Das Nancy Grace Roman Space Telescope-Team der NASA sucht nach Möglichkeiten, die Bemühungen der Gemeinschaft zu unterstützen, sich auf die Datenflut vorzubereiten, die die Mission zurückbringen wird. Kürzlich ausgewählte Infrastrukturteams werden bei den Vorarbeiten eine wichtige Rolle spielen, indem sie Simulationen erstellen, den Himmel mit anderen Teleskopen erkunden, Romans Komponenten kalibrieren und vieles mehr.
Ihre Arbeit wird die zusätzlichen Bemühungen anderer Teams und Einzelpersonen auf der ganzen Welt ergänzen, die ihre Kräfte bündeln werden, um das wissenschaftliche Potenzial von Roman zu maximieren. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Wissenschaftler beim Start der Mission im Mai 2027 bereits über die Werkzeuge verfügen, die sie benötigen, um Milliarden kosmischer Objekte aufzudecken und dabei zu helfen, Geheimnisse wie die dunkle Energie zu entschlüsseln.
„Wir nutzen die gesamte Wissenschaftsgemeinschaft, um den Grundstein zu legen, damit wir beim Start sofort leistungsstarke Wissenschaft betreiben können“, sagte Julie McEnery, Romans leitende Projektwissenschaftlerin beim Goddard Space Flight der NASA Zentrum in Greenbelt, Maryland. „Es gibt viel spannende Arbeit zu leisten und es gibt viele verschiedene Möglichkeiten für Wissenschaftler, sich zu engagieren.“
Im Mittelpunkt der Vorbereitungsarbeiten stehen Simulationen. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern, Algorithmen zu testen, Romans wissenschaftlichen Nutzen abzuschätzen und Beobachtungsstrategien zu verfeinern, damit wir so viel wie möglich über das Universum erfahren.
Teams werden in der Lage sein, verschiedene kosmische Phänomene durch einen simulierten Datensatz zu streuen und dann maschinelle Lernalgorithmen auszuführen, um zu sehen, wie gut sie die Phänomene automatisch finden können. Angesichts der enormen Datenerfassungsrate von Roman wird die Entwicklung schneller und effizienter Methoden zur Identifizierung zugrunde liegender Muster von entscheidender Bedeutung sein. Es wird erwartet, dass die Mission im Laufe ihrer fünfjährigen Hauptmission 20.000 Terabyte (20 Petabyte) an Beobachtungen mit Billionen Einzelmessungen von Sternen und Galaxien ansammelt.
„Die Vorarbeiten sind komplex, auch weil alles, was Roman tun wird, ziemlich eng miteinander verknüpft ist“, sagte McEnery. „Jede Beobachtung wird von mehreren Teams für sehr unterschiedliche wissenschaftliche Fälle genutzt. Deshalb schaffen wir eine Umgebung, die es Wissenschaftlern so einfach wie möglich macht, zusammenzuarbeiten.“
Einige Wissenschaftler werden Vorläuferbeobachtungen mit anderen Teleskopen durchführen, darunter dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA, dem Keck-Observatorium auf Hawaii und dem japanischen PRIME (Prime-Focus-Infrarot-Mikrolinsen-Experiment) am südafrikanischen Astronomischen Observatorium in Sutherland. Diese Beobachtungen werden Astronomen helfen, Romans Beobachtungsplan zu optimieren, indem sie die besten individuellen Ziele und Weltraumregionen für Roman identifizieren und die Daten, die die Mission voraussichtlich liefern wird, besser verstehen.
Diese Animation zeigt eine Simulation der Art von Wissenschaft, die Astronomen mit zukünftigen Tieffeldbeobachtungen vom Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA durchführen können. Die Schwerkraft dazwischenliegender Galaxienhaufen und dunkler Materie kann das Licht von weiter entfernten Objekten bündeln und deren Aussehen verfälschen, wie in der Animation gezeigt. Durch die Untersuchung des verzerrten Lichts können Astronomen schwer fassbare dunkle Materie untersuchen, die nur indirekt über ihre Gravitationseffekte auf sichtbare Materie gemessen werden kann. Als Bonus erleichtert diese Linse auch die Sicht auf die am weitesten entfernten Galaxien, deren Licht sie verstärkt. Simulationen wie diese helfen Astronomen zu verstehen, was Romans zukünftige Beobachtungen über das Universum sagen könnten, und liefern nützliche Daten zur Validierung von Datenanalysetechniken. Bildnachweis: Caltech-IPAC/R. Verletzt
Einige Teams werden untersuchen, wie sie Daten von verschiedenen Observatorien kombinieren und mehrere Teleskope im Tandem verwenden können. Beispielsweise würde die gemeinsame Verwendung von PRIME und Roman den Astronomen helfen, mehr über Objekte zu erfahren, die über die verzerrte Raumzeit gefunden wurden. Und römische Wissenschaftler können sich auf archivierte Hubble-Daten stützen, um einen Blick zurück in die Zeit zu werfen und zu sehen, wo sich kosmische Objekte befanden und wie sie sich verhielten. So können sie eine vollständigere Geschichte der Objekte erstellen, die Astronomen mit Roman untersuchen werden.
Roman wird auch interessante Ziele identifizieren, die Observatorien wie das James Webb-Weltraumteleskop der NASA für detailliertere Studien heranzoomen können.
Für die Planung jedes römischen Wissenschaftsfalls werden viele parallel arbeitende Teams erforderlich sein. „Wissenschaftler können etwas nehmen, das Roman erforschen wird, wie z. B. zarte Sternenströme, die sich weit über die scheinbaren Ränder vieler Galaxien hinaus erstrecken, und all die Dinge berücksichtigen, die nötig sind, um sie wirklich gut zu untersuchen“, sagte Dominic Benford, Romans Programmwissenschaftler am NASA-Hauptquartier in Washington, D.C
„Dazu könnten Algorithmen für dunkle Objekte gehören, die Entwicklung von Methoden zur sehr präzisen Messung von Sternpositionen, das Verständnis, wie Detektoreffekte die Beobachtungen beeinflussen und das Wissen, wie man diese korrigiert, die Entwicklung der effektivsten Strategie zur Abbildung von Sternströmen und vieles mehr.“ “
Eine Gruppe entwickelt Verarbeitungs- und Analysesoftware für Romans Coronagraph-Instrument. Dieses Instrument wird mehrere Spitzentechnologien demonstrieren, die Astronomen dabei helfen könnten, Planeten außerhalb unseres Sonnensystems direkt abzubilden. Dieses Team wird auch verschiedene Objekte und Planetensysteme simulieren, die der Coronagraph enthüllen könnte, von staubigen Scheiben, die Sterne umgeben, bis hin zu alten, kalten Welten ähnlich dem Jupiter.
Die Wissenschaftszentren der Mission bereiten sich darauf vor, die Datenpipeline und das Archiv von Roman zu verwalten und Systeme zur Planung und Durchführung von Beobachtungen einzurichten. Im Rahmen einer separaten, bevorstehenden Initiative werden sie ein Team zur Definition von Umfragen zusammenstellen, das alle vorbereitenden Informationen, die Wissenschaftler jetzt generieren, und alle Interessen der breiteren astronomischen Gemeinschaft einbeziehen wird, um Romans optimale Beobachtungspläne im Detail zu bestimmen.
„Das Team freut sich darauf, alle Vorarbeiten zu koordinieren und zu leiten“, sagte McEnery. „Es ist eine herausfordernde, aber auch aufregende Gelegenheit, die Voraussetzungen für Roman zu schaffen und sicherzustellen, dass jede seiner zukünftigen Beobachtungen zu einer Fülle wissenschaftlicher Entdeckungen beitragen wird.“