจหลักที่ชุมชนนักดาราศาสตร์ร่วมกันออกแบบ ได้แก่ การสำรวจฟ้ากว้างนอกระนาบดาราจักร (High Latitude Wide Area Survey) สำหรับทำแผนที่ดาราจักรและเลนส์ความโน้มถ่วง การสำรวจฟ้าซ้ำเพื่อจับซูเปอร์โนวา (High Latitude Time Domain Survey) และการเฝ้าดูใจกลางทางช้างเผือก (Galactic Bulge Time Domain Survey) สำหรับไมโครเลนส์ นอกจากดาวเคราะห์จากไมโครเลนส์แล้ว การประเมินชี้ว่าข้อมูลชุดเดียวกันอาจพบดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้าดาวแม่ได้อีกนับหมื่นถึงราวหนึ่งแสนดวง

ต่างจากกล้องอวกาศรุ่นก่อน ๆ ที่ให้ทีมผู้ขอเวลาใช้ข้อมูลก่อนคนอื่นราวหนึ่งปี ข้อมูลของโรมันเปิดให้ทุกคนดาวน์โหลดได้ทันทีที่ประมวลผลเสร็จ นักศึกษาและนักดาราศาสตร์ทั่วโลกจึงเข้าถึงข้อมูลชุดเดียวกันได้พร้อมกัน

เครื่องมือทดลอง: โคโรนากราฟ

ดาวเคราะห์คล้ายโลกจางกว่าดาวแม่ราวหมื่นล้านเท่า โรมันมีโคโรนากราฟที่ใช้กระจกปรับรูปได้บังแสงดาวแม่ เพื่อทดสอบเทคโนโลยีถ่ายภาพดาวเคราะห์ยักษ์รอบดาวดวงอื่นโดยตรง ประสบการณ์จากเครื่องมือนี้จะเป็นพื้นฐานของกล้องรุ่นต่อไปที่ตั้งใจถ่ายภาพดาวเคราะห์คล้ายโลก