NASA:s nya rymdteleskop Nancy Grace Roman Space Telescope har lämnat jorden. Det omkring 4,3 miljarder dollar dyra observatoriet ska bland annat leta efter exoplaneter, kartlägga mörk materia och undersöka mörk energi. Den stora skillnaden mot James Webb och Hubble är inte en större spegel, utan ett extremt brett synfält som kan förändra hur astronomer kartlägger universum.

NASA:s Roman-teleskop sköts upp från Kennedy Space Center i Florida klockan 13.26 svensk tid den 30 augusti.

En SpaceX Falcon Heavy tog observatoriet ut i rymden. Efter separationen från raketens andra steg fortsatte Roman på egen hand mot sin framtida arbetsplats omkring 1,6 miljoner kilometer från jorden.

Där väntar ett uppdrag som på flera sätt skiljer sig från de stora rymdteleskop som redan används.

Roman ska inte främst försöka se längst bort eller fotografera enskilda objekt med högsta möjliga detaljrikedom. I stället ska teleskopet kunna undersöka enorma delar av himlen betydligt snabbare än Hubble och James Webb.

NASA räknar bland annat med att Roman ska kartlägga mer än två miljarder galaxer.

Romans stora fördel är synfältet

Romans huvudspegel är 2,4 meter bred. Det är ungefär samma storlek som Hubbles spegel och betydligt mindre än James Webbs 6,5 meter.

Det avgörande sitter i stället bakom spegeln.

Romans huvudinstrument, Wide Field Instrument, är en infraröd kamera på omkring 300 megapixel. Synfältet är minst 100 gånger större än Hubbles.

Det betyder att Roman kan ta bilder med ungefär Hubbles detaljnivå över ett mycket större område av himlen i varje exponering.

En enda bild täcker ett område som motsvarar ungefär en och en halv fullmåne på himlen.

Över tid blir skillnaden enorm. Under de första fem åren väntas Roman kunna fotografera mer än 50 gånger så mycket av himlen som Hubble har gjort under omkring tre decennier.

Det är där teleskopets roll blir tydlig.

James Webb kan undersöka en enskild galax, planet eller stjärna mycket detaljerat. Roman kan i stället hitta och mäta miljontals eller miljarder objekt och visa astronomerna vilka som är särskilt intressanta att studera vidare.

Ska bygga en tredimensionell karta över universum

En av Romans största uppgifter blir att kartlägga universums storskaliga struktur.

Den planerade undersökningen ska täcka mer än 5 000 kvadratgrader av himlen. Roman ska mäta positioner, former och avstånd för enorma mängder galaxer.

Resultatet väntas bli den mest omfattande tredimensionella kartan över universum som hittills har skapats.

Över två miljarder galaxer kan ingå.

Det handlar inte bara om att veta var galaxerna finns.

Genom att studera hur de är fördelade över olika avstånd och olika perioder i universums historia kan forskarna undersöka hur kosmos har utvecklats och hur snabbt expansionen förändrats.

Romans enorma datamängder blir därför särskilt viktiga i jakten på svar om mörk materia och mörk energi.

Den som vill läsa mer om hur galaxer, mörk materia och universums expansion hänger ihop kan även läsa Hurbra-guiden om universums historia.

Roman ska försöka avslöja mörk materia

Mörk materia går inte att se direkt med ett vanligt teleskop.

Den avger inget ljus som Roman kan fotografera.

I stället ska forskarna mäta vad den mörka materien gör med omgivningen.

En viktig metod är gravitationslinsning. Gravitation från materia mellan teleskopet och en avlägsen galax böjer ljuset från galaxen en liten aning.

Effekten kan vara extremt svag för en enskild galax. Men när Roman kan mäta formerna hos enorma mängder galaxer samtidigt går det att hitta statistiska mönster.

På så sätt kan astronomerna bygga kartor över hur materia är fördelad även där en stor del av massan är osynlig.

Roman kan därför bli ett av de viktigaste verktygen hittills för att studera den struktur som mörk materia har skapat i universum.

Mörk energi är en ännu större gåta

Mörk energi är namnet på det fenomen som används för att beskriva varför universums expansion accelererar.

Vad den egentligen är vet forskarna fortfarande inte.

Roman ska angripa frågan från flera håll.

Genom att mäta galaxernas avstånd och fördelning vid olika tidpunkter kan astronomerna följa hur universums expansion har förändrats.

Teleskopet kan också använda gravitationslinsning och studier av stora galaxstrukturer för att testa olika modeller.

NASA bedömer att Roman kan mäta effekterna av mörk energi ungefär tio gånger noggrannare än dagens undersökningar.

Det kan få stor betydelse.

Om resultaten stämmer väl med dagens kosmologiska modell blir modellen betydligt hårdare testad. Om de inte gör det kan Roman i stället ge ledtrådar om att något viktigt saknas i vår nuvarande förståelse av universum.

Kan hitta enorma mängder nya exoplaneter

Roman har också ett helt annat huvuduppdrag: planeter utanför vårt solsystem.

Teleskopet ska under långa perioder observera täta stjärnfält mot Vintergatans centrum.

En viktig metod är gravitationsmikrolinsning.

Om en stjärna passerar nästan exakt framför en annan sett från Roman förstärker gravitationen tillfälligt ljuset från den bakomliggande stjärnan. Finns det en planet runt den främre stjärnan kan planeten skapa ett extra mönster i ljuskurvan.

Metoden är särskilt användbar för planeter som befinner sig relativt långt från sina stjärnor.

Den kan också avslöja planeter som inte verkar kretsa runt någon stjärna alls.

Roman väntas genom mikrolinsning hitta mer än 1 000 exoplaneter. Samma stora tidsundersökning kan samtidigt upptäcka över 100 000 transiterande planeter, där en planet passerar framför sin stjärna och får ljusstyrkan att minska.

Totalt räknar NASA därför med att Roman kan ge omkring 100 000 nya exoplanetupptäckter.

Det skulle innebära ett enormt steg från dagens kataloger.

Ska också försöka fotografera planeter direkt

Roman har dessutom ett separat instrument som kallas Coronagraph Instrument.

En koronagraf blockerar huvuddelen av ljuset från en stjärna. Det gör det möjligt att försöka se betydligt svagare objekt bredvid den.

I praktiken handlar det om att skapa en konstgjord solförmörkelse inne i teleskopet.

Romans koronagraf är framför allt en teknikdemonstration.

Den ska visa att avancerade system för direkt avbildning och analys av exoplaneter fungerar i rymden. Målen kommer framför allt att vara större planeter, exempelvis kalla jätteplaneter.

Roman är alltså inte byggt för att systematiskt fotografera jordtvillingar runt andra stjärnor.

Tekniken kan däremot bli ett viktigt steg mot framtida observatorier som ska kunna göra just det.

Roman ersätter inte James Webb

James Webb Space Telescope har fått enorm uppmärksamhet sedan starten 2021 och de första vetenskapsbilderna året därpå.

Roman ska inte ersätta Webb.

Teleskopen är byggda för olika uppgifter.

Webbs stora spegel gör det möjligt att samla mycket ljus och studera mycket avlägsna eller ljussvaga objekt på detaljnivå. Roman har betydligt mindre spegel men kan undersöka ett mycket större område åt gången.

En förenklad jämförelse är att Roman fungerar som en mycket kraftfull vidvinkelkamera medan Webb fungerar mer som ett teleobjektiv.

Roman kan exempelvis hitta tusentals intressanta galaxer i en stor kartläggning. Webb kan därefter användas för att studera några av dem på djupet.

Samma sak gäller exoplaneter och andra ovanliga objekt.

Roman kan bli maskinen som hittar dem.

Webb kan bli teleskopet som tar reda på vad de består av.

Hubble får också en fortsatt roll

Inte heller Hubble blir överflödigt.

Roman har ungefär samma spegeldiameter som Hubble men är framför allt byggt för infraröda observationer över stora områden.

Hubble kan fortfarande göra observationer i våglängder som Roman inte täcker på samma sätt, bland annat synligt och ultraviolett ljus.

Om teleskopen fortsätter fungera parallellt kan astronomer därför kombinera observationer från Roman, Webb och Hubble.

Roman ger den stora kartan.

Webb och Hubble kan sedan fylla i detaljerna.

Första vetenskapsbilderna väntas 2027

Efter uppskjutningen återstår en lång resa och en omfattande testperiod.

Roman ska placeras vid den så kallade Lagrangepunkten L2, omkring 1,6 miljoner kilometer från jorden. James Webb arbetar också i området kring L2.

Under de första månaderna ska teleskopet vecklas ut, kylas ned, kalibreras och testas.

De första vetenskapsbilderna väntas i början av 2027.

Grunduppdraget är planerat till fem år, men Roman är konstruerat för att kunna fortsätta ytterligare fem år om teleskopet fungerar och uppdraget förlängs.

NASA:s totala beräknade livscykelkostnad för missionen är omkring 4,3 miljarder dollar.

Mer teknisk information om teleskopet och de planerade undersökningarna finns på NASA:s officiella sida för Nancy Grace Roman Space Telescope.

Om Roman fungerar som planerat är det framför allt skalan som kan bli historisk.

Hubble har förändrat vår bild av enskilda delar av universum. James Webb har gett astronomerna möjlighet att studera några av de mest avlägsna och ljussvaga objekten som någonsin observerats.

Roman ska försöka göra något annat: se tillräckligt mycket av universum på en gång för att mönster som tidigare varit osynliga börjar framträda.