הקורונוגרפיה של המשימה הרומית נועדה להדגים את כוחה של טכנולוגיה מתקדמת יותר ויותר. כפי שהוא לוכד אור ישירות מכוכבי לכת חיצוניים גדולים וגזיים, ומדיסקות אבק וגז המקיפות כוכבים אחרים, הוא יצביע על הדרך לעתיד: "תמונות" פיקסל בודדות של כוכבי לכת סלעיים בגודל של כדור הארץ. אז ניתן להפיץ את האור לתוך ספקטרום הקשת בענן, לחשוף אילו גזים נמצאים באטמוספירה של כוכב הלכת – אולי חמצן, מתאן, פחמן דו חמצני, ואולי אפילו סימני חיים. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א
הדגמה טכנולוגית על ננסי גרייס טלסקופ החלל הרומי יעזור להגדיל את מגוון כוכבי לכת רחוקים שמדענים יכולים לצלם ישירות.
מכשיר הקורונגרף הרומי פועל נאס"אטלסקופ החלל הרומאי ננסי גרייס של ננסי גרייס יעזור לסלול את הדרך בחיפוש אחר עולמות ראויים למגורים מחוץ למערכת השמש שלנו על ידי בדיקת כלים חדשים שחוסמים את אור הכוכבים, וחושפים כוכבי לכת המוסתרים על ידי הבוהק של כוכבי האם שלהם. ההדגמה הטכנולוגית נשלחה לאחרונה ממעבדת ההנעה הסילון של נאס"א (JPL) בדרום קליפורניה למרכז טיסות החלל גודארד של הסוכנות בגרינבלט, מרילנד, שם הוא הצטרף לשאר מצפה החלל כהכנה לשיגור עד מאי 2027.
לפני מסעו חוצה מדינות, הקורונגרף הרומאי עבר את המבחן השלם ביותר של יכולות חסימת אור הכוכבים שלו עד כה – מה שהמהנדסים מכנים "לחפור את החור האפל". בחלל, תהליך זה יאפשר לאסטרונומים לצפות באור ישירות מכוכבי לכת סביב כוכבים אחרים, או כוכבי לכת אחרים. לאחר שהוצגו על רומן, טכנולוגיות דומות במשימה עתידית יכולות לאפשר לאסטרונומים להשתמש באור הזה כדי לזהות כימיקלים ב אקסופלנטהאווירה של, כולל כאלה שעשויות להצביע על נוכחות חיים.
מכשיר הקורונגרף הרומאי על סיפון טלסקופ החלל הרומאי ננסי גרייס של נאס"א ישפר את יכולתם של המדענים לצלם ישירות כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים. בתור הקורונגרף החזק ביותר שטס אי פעם בחלל, הוא יציג טכנולוגיות חדשות שעשויות לשמש משימות עתידיות כמו מצפה הכוכבים של נאס"א המוצע של Habitable Worlds. קרדיט: NASA/JPL-Caltech/GSFC
בדיקת טכנולוגיית חסימת אור כוכבים
לצורך בדיקת החורים האפלים, הצוות הציב את הקורונגרף בתא אטום שנועד לדמות את הוואקום הקר והכהה של החלל. באמצעות לייזרים ואופטיקה מיוחדת, הם שיכפלו את האור מכוכב כפי שהוא ייראה כאשר נצפה על ידי הטלסקופ הרומי. כאשר האור מגיע לקורונגרף, המכשיר משתמש בסתימות מעגליות קטנות הנקראות מסכות כדי לחסום ביעילות את הכוכב, כמו מגן מכונית שחוסם את השמש או הירח החוסם את השמש במהלך ליקוי חמה מלא. זה הופך אובייקטים חלשים יותר ליד הכוכב לקלים יותר לראות.
קורונוגרפים עם מסכות כבר עפים בחלל, אבל הם לא יכולים לזהות כוכב לכת דמוי כדור הארץ. ממערכת כוכבים אחרת, כוכב הלכת הביתי שלנו נראה עמום פי 10 מיליארד מהשמש, והשניים קרובים יחסית זה לזה. אז ניסיון לדמיין ישירות את כדור הארץ יהיה כמו לנסות לראות כתם של אצות ביולוגיות ליד מגדלור ממרחק של 3,000 מייל (כ-5,000 ק"מ). עם טכנולוגיות קורונוגרפיות קודמות, אפילו בוהק של כוכב רעול פנים מציף כוכב לכת דמוי כדור הארץ.
ב-JPL ב-17 במאי, חברי הצוות הרומאי Coronagraph Instrument השתמשו במנוף כדי להרים את החלק העליון של מיכל המשלוח שבו אוחסן המכשיר לקראת מסעו למרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
התקדמות בטכנולוגיית Coronagraph
ה-Roman Coronagraph ידגים טכניקות שיכולות להסיר יותר אור כוכבים לא רצוי מאשר קורונוגרפים בחלל בעבר על ידי שימוש במספר רכיבים נעים. חלקים נעים אלה יהפכו אותו לקורונגרף ה"פעיל" הראשון שעף בחלל. הכלים העיקריים שלו הם שתי מראות מעוותות, כל אחת בקוטר של 2 אינץ' בלבד (5 סנטימטרים) ומגובה על ידי יותר מ-2,000 בוכנות זעירות שנעות מעלה ומטה. הבוכנות פועלות יחד כדי לשנות את צורתן של המראות הניתנות לעיוות, כך שהן יכולות לפצות על האור התועה הלא רצוי שנשפך סביב קצוות המסכות.
כיצד פועל מכשיר הקורונגרף הרומאי? סרטון זה מראה כיצד הוא מסיר אור כוכבים לא רצוי כדי לחשוף כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א
המראות הניתנות לעיוות עוזרות גם לתקן פגמים באופטיקה האחרת של הטלסקופ הרומי. למרות שהם קטנים מכדי להשפיע על המדידות המדויקות האחרות של רומן, הפגמים יכולים לשלוח אור כוכבים תועה לתוך החור האפל. שינויים מדויקים שנעשו בצורת כל מראה מעוותת, בלתי מורגשת בעין בלתי מזוינת, מפצים על פגמים אלו.
"הפגמים כל כך קטנים ויש להם השפעה כל כך מינורית שהיינו צריכים לעשות יותר מ-100 איטרציות כדי לעשות את זה נכון", אמר פנג ג'או, סגן מנהל הפרויקט של Roman Coronagraph ב-JPL. "זה בערך כמו שאתה הולך לראות אופטומטריסט והם שמים עדשות שונות ושואלים אותך, 'האם זו טובה יותר? מה לגבי זה?' והקורונגרף פעל אפילו טוב יותר ממה שקיווינו."
במהלך הבדיקה, הקריאות ממצלמת הקורונגרף מציגות אזור בצורת סופגנייה סביב הכוכב המרכזי שמתכהה באיטיות ככל שהצוות מפנה יותר אור כוכבים ממנו – ומכאן הכינוי "חופר את החור האפל". בחלל, כוכב לכת שאורב באזור חשוך זה יופיע לאט בזמן שהמכשיר עושה את עבודתו עם המראות הניתנות לעיוות.
גרפיקה זו מציגה בדיקה של מכשיר הקורונגרף הרומאי שהמהנדסים מכנים "לחפור את החור האפל". משמאל, אור הכוכבים דולף לשדה הראייה כאשר משתמשים רק ברכיבים קבועים. התמונות האמצעיות והימניות מציגות יותר אור כוכבים שהוסר כאשר הרכיבים הנעים של המכשיר מחוברים.
קרדיט: NASA/JPL-Caltech
הדמיה ישירה של כוכבי לכת חיצוניים
יותר מ-5,000 כוכבי לכת התגלו ואושרו סביב כוכבים אחרים ב-30 השנים האחרונות, אך רובם זוהו בעקיפין, כלומר נוכחותם מוסקת על סמך האופן שבו הם משפיעים על כוכב האם שלהם. זיהוי השינויים היחסיים הללו בכוכב האם הוא הרבה יותר קל מאשר לראות את האות של כוכב הלכת החלש הרבה יותר. למעשה, פחות מ-70 כוכבי לכת אקזו-כוכבים צולמו ישירות.
כוכבי הלכת שצולמו ישירות עד היום אינם כמו כדור הארץ: רובם הרבה יותר גדולים, חמים יותר ובדרך כלל רחוקים יותר מהכוכבים שלהם. תכונות אלו הופכות אותן לקלות יותר לזיהוי אך גם פחות מסבירות פנים לחיים כפי שאנו מכירים אותן.
כדי לחפש עולמות פוטנציאליים למגורים, מדענים צריכים לדמיין כוכבי לכת שהם לא רק פי מיליארדים עמומים יותר מהכוכבים שלהם, אלא גם מקיפים אותם במרחק הנכון כדי שיתקיימו מים נוזליים על פני כדור הארץ – מבשר לסוג החיים שנמצאו על פני כדור הארץ.
פיתוח היכולות לצילום ישיר של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ ידרוש שלבי ביניים כמו הקורונגרף הרומי. ביכולת המקסימלית שלו, הוא יכול לדמיין כוכב לכת דומה לזה צדק סביב כוכב כמו השמש שלנו: כוכב לכת גדול וקריר ממש מחוץ לאזור המגורים של הכוכב.
חברי הצוות ב-JPL נפרדו ממכשיר הקורונגרף הרומאי ב-17 במאי על ידי חתימת שמותיהם על דגל (המציג את לוגו המשימה) בצד החיצוני של מכולת המשלוח שנשאה את המכשיר למרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
השלכות עתידיות על חקר כוכבי הלכת החיצוניים
מה שנאס"א לומדת מהקורונגרף הרומאי יעזור לפתח נתיב למשימות עתידיות שנועדו לצלם ישירות כוכבי לכת בגודל כדור הארץ המקיפים באזורי המגורים של כוכבים דמויי שמש. הרעיון של הסוכנות לטלסקופ עתידי בשם Habitable Worlds Observatory שואף לצלם לפחות 25 כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ באמצעות מכשיר שיבנה על מה שמכשיר הקורונגרף הרומי מדגים בחלל.
"הרכיבים הפעילים, כמו מראות ניתנות לעיוות, חיוניים אם ברצונך להשיג את המטרות של משימה כמו מצפה העולמות הרלוונטיים", אמר איליה פוברז'סקי של JPL, מהנדס מערכות הפרויקט של ה-Roman Coronagraph. "האופי הפעיל של מכשיר הקורונגרף הרומאי מאפשר לך לקחת אופטיקה רגילה לרמה אחרת. זה הופך את כל המערכת למורכבת יותר, אבל לא יכולנו לעשות את הדברים המדהימים האלה בלעדיה".
