Nejširší z plánovaných průzkumů realizovaných chystaným teleskopem Nancy Grace Roman odhalí stovky milionů galaxií rozesetých po celém vesmíru. Po startu tohoto teleskopu, k čemuž dojde nejdříve letos na podzim, chtějí vědci tyto jasné body využít ke studiu temných složek vesmíru – temné hmoty a temné energie. „Rozhodli jsme se vytvořit nejkomplexnější infračervený průzkum širokého území a myslím, že se nám to podařilo,“ říká Ryan Hickox, profesor z Dartmouth College v Hanoveru, stát New Hampshire a spolupředseda komise, která formovala design průzkumu a dodává: „Využijeme obří hluboké 3D snímky z teleskopu Nancy Grace Roman k průzkumu základní podstaty vesmíru – včetně jeho temné strany.“

Průzkum High-Latitude Wide-Area Survey teleskopu Nancy Grace Roman je jedním ze tří hlavních pozorovacích programů této observatoře. Během pouhého roku a půl pokryje více než 5 000 stupňů čtverečních (přibližně 12 % oblohy). Teleskop se bude dívat daleko mimo prašnou roviny Mléčné dráhy – z toho pochází pasáž High-Latitude, tedy vysoké „zeměpisné“ šířky z názvu programu. Bude tedy hledět vzhůru mimo tuto rovinu namísto skrz ni, aby získal co možná nejčistší pohled na vzdálený vesmír.

„Tento průzkum vytvoří úžasnou mapu kosmu, poprvé budeme mít snímky v kvalitě Hubbleova teleskopu na tak velké ploše oblohy,“ raduje se David Weinberg, profesor astronomie na Ohio State University v Columbusu, který sehrál hlavní roli při návrhu tohoto průzkumu a dodává: „Dokonce i jediný snímek z teleskopu Nancy Grace Roman potřebuje celou stěnu 4K televizí, aby mohl být zobrazen v plném rozlišení. K zobrazení celého průzkumu vyšších šířek najednou byste potřebovali půl milionu 4K televizí, což by stačilo na pokrytí 200 fotbalových hřišť, nebo stěny útesu El Capitan.“

Průzkum bude kombinovat schopnosti snímkování a spektroskopie, díky čemuž má potenciál odhalit doslova zlatý důl galaxií rozesetých napříč kosmickým časem. Astronomové využijí data z tohoto průzkumu k výzkumu neviditelné temné hmoty, která je detekovatelná pouze svými gravitačními účinky na jiné objekty, ale i k výzkumu podstaty temné energie, síly, která (jak se zdá) urychluje rozpínání vesmíru. „Kosmická akcelerace je největší záhadou v kosmologii a možná i v celé fyzice,“ připouští David Weinberg a pokračuje: „Když se dostaneme do měřítka miliard světelných let, gravitace spíše tlačí než přitahuje. Širokoplošný průzkum teleskopu Nancy Grace Roman poskytne důležité nové stopy, které nám pomohou vyřešit tuto záhadu, protože nám umožní měřit historii kosmické struktury a počáteční rychlost expanze mnohem přesněji, než je tomu dnes.“

Všechno, co má hmotnost, zakřivuje časoprostor, základní strukturu vesmíru. Extrémně hmotné objekty, jako třeba shluky galaxií zakřivují časoprostor tak moc, že zkreslují vzhled objektů v pozadí – tomuto jevu se říká gravitační čočkování. „Je to jako kdybyste se dívali do zdeformovaného zrcadla v zrcadlovém bludišti,“ přirovnává Ryan Hickox a pokračuje: „Dokáže rozmazat či zduplikovat obrazy vzdálených galaxií, případně, pokud je zarovnání přesně ideální, může je zvětšit jako přirozený teleskop.“

Zrak teleskopu Nancy Grace Roman bude dost velký i ostrý na to, aby mohl studovat tyto čočkovací efekty v malých měřítkách. Bude tak moci spatřit, jak shluky temné hmoty deformují vzhled vzdálených galaxií. Astronomové vytvoří podrobnou mapu velkorozměrové distribuce hmoty (viditelné i neviditelné) napříč vesmírem a zaplní mezery v našem chápání temné hmoty. Studium, jak struktury v průběhu času rostou, také pomůže astronomům prostudovat sílu temné energie v různých kosmických etapách.

„Standardy analýzy dat potřebné k měření slabého gravitačního čočkování jsou takové, že astronomická komunita jako celek bude těžit z velmi kvalitních dat z celé oblasti průzkumu, což nepochybně povede k neočekávaným objevům,“ věří Olivier Doré, výzkumník z Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii, který vede tým zaměřený na kosmologické snímkování teleskopem Nancy GraceRoman v rámci High-Latitude Wide-Area Survey a dodává: „Tento průzkum dosáhne mnohem více cílů než jen odhalení temné energie!“

Zatímco Hubbleův i Webbův teleskop studují gravitační čočky, přelomem u teleskopu Nancy Grace Roman bude jeho velké zorné pole. „Slabé čočkování zdeformuje tvary galaxie moc slabě na to, aby to bylo na jediné galaxii vidět. Dokud nemáte statistickou analýzu, je to neviditelné,“ říká Ryan Hickox a dodává: „Teleskop Nancy Grace Roman v tomto průzkumu spatří přes miliardu galaxií a my odhadujeme, že zhruba 600 milionů z nich bude dost detailních na to, aby teleskop Nancy Grace Roman studoval tyto efekty. Teleskop tedy bude stopovat růst struktur ve vesmíru ve třech rozměrech od chvíle krátce po Velkém třesku až do dneška a zmapuje temnou hmotu přesněji než kdy dříve.“

Široká oblast průzkumu teleskopem Nancy Grace Romanbude sloužit i ke sběru spekter z více než 20 milionů galaxií. Analýza spekter pomůže ukázat, jak se vesmír rozpínal v jednotlivých kosmických érách, protože když se objekt vzdaluje, všechny světelné vlny, které od něj přijímáme, se prodlužují a posouvají směrem k červenějším vlnovým délkám – jevu zvanému rudý posun. Určením, jak rychle se od nás galaxie vzdalují, což je způsobeno nepřetržitým rozpínáním vesmíru, mohou astronomové určit, jak jsou daleko. Čím více je spektrum galaxie posunuto do červené oblasti vlnových délek, tím je od nás vzdálenější. Astronomové tento jev využijí k vytvoření 3D mapy všech galaxií změřených v rámci prozkoumávané oblasti až do vzdálenosti zhruba 11,5 miliardy světlených let.

To odhalí zmrazené ozvěny prastarých zvukových vln, které kdysi rozvířily pravěké kosmické moře. Po většinu prvního půl milionu let existence vesmíru byl vesmír hustým, téměř jednotným mořem plazmatu (nabitých částic). Vzácné a drobné shluky k sobě gravitačně přitahovaly více hmoty. Materiál byl však příliš horký na to, aby k sobě přilnul a tak se odrazil. Tohle přitahování a odtahování vytvořilo tlakové vlny přirovnatelné ke zvukovým vlnám, které se šířily plazmatem. Postupem času se vesmír ochladil a vlny ustaly, čímž se v podstatě zmrazily vlny (nazývané baryonové akustické oscilace) na místě. Jelikož vlny byly místy, kde se shromáždilo více hmoty, vytvořilo se podél nich o něco více galaxií než jinde. Jak se vesmír během miliard let rozšiřoval, rozšiřovaly se i tyto struktury.

Tyto prstence fungovaly jako rýsovací potřeby vesmíru. Dnes jsou široké 500 milionů světlených let. Teleskop Nancy Grace Roman bude schopen přesně změřit jejich velikost napříč kosmickým časem, čímž odhalí, jak se temná energie vyvíjela. Nedávné výsledky z jiných teleskopů naznačují, že se síla temná energie se možná v průběhu kosmického času může měnit. „Teleskop Nancy Grace Roman bude schopen učinit tyto vysoce přesné testy, které by nám mohly říct, zda jsou tyto náznaky skutečnými odchylkami od našeho současného standardního modelu, či nikoliv,“ vysvětluje Risa Wechsler, ředitelka institutu KIPAC (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology), který spadá pod Stanford University v Kalifornii a také spolupředsedkyně komise, která formovala podobu průzkumu a dodává: „Snímkovací průzkum teleskopem Nancy Grace Roman s jeho průzkumem rudých posunů nám poskytne nové informace o vývoji vesmíru. Jednak o tom, jak se rozšiřoval, ale i tom, jak v průběhu času rostly jeho struktury. To nám pomůže s bezkonkurenční přesností porozumět, co gravitace a temná energie dělají.“

Když to všechno sečteme, teleskop NancyGrace Roman nám pomůže porozumět účinkům temné energie 10× přesněji než dosavadní měření. Pomůže rozlišovat mezi hlavními teoriemi, které se pokoušejí vysvětlit, proč se expanze vesmíru zrychluje. Díky způsobu, jakým teleskop Nancy Grace Roman bude prozkoumávat vesmír, odhalí vše od malých kamenných objektů ve vnějších částech Sluneční soustavy a jednotlivé hvězdy v blízkých galaxiích, ale i spojování galaxií a černých děr na kosmických hranicích před více než 13 miliardami let. „Teleskop Nancy Grace Roman je fascinující, protože pokrývá tak širokou oblast kvalitou snímků, jaká je možná pouze z kosmického prostoru,“ přiznává Risa Wechsler a uzavírá: „To umožňuje široký rozsah výzkumu od věcí, které očekáváte, že budete studovat až po objevy, o kterých jste doposud nepřemýšleli.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Wfirst_beauty1_prores_1920x1080.mov_.00_00_17_16.still003_crop.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/01/roman-survey-infographic-mkv-hlwa-gcoord-1.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/03/roman_lensing_5mb.gif
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/01/chladni.gif