NASA chce odkryć 100 tysięcy planet pozasłonecznych

Większość znanych planet znajduje się w promieniu kilku tysięcy kilometrów od Układu Słonecznego. Natomiast kluczowe przeglądy nieba, które przeprowadzi teleskop Nancy Roman, spojrzą poprzez zgrubienie galaktyczne, centralną część Drogi Mlecznej, gdzie gwiazdy rozmieszczone są znacznie gęściej niż w naszych peryferyjnych rejonach.

Teleskop będzie monitorował wąski przekrój przez galaktykę, poszukując zmian w jasności gwiazd. Przyczyny takich zmian mogą być różne, a wśród nich są m.in. tranzyty (przejścia) planet przed gwiazdami, minimalnie zmniejszające blask gwiazdy, czy chwilowe pojaśnienia spowodowane mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym.

Pierwszy ze wspomnianych mechanizmów (tranzyty) pozwala na masowe odkrywanie planet. Najlepiej działa
dla dużych, gorących planet, ponieważ blokują one większy ułamek światła gwiazdy i mają większe szanse na tranzyty. W ten sposób naukowcy znajdą być może nawet 100 tysięcy planet.

Z kolei mikrosoczewkowanie jest skuteczniejsze dla planet na rozległych orbitach, na przykład takich, jakie znamy
z Układu Słonecznego, gdyż łatwiej wtedy odseparować grawitacyjny efekt planety od grawitacyjnego efektu gwiazdy. Metodą mikrosoczewkowania można odkrywać planety o wielkości Ziemi czy Marsa, które są trudne
do znalezienia innymi metodami. Szacunki mówią
o możliwości odkrycia 1000 planet metodą mikrosoczewkowania.

Aktualnie Układ Słoneczny znajduje się 27 tysięcy lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej. Powstał jednak
10 tysięcy lat świetlnych bliżej, a potem migrował do obecnego swojego położenia. Sugestią, że tak było, jest skład chemiczny Słońca. Większość gwiazd powstałych na obrzeżach galaktyki ma mało cięższych pierwiastków (tzw. metali w rozumieniu astronomicznym, czyli pierwiastków cięższych niż wodór i hel). Metale są tworzone
w gwiazdach, a więc jest ich więcej w miejscach,
w których powstały kolejne generacje gwiazd.

Gwiazdy w zgrubieniu galaktycznym są starsze niż te
z dysku. Mają wyraźnie inny skład chemiczny, bogatszy
w krzem, tlen, magnez. Ma to znaczenie dla planet, ponieważ powstają one z tej samej materii co ich gwiazdy macierzyste. Może to mieć wpływ na to, jakie planety krążą wokół takich gwiazd, a nawet na to, czy w ogóle się formują.

Pewne wskazówki są już znane astronomom. Na przykład gwiazdy z większą zawartością ciężkich pierwiastków mają tendencję do posiadania większej liczby planet, szczególnie dużych planet. Teleskop Nancy Roman pozwoli poszerzyć wiedzę na ten temat i sprawdzić, jak sprawa wygląda dla innych populacji gwiazd i planet.

Szacunki wskazują także, że nowy teleskop pozwoli
na zbadanie atmosfer kilku tysięcy planet tranzytujących. Nie będą to tak szczegółowe informacje jak z teleskopu Webba, ale za to zbadana próba obiektów będzie znacznie liczniejsza i pozwoli na szersze statystyczne oceny atmosfer egzoplanetarnych.

Teleskop Nancy Grace Roman wystartuje prawdopodobnie we wrześniu 2026 roku. Instrument będzie skupiać się
w szczególności na badaniach planet oraz ciemnej energii. Główne zwierciadło będzie mieć średnicę 2,4 metra (czyli tyle samo co zwierciadło teleskopu Hubble’a).

Głównymi międzynarodowymi partnerami dla NASA w tym projekcie są Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), której członkiem jest Polska, japońska agencja kosmiczna JAXA, Francuska Agencja Kosmiczna (CNES) oraz niemiecki Instytut Maxa Plancka ds. Astronomii (MPIA).