טלסקופ החלל ננסי גרייס רומן ישוגר עם ספייס אקס וימדוד את קצב התפשטות היקום

Roman_FOV_Poster2021-EagleView_Web.jpg

ובכל זאת, לננסי גרייס רומן יהיו יכולות שמתכנני המשימה של האבל, כמו ד"ר רומן עצמה, היו יכולים רק לחלום עליהם במאה שעברה. הטלסקופ מצויד בשני מכשירים עיקריים. האחד הוא קורונוגרף שחוסם את אור הכוכבים ויאפשר לו לראות את אורם העמום בהרבה של כוכבי לכת חוץ-שמשיים. השני הוא חיישן שדה רחב פי 100 מזה של האבל ובן 300 מגה פיקסלים. פירושו של דבר שטלסקופ החלל רומן יצלם בתמונה אחת את מה שהאבל יצלם ב-100 תמונות, וברזולוציה זהה. 

השדה הרחב הזה יאפשר לטלסקופ למלא את משימתו העיקרית: למדוד את קצב התפשטות היקום ואולי אף לפצח את אחת החידות הגדולות בקוסמולוגיה: האנרגיה האפלה. כדי להסביר איך הוא יעשה זאת, צריך להבין קודם את הקונפליקט שמסעיר את עולם הקוסמולוגיה מאז 1998.

חידת האנרגיה האפלה

ב-1929 הוכיח האסטרונום אדווין האבל שכל הגלקסיות הרחוקות מתרחקות אלו מאלו בקצב קבוע, הוא "קבוע האבל". זאת ועוד, ככל שהגלקסיות רחוקות יותר, כך הן מתרחקות מהר יותר –  כ-68 קילומטרים לשנייה לכל מיליון פארסק (3.26 מיליון שנות אור). מחקרו של האבל תמך למעשה בתאוריית המפץ הגדול, שכן אם היקום מתפשט לכל הכיוונים – סימן שבשלב כלשהו בעבר הוא היה מרוכז בנקודה אחת. התרחקות הגלקסיות בקצב הולך ומאיץ פירושה שהיקום, כלומר המרחב עצמו של החלל, הוא המתפשט. במובן הזה, גלקסיות הן כמו נקודות מצוירות  על בלון: ככל שהבלון עצמו מתנפח, המרחק בין כל שתי נקודות הולך וגדל.

אלא שב-1998 זעזעו סול פרלמוטר, בריאן שמידט ואדם ריס את עולם הקוסמולוגיה כשהוכיחו שקבוע האבל, כלומר קצב התפשטות היקום, מאיץ בעצמו. בשני פרויקטים עצמאיים מדדו האסטרונומים סופרנובות שבהירותן קבועה, וגילו להפתעתם שלא זו בלבד שככל שגלקסיות רחוקות מאיתנו הן מתרחקות מהר יותר, אלא שככל שעובר הזמן תאוצתן הכללית עולה. כלומר, התפשטות היקום כולו הולכת ומאיצה.

קוסמולוגים ברחבי העולם ניסו להסביר את הממצאים הללו: מהו מגביר את קצב התפשטות היקום? לפי הסבר אחד, היקום מתפשט כתוצאה ממאבק בין שני כוחות: כוח הכבידה שמושך את כל הדברים בעלי המסה זה לזה ואנרגיית הוואקום, שמכונה גם "אנרגיה אפלה", שקורעת את כל הדברים זה מזה. ככל שהיקום מתפשט כך כוח הכבידה הולך וקטן ביחס לאפקט הוואקום. כלומר, לפי המדידות של פרלמוטר, שמידט וריס – שזיכו אותם בפרס נובל לפיזיקה – ב-5 מיליארד השנים האחרונות (כשליש מגילו הנוכחי של היקום) כוחה של האנרגיה האפלה הלך וגבר על כוח הכבידה. לפי היפותזת האצת התפשטות היקום, כ-70% מכל החומר-אנרגיה ביקום הם אנרגיה אפלה.

21472212059_604bfa555a_c.jpg

DarkMatterPieHE.jpg

אבל מה אם הפרשנות למדידות של שמידט וריס היא שגויה והתפשטות היקום אינה מאיצה כלל? מה אם תורת היחסות של איינשטיין לא יודעת להסביר את טבע הדברים בקנה מידה קוסמי – ויש לעדכן אותה בתיאוריה חדשה של הקוסמוס? במילים אחרות, היפותזה מתחרה גורסת שייתכן שהיקום בסדר גמור, אנחנו פשוט לא יודעים למדוד אותו במרחקים גדולים כל כך. וכאן נכנס לתמונה טלסקופ החלל ננסי גרייס רומן.

הבנה חדשה של טבע היקום

ננסי גרייס רומן ידע להכריע בין שתי ההיפותזות. טלסקופ החלל ימפה את מבני החומר ביקום ותפוצתם וימדוד את קצב התפשטות היקום על פני זמן – החלק מהעידן המוקדם של היקום, מלפני 13.3 מיליארד שנה, ועד לימינו אנו. בין היתר, הטלסקופ ימדוד את המרחק לצבירי גלקסיות, וכיצד המרחק הזה משתנה עם הזמן, וכן ימדוד את המרחק לאותן סופרנובות מסוג 1a, במטרה להבין האם יש אנרגיה אפלה, ואם כן – האם האנרגיה האפלה מפוזרת שווה בשווה במרחב ובזמן. כך או כך, בתום המשימה בת חמש השנים, האנושות צפויה לצאת עם הבנה חדשה של טבע היקום, בעבר ובעתיד.

בדומה להאבל, ננסי גרייס רומן יהיה טלסקופ רב-שימושי עם מספר יעדים מדעיים נוספים. באמצעות הקורונוגרף, בנאס"א מעריכים שהטלסקופ ימצא כ-2,600 כוכבי לכת חוץ-שמשיים חדשים, יערוך סקר ראשון מסוגו של כוכבי לכת תועים (כוכבי לכת שאינם מקיפים כוכבי שבת) ויצלם את התמונות הראשונות של כוכבי לכת במערכות שמש סמוכות – בשלב זה של ענקים גזיים בלבד.