Betekenis van de Nancy Grace Roman ruimtetelescoop

De Nancy Grace Roman Space Telescope (meestal kortweg Roman Telescope genoemd) zal naar verwachting op 30 augustus 2026 de ruimte in worden gelanceerd. De telescoop zal in een quasi-halo-baan rond het tweede Lagrange-punt (L2) van het zon-aarde-systeem worden geplaatst en daar ook operationeel zijn, in de buurt van de James Webb Space Telescope (JWST), op een afstand van 1.5 miljoen kilometer van de aarde. De Roman Telescope is gewijd aan de studie van donkere materie, donkere energie en exoplaneten en zal grootschalige onderzoeken uitvoeren van meer dan een miljard sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Hierbij zal de telescoop de verspreiding en evolutie van materie in kaart brengen en de expansiegeschiedenis van het heelal meten. Dit zal inzicht geven in de effecten van donkere materie en donkere energie op de vormen en verdelingen van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels in het heelal. De telescoop zal ook verre Type Ia-supernova's observeren, die fungeren als indicatoren van de versnelde expansie van het heelal, om zo de donkere energie te karakteriseren. Met behulp van microlensing, directe beeldvorming en transits zal de Roman-telescoop ook exoplaneten opsporen en bestuderen. Naar verwachting zal de telescoop meer dan 100,000 exoplaneten onthullen tijdens hun transits voor hun moedersterren. Roman zal grotere beelden vastleggen en een overzicht van het geheel bieden, terwijl de James Webb-telescoop krachtige waarnemingen verricht die verder terug in de tijd kijken met een hogere resolutie. Samen kunnen ze van grote waarde zijn voor astronomisch onderzoek. 

Hemellichamen (zoals sterren, planeten en manen) en hun periodieke bewegingen aan de nachtelijke hemel hebben de mensheid al sinds de prehistorie gefascineerd. Waarnemingen van de posities en bewegingspatronen van sterren aan de nachtelijke hemel werden van oudsher gebruikt voor het bepalen van de richting en navigatie tijdens zeereizen. De uitvinding van de telescoop – het instrument om verre objecten te observeren door hun emissie, absorptie of reflectie van elektromagnetische straling – in het begin van de 17e ^eeuw was een mijlpaal, omdat het de beperkingen van waarnemingen met het blote oog overwon en gedetailleerde astronomische waarnemingen mogelijk maakte. Aanvankelijk domineerden optische telescopen het veld, maar al snel vonden radiotelescopen en zonnetelescopen hun weg naar de snelgroeiende astronomie. Al snel werd duidelijk dat astronomische waarnemingen met aardse telescopen werden verstoord door de atmosfeer. Een mogelijke oplossing was het plaatsen van telescopen in de ruimte, omdat ruimtetelescopen voordelen boden ten opzichte van aardse telescopen, zoals scherpere beelden, een breder spectrum en een beter zicht op de ruimte.

Ruimtetelescopen

Het idee voor een ruimtetelescoop werd in 1946 geopperd door Lyman Spitzer. Men dacht dat waarnemingen door een telescoop in de ruimte vrij zouden zijn van verstoringen door de turbulente atmosfeer van de aarde. Bovendien zou een ruimtetelescoop in staat zijn om UV-, röntgen- en infraroodstraling waar te nemen, golflengten die worden geabsorbeerd door de luchtmoleculen in de atmosfeer. De Orbiting Astronomical Observatory 2 (OAO-2), beter bekend als Stargazer, was de eerste succesvolle ruimtetelescoop die waarnemingen in het UV-spectrum verrichtte. Deze werd gelanceerd in 1968 en bleef operationeel tot 1973. 

De Hubble-ruimtetelescoop is wellicht de bekendste ruimtetelescoop. Het is een groot optisch observatorium dat in 1990 werd gelanceerd. De Hubble-telescoop bevindt zich op ongeveer 540 km boven de aarde in een lage baan en is al 35 jaar operationeel. Dankzij zijn waarnemingen in de diepte zijn duizenden voorheen onbekende verre sterrenstelsels ontdekt. ​​De telescoop heeft ook bijgedragen aan de nauwkeurige berekening van de leeftijd en de expansiesnelheid van het heelal en wordt beschouwd als een belangrijke mijlpaal in de astronomische waarnemingen vanuit de ruimte. 

De James Webb Space Telescope (JWST) is een andere belangrijke naam. De JWST, gelanceerd op 25 december 2021, is tot nu toe de grootste en krachtigste ruimtetelescoop. In tegenstelling tot Hubble, een optisch observatorium in een lage baan om de aarde, is de JWST een infraroodobservatorium dat zich bevindt op het tweede Lagrange-punt (L2), op ongeveer 1.5 miljoen kilometer afstand van de aarde. De JWST is gewijd aan de studie van het vroege heelal en is ontworpen om 13.5 miljard jaar terug te kijken en de eerste sterrenstelsels te observeren die na de oerknal zijn ontstaan. In de afgelopen vijf jaar heeft de JWST een revolutie teweeggebracht in de astronomie, met name in de studie van het vroege heelal.

Nancy Grace Roman Ruimtetelescoop

De Nancy Grace Roman-ruimtetelescoop, of kortweg Roman-telescoop, zal naar verwachting op 30 augustus 2026 worden gelanceerd en is vernoemd naar Nancy Grace Roman, de eerste hoofdastronoom van NASA die een voortrekkersrol speelde in het Hubble-ruimtetelescoopproject. In tegenstelling tot Hubble, die in een lage baan om de aarde wordt geplaatst, zal Roman in een quasi-halo-baan rond het tweede Lagrange-punt (L2) van het zon-aarde-systeem worden geplaatst en van daaruit opereren, in de buurt van de JWST, op een afstand van 1.5 miljoen kilometer van de aarde.  

De Roman-telescoop zal volledig uitgevouwen meer dan 12.7 meter lang en ruim 4.4 meter breed zijn. De resolutie en gevoeligheid ervan zullen vergelijkbaar zijn met die van Hubble, dankzij de gelijke afmetingen van de hoofdspiegel (2.4 meter in diameter). 

De Roman-telescoop zal echter een 100 keer groter gezichtsveld hebben dankzij de 300-megapixel multi-band nabij-infraroodcamera, het Wide Field Instrument (WFI), dat breedbeeldopnamen en spectroscopie mogelijk maakt. Een breed gezichtsveld met hoge resolutie en snelle surveysnelheden stelt de Roman-telescoop in staat om grootschalige surveys uit te voeren van meer dan een miljard sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels, waarbij de verdeling en evolutie van materie in kaart worden gebracht en de expansiegeschiedenis van het heelal wordt gemeten. Dit zal inzicht geven in de effecten van donkere materie en donkere energie op de vormen en verdelingen van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels in het heelal. 

De Roman-telescoop zal ook verre Type Ia-supernova's waarnemen, die fungeren als indicatoren van de versnelde expansie van het heelal en zo de donkere energie karakteriseren. Het Wide Field Instrument (WFI) zal ongetwijfeld een sleutelrol spelen in het onderzoek naar donkere materie en donkere energie door de Roman-telescoop. Vanwege de cruciale rol van het Wide Field Instrument heette de Roman-telescoop voorheen de Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST).  

Roman zal ook exoplaneten opsporen en bestuderen. Hiervoor zal de telescoop gebruikmaken van microlensing, directe beeldvorming en transits. Naar verwachting zullen de waarnemingen van Roman meer dan 100,000 exoplaneten aan het licht brengen tijdens hun transits voor hun moedersterren. Het coronagraafinstrument aan boord van de Roman-telescoop zal de intense sterrenstraling blokkeren en foto's maken van exoplaneten en de puinschijven die eromheen draaien. 

Roman zal zo een bijdrage leveren aan het onderzoek naar donkere materie, donkere energie en exoplaneten. 

Romeinse telescoop en James Webb-telescoop 

Zowel de Nancy Roman- als de James Webb-ruimtetelescoop zullen tegelijkertijd in werking zijn. Beide telescopen zullen voornamelijk het heelal bestuderen in infrarood licht. Ze verschillen echter in hun beeldvormingsmogelijkheden, maar kunnen elkaar aanvullen bij de bestudering van astronomische verschijnselen. 

Hoewel het Wide Field Instrument (WFI) Roman in staat stelt grotere beelden vast te leggen (50 keer groter dan wat Webb kan vastleggen) en een overzicht van het geheel te bieden, maakt de James Webb-telescoop krachtige waarnemingen mogelijk die verder terug in de tijd kijken met een hogere resolutie. Dit komt doordat de primaire spiegel van Webb veel groter is (6.5 meter) dan die van Roman (2.4 meter). 

Romans overkoepelende visie en Webbs scherpe observaties kunnen samen van grote waarde zijn bij astronomische studies. 

De Roman-telescoop heeft een primaire missieduur van vijf jaar, gevolgd door een verlengde missie van vijf jaar. 

***

Referenties: 

1. NASA. Nancy Grace Roman ruimtetelescoop. Beschikbaar bij https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/
2. NASA's Roman-ruimtetelescoop begint met geïntegreerde operationele voorbereidingen voor de lancering. Geplaatst op 10 augustus 2026. Beschikbaar op https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/08/10/nasas-roman-telescope-team-begins-integrated-operations-for-launch/
3. NASA's Curious Universe – Roman-serie: NASA's nieuwe kijk op het donkere universum. Seizoen 13, aflevering 1. Geplaatst op 11 augustus 2026. Beschikbaar op https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-series-nasas-new-view-of-the-dark-universe/
4. NASA's Curious Universe – Roman-serie: Jupiters rond andere zonnen. Seizoen 13, aflevering 2. Geplaatst op 18 augustus 2026. Beschikbaar op https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-exoplanets/
5. Bartusek, LML, et al. “Implementatie en uitdagingen van het Nancy Grace Roman Space Telescope Observatory,” IEEE Aerospace Conference (AERO) 2022, Big Sky, MT, VS, 2022, pp. 01-14, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO53065.2022.9843415

***

Gerelateerde artikelen: 

1. Brown Dwarfs (BDs): James Webb-telescoop identificeert het kleinste object dat op een sterachtige manier is gevormd  (5 januari 2024) 
2. James Webb Space Telescope (JWST): het eerste ruimteobservatorium gewijd aan de studie van het vroege heelal  (6 november 2021) 
3. JWST's Deep Field Observations zijn in strijd met het kosmologisch principe (28 maart 2025) 
4. James Webb (JWST) herdefinieert het uiterlijk van het Sombrero-sterrenstelsel (Messier 104)  (26 november 2024) 
5. Paradox van metaalrijke sterren in het vroege heelal  (27 september 2024) 
6. Vroeg heelal: het meest verre sterrenstelsel ‘JADES-GS-z14-0’ daagt sterrenstelselformatiemodellen uit  (12 Augustus 2024)
7. XPoSat: ISRO lanceert 's werelds tweede 'X-ray Polarimetry Space Observatory'  (1 januari 2024) 
8. James Webb's ultradiepe veldobservaties: twee onderzoeksteams om de vroegste sterrenstelsels te bestuderen  (24 June 2022) 
9. Ontdekking van de eerste exoplaneet-kandidaat buiten onze eigen Melkweg (28 oktober 2021) 
10. Onderzoek naar exoplaneten: planeten van TRAPPIST-1 zijn vergelijkbaar in dichtheden  (25 januari 2021)

***