Maak kennis met de Nancy Grace Roman Space Telescope.

We moeten nog even geduld hebben, maar in 2025 hoopt NASA opnieuw een planetenjager de ruimte in te schieten. En wat voor één. De Nancy Grace Roman Space Telescope gaat naar verwachting 100.000 nieuwe werelden ontdekken, waarvan de meest afgelegen exemplaren tot wel 26.000 lichtjaar(!) van de aarde verwijderd zijn.

Transitmethode
Het is zeker niet de eerste planetenjager die NASA erop uit stuurt. Bekende voorgangers zijn Kepler – die duizenden kandidaat-exoplaneten ontdekte en niet langer operationeel is. En de nog altijd werkzame TESS, die inmiddels ook al heel wat nieuwe exoplaneten gespot heeft.


Zowel Kepler als TESS spoorden exoplaneten op met behulp van de transitmethode. Hierbij worden telescopen langdurig op sterren gericht, in de hoop dat zij er getuige van zijn dat de helderheid van deze sterren regelmatig afneemt. Zo’n afname in helderheid kan namelijk wijzen op de aanwezigheid van een planeet die om de ster cirkelt en daarbij regelmatig voor de ster langs beweegt en een deel van het sterlicht tegenhoudt. Ook de Nancy Grace Roman Space Telescope zal op deze manier naar nieuwe planeten gaan zoeken. Maar de telescoop gebruikt daarnaast nog een tweede methode: microlensing.

Microlensing
Waar men bij de transitmethode jaagt op afnames in helderheid, draait de microlensing-aanpak juist om toenames in helderheid die ontstaan door een kromming in de ruimtetijd. Je moet je de ruimtetijd daarbij even voorstellen als een strak gespannen laken. Wanneer je op het laken een bowlingbal legt, zie je dat er door het gewicht van de bowlingbal een soort kuiltje ontstaat. Zo veroorzaken ook zware objecten – zoals sterren – in de ruimte een ‘kuiltje’ of kromming in de ruimtetijd. Licht dat door de ruimte reist, volgt die kromming. Wanneer nu een nabije ster vanaf de aarde gezien op één lijn komt te staan met een ster die verder van de aarde verwijderd is, wordt het licht van die verre ster dus afgebogen door de kromming in de ruimtetijd, veroorzaakt door de nabije ster. De nabije ster is in dit verhaal ‘de lens’ die het licht van de verder weg gelegen ster versterkt. Eventuele planeten die om de nabije ster cirkelen, hebben ook invloed op het licht van de afgelegen ster en doen als het ware dienst als ‘micro-lensjes’. Uit de verstoring die de planeten veroorzaken in het licht afkomstig van de afgelegen ster, kunnen onderzoekers niet alleen afleiden dat de nabije ster over planeten beschikt, maar ook concluderen hoe zwaar die planeten zijn en hoever ze van de moederster verwijderd zijn.

Aanvullende methodes
“Microlensing vindt niet zo heel vaak plaats en duurt maar kort,” stelt onderzoeker Benjamin Montet. “Dus je moet herhaaldelijk naar heel veel sterren kijken en heel nauwkeurig de veranderingen in helderheid meten, om gevallen van microlensing te detecteren.” Omdat ook de transitmethode vereist dat er herhaaldelijk naar sterren wordt gekeken om na te gaan of ze in helderheid veranderen, kan de Nancy Grace Roman Space Telescope beide methodes mooi combineren.


Beide methodes vullen elkaar ook mooi aan, omdat ze resulteren in de ontdekking van een breed scala aan planeten. Zo werkt de transitmethode met name heel goed voor planeten die dicht om hun ster cirkelen. Terwijl men middels microlensing ook planeten kan spotten die wat verder van hun moederster verwijderd zijn. Daarnaast is de microlensing-methode ook heel geschikt voor de ontdekking van eenzame planeten die niet langer aan een moederster gebonden zijn, doordat ze – bijvoorbeeld door interacties met andere planeten – uit hun zonnestelsel zijn geslingerd.

Ver weg
De toepassing van twee zoektechnieken is niet de enige manier waarop de Nancy Grace Roman Space Telescope zich van de voorgangers onderscheidt. Zo zal de telescoop ook op veel grotere afstand dan die voorgangers naar planeten gaan zoeken. Waar Kepler zich vooral richtte op sterren die op een gemiddelde afstand van zo’n 2000 lichtjaar stonden en TESS zich richt op sterren die rond de 150 lichtjaar van ons verwijderd zijn, zoekt de Nancy Grace Roman Space Telescope het nog wat verderop. De telescoop moet in staat zijn om planeten tot op wel 26.000 lichtjaar van de aarde te spotten. Het kan meer inzicht geven in welke typen planeten in de verschillende regio’s van ons sterrenstelsel voorkomen.

is de kans dat de telescoop getuige is van microlensing ook groter. De stofwolken die we in dit drukbevolkte deel van de Melkweg aantreffen, zitten de telescoop niet in de weg; Nancy Grace Roman is een infraroodtelescoop en kijkt er dus dwars doorheen. Afbeelding: NASA’s Goddard Space Flight Center.

En zo verwachten astronomen dankzij de Nancy Grace Roman Space Telescope dus zeker zo’n honderdduizend nieuwe werelden te ontdekken. Wat de telescoop allemaal in onze Melkweg gaat aantreffen, is afwachten. In theorie moet de telescoop planeten ter grootte van de aarde – of nog kleiner – kunnen detecteren. Ook wordt er gehoopt op de ontdekking van ijsreuzen – zoals Uranus en Neptunus – en eenzame planeten of misschien zelfs grote manen – zoals Jupiters Ganymedes. Daarnaast verwachten onderzoekers dat er middels microlensing naast planeten ook bizarre en interessante kosmische objecten worden gedetecteerd, zoals bruine dwergen, neutronensterren en zwarte gaten.

De Nancy Grace Roman Space Telescope moet ons zo in vijf jaar tijd een beter beeld geven van onze eigen Melkweg. En uiteindelijk ook van onszelf. “We hebben veel planetaire systemen ontdekt die in vergelijking met het onze wat vreemd leken,” stelt onderzoeker Samson Johnson. “Maar het is nog steeds niet duidelijk of zij nu vreemd zijn of dat wij dat zijn. Roman gaat ons helpen om dat uit te zoeken en zal ook andere grote vragen uit de astrofysica gaan helpen beantwoorden.”