Das neue NASA-Teleskop soll 100.000 kosmische Explosionen entdecken.
Welche kosmischen Schönheiten enthüllt das neueste Weltraumteleskop der NASA und was werden sie uns über unser Universum verraten?
Das Nancy Grace Roman Space Telescope könnte 100.000 kosmische Explosionen aufspüren - von explodierenden Sternen bis hin zu schwarzen Löchern - und Hinweise auf grundlegende Fragen über unser Universum liefern, darunter die Natur der dunklen Energie und die Ursachen für die Beschleunigung der Expansion des Universums.
Das NASA-Teleskop könnte sogar Hinweise auf einige der frühesten Sterne des Universums finden, von denen man annimmt, dass sie sich vollständig selbst zerstören, ohne Spuren zu hinterlassen.
Kosmische Goldmine
Zwei Jahre lang wird der High-Latitude Time-Domain Survey alle fünf Tage eine Region des Kosmos von der Größe von 90 Vollmonden abtasten. Die Wissenschaftler werden ihre Beobachtungen zu Filmen zusammensetzen, die hoffentlich zahlreiche kosmische Explosionen aufdecken werden.
Die Untersuchung konzentriert sich hauptsächlich auf die Suche nach einer speziellen Klasse von Supernovae vom Typ Ia, die aus Doppelsternsystemen stammen, in denen mindestens ein Weißer Zwerg Material von einem Begleitstern stiehlt.
Forscher nutzen diese Supernovae, um kosmische Entfernungen zu messen und die Ausdehnung des Universums nachzuvollziehen, da sie ihren Höhepunkt bei etwa der gleichen Eigenhelligkeit erreichen. Wenn man herausfindet, wie schnell sich das Universum während verschiedener kosmischer Perioden ausgedehnt hat, erhält man Hinweise auf die dunkle Energie.
Benjamin Rose, Assistenzprofessor an der Baylor University, hat eine Studie zur Simulation der gesamten Durchmusterung geleitet. Er sagt: "Ob man nun dunkle Energie, sterbende Sterne, galaktische Kraftpakete oder vielleicht sogar ganz neue Dinge, die wir noch nie gesehen haben, erforschen will, diese Durchmusterung wird eine Goldmine sein.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Roman 27.000 Supernovae des Typs Ia entdecken könnte , 10 Mal mehr als bei allen bisherigen Durchmusterungen zusammen. Die meisten bisher entdeckten Supernovas vom Typ Ia sind in den letzten 8 Milliarden Jahren entstanden. Roman wird voraussichtlich über tausend entdecken, die vor mehr als 10 Milliarden Jahren explodiert sind, und Dutzende, die bis zu 11,5 Milliarden Jahre zurückliegen.
Dies könnte unser Bild vom frühen Universum verändern und Lücken in unserem Verständnis der Entwicklung des Kosmos schließen: "Das Füllen dieser Datenlücken könnte auch Lücken in unserem Verständnis der dunklen Energie schließen", fügt Rose hinzu. "Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass sich die dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert hat, und Roman wird uns helfen, diese Veränderung zu verstehen, indem es die kosmische Geschichte auf eine Weise erforscht, wie es andere Teleskope nicht können."
Kosmischer Beifang
Roman wird eine "Menge kosmischen 'Beifang'" sammeln, erklärt Rebekah Hounsell, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der University of Maryland-Baltimore County. Dabei handelt es sich um "andere Phänomene, die für einige Wissenschaftler nicht nützlich sind, für andere aber von unschätzbarem Wert sein werden".
Dazu gehören 60.000 Kernkollaps-Supernovae, die auftreten, wenn einem massereichen Stern der Brennstoff ausgeht und er unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht. Ihre Signale sehen ähnlich aus wie die einer Supernova vom Typ Ia, sind aber für die Erforschung der dunklen Energie nicht so nützlich.
"Indem wir sehen, wie sich das Licht eines Objekts im Laufe der Zeit verändert und es in Spektren aufteilt, können wir zwischen all den verschiedenen Arten von Blitzen unterscheiden, die Roman sieht", fügt Hounsell hinzu. "Mit dem von uns erstellten Datensatz können Wissenschaftler Algorithmen für maschinelles Lernen trainieren, um zwischen verschiedenen Objekttypen zu unterscheiden und Romans Datenflut zu durchforsten, um sie zu finden."
Zu Romans vielen potenziellen Funden gehören Gezeitenstörungen, die entstehen, wenn stellare Überreste eines Sterns, der von der intensiven Schwerkraft eines Schwarzen Lochs zerfetzt wurde, sich aufheizen und glühen. Roman könnte 40 dieser Ereignisse aufspüren, die neue Informationen über die Physik Schwarzer Löcher liefern.
Das Teleskop könnte bis zu 90 superluminöse Supernovae beobachten, die Aufschluss darüber geben, warum sie 100 Mal heller sind als typische Supernovae. Es könnte auch die noch selteneren und stärkeren Kilonovas entdecken, die bei der Kollision zweier Neutronensterne entstehen. Bisher wurde nur eine entdeckt, aber Roman könnte fünf weitere aufspüren und mehr über ihr Schicksal verraten - ob sie zu einem einzelnen Neutronenstern, einem Schwarzen Loch oder etwas ganz anderem führen.
Roman könnte sogar einige der ersten Sterne des Universums beobachten , die Hunderte Male massiver waren als unsere Sonne. Wissenschaftler vermuten, dass sie nicht so schwer wurden, dass sie wie heutige Sterne kollabierten, sondern dass sich die intensive Gammastrahlung in ihnen in Materie-Antimaterie-Paare verwandelte, die den inneren Druck verringerten, bis sie in selbstzerstörerischen Explosionen kollabierten, die so stark waren, dass sie möglicherweise nichts zurückließen. Sechs potenzielle "paarinstabile" Supernovae wurden bereits gefunden, aber noch nicht bestätigt.
Rose glaubt, dass Roman die erste bestätigte Entdeckung einer paarinstabilen Supernova sein wird, wobei die Studie vorhersagt, dass sie mehr als 10 finden wird: "Sie sind unglaublich weit entfernt und sehr selten, also braucht man ein Teleskop, das einen großen Teil des Himmels mit einer tiefen Belichtung im nahen Infrarotlicht vermessen kann , und das ist Roman."
Das Unerwartete erwarten
Künftige Simulationen könnten weitere Arten von kosmischen Blitzen, wie veränderliche Sterne und aktive Galaxien, einbeziehen, während andere Teleskope Romans Entdeckungen folgen könnten, um sie in verschiedenen Wellenlängen zu betrachten und detaillierter zu untersuchen.
"Roman wird eine ganze Reihe von seltsamen und wunderbaren Dingen im Weltraum finden, darunter auch solche, an die wir noch gar nicht gedacht haben", so Hounsell. "Wir erwarten definitiv das Unerwartete".
Quellenhinweis:
The Hourglass Simulation: A Catalog for the Roman High-latitude Time-domain Core Community Survey, The Astrophysics Journal, July 2025. Rose, B. M., et al