NASA je 12. prosinca 2025. objavila ambiciozan plan za detaljno kartiranje naše galaksije pomoću svemirskog teleskopa Nancy Grace Roman. Riječ je o prvom velikom galaktičkom pregledu koji će ovaj novi infracrveni opservatorij provesti čim započne svoju petogodišnju primarnu misiju. U samo mjesec dana učinkovitog promatranja, raspoređenih tijekom prve dvije godine rada, Roman bi trebao zabilježiti položaje i svojstva desetaka milijardi zvijezda te otkriti strukture Mliječne staze koje do sada nismo mogli vidjeti zbog guste prašine i ograničenja postojećih teleskopa.

Srce tog pothvata zove se Galactic Plane Survey – pregled galaktičke ravnine koji će se usmjeriti na najsvjetliji, najgušći pojas naše galaksije, gdje se nalazi većina zvijezda, plina i prašine. Znanstvenici očekuju da će kombinacija širokog vidnog polja, fine prostorne rezolucije i osjetljivosti u infracrvenom području pretvoriti ovaj pregled u svojevrsnu „rudarsku ekspediciju“ kroz Mliječnu stazu, s neviđenom količinom novih podataka o zvjezdanim rađalištima, umirućim zvijezdama, kompaktnih ostataka i egzotičnim binarnim sustavima.

Romanov galaktički pregled kao nova referentna karta Mliječne staze

Galactic Plane Survey bit će prvi opći astrofizički pregled odabran za misiju Nancy Grace Roman. On će se nadovezati na tri temeljna, tzv. core pregleda koja su već definirana za misiju, kao i na tehnološku demonstraciju koronografa, instrumenta koji će testirati napredne metode blokiranja blještavila zvijezda kako bi se izravno snimili egzoplaneti i diskovi prašine oko njih. U okviru primarne misije predviđeno je da najmanje četvrtina ukupnog vremena promatranja bude otvorena znanstvenoj zajednici putem natječaja, pa se očekuje cijeli niz dodatnih specijaliziranih programa, ali upravo će Galactic Plane Survey dati najopsežniju „kostur-kartu“ naše galaksije.

Plan je da Roman u glavnoj komponenti ankete pokrije oko 691 kvadratni stupanj neba, što odgovara vidljivom području približno 3500 punih Mjeseca poredanih jedan do drugoga. Taj dio pregleda bit će usmjeren duž vidljive trake Mliječne staze na nebu, odnosno duž ravnine galaktičkog diska. Dodatna komponenta usredotočit će se na manju, ali ponavljano promatranu regiju površine od oko 19 kvadratnih stupnjeva – otprilike 95 punih Mjeseca – gdje će se više desetaka puta pratiti promjene sjaja i položaja zvijezda, kako bi se zabilježile kratkotrajne pojave i dinamički procesi.

Treća, najdublja komponenta obuhvatit će niz malih polja ukupne površine oko 4 kvadratna stupnja. U tim će područjima Roman koristiti puni set filtara i spektroskopskih alata kako bi dobio detaljne informacije o kemijskom sastavu, temperaturi, brzini i udaljenosti objekata. Zajedno, ove tri razine pregleda pružit će višeslojni uvid u strukturu Mliječne staze: od globalne geometrije galaktičkog diska do lokalne fizike pojedinih zvjezdanih kolijevki i kompaktnih objekata.

Procjene znanstvenog tima govore da bi Roman mogao mapirati do 20 milijardi zvijezda, pri čemu će visoka prostorna rezolucija i ponovljena promatranja omogućiti precizno mjerenje sitnih pomaka zvijezda na nebu. Takva astrometrija ključna je za razumijevanje kako zvijezde kruže oko središta galaksije, gdje se nalaze spiralni krakovi, kako su raspodijeljene tamna tvar i vidljiva masa te na koji se način Mliječna staza razvijala tijekom kozmičke povijesti.

Novi teleskop kao nasljednica Hubblea i dopuna Gaii

Roman Space Telescope nastavlja tradiciju svemirskih opservatorija poput Hubblea i Jamesa Webba, ali s fokusom na širokokutna infracrvena promatranja. Teleskop će biti smješten u halo-orbitu oko točke L2 sustava Sunce–Zemlja, gdje stabilno termalno okruženje i stalni pogled prema svemiru omogućuju dugotrajna, precizna mjerenja. Prema planu NASA-e, misija bi trebala biti lansirana najkasnije do svibnja 2027., pri čemu je tim trenutno na putanji koja bi omogućila i raniji start, već ujesen 2026. godine, raketom Falcon Heavy s lansirne rampe LC-39A u Kennedyjevu svemirskom centru na Floridi.

Sam teleskop nedavno je prošao važnu prekretnicu: dovršena je integracija dvaju glavnih segmenata opservatorija, čime je konstrukcija službeno završena. U najvećoj čistoj sobi NASA-inog centra Goddard spojeni su modul s optikom i instrumentima te servisni modul sa sustavima napajanja, pogona i komunikacije. Sljedeća faza uključuje niz riguroznih testova u vakuumskim komorama, vibracijskim stolovima i termalnim okruženjima kako bi se provjerilo kako Roman podnosi uvjete lansiranja i rada u svemiru.

Roman u sebi nosi dva glavna znanstvena instrumenta. Širokokutni instrument Wide Field Instrument zapravo je kamera rezolucije od oko 300 megapiksela, osjetljiva u vidljivom i bliskom infracrvenom području. Njegova će širina vidnog polja biti oko sto puta veća od one koju Hubble postiže u standardnom načinu snimanja, pri čemu će oštrina pojedinačnih piksela ostati usporediva. To znači da će jedna Romanova snimka sadržavati detalje koje bismo inače morali skupljati iz stotinu odvojenih Hubbleovih kadrova.

Drugi ključni instrument je koronograf koji će testirati tehnologije ekstremnog potiskivanja svjetlosti zvijezda. Ideja je da se blještavilo matične zvijezde doslovno „zasjeni“ složenim optičkim elementima i prilagodljivim zrcalima, otvarajući pogled na mnogo slabije objekte u neposrednoj blizini – poput velikih egzoplaneta ili prašnih diskova u kojima nastaju planeti. Iako je koronograf tehnološka demonstracija, uspjeh takvog instrumenta postavio bi temelje za buduće misije posvećene izravnom snimanju Zemlji sličnih svjetova.

Roman će pritom nadopuniti rad europskog satelita Gaia, koji je tijekom godina prikupio podatke o približno dvije milijarde zvijezda promatranih u vidljivoj svjetlosti. Iako je Gaia revolucionirala naše razumijevanje dinamike i strukture Mliječne staze, gusta prašina u mnogim područjima galaktičke ravnine ograničava njezin doseg. Zahvaljujući infracrvenim filtrima, Roman će „vidjeti kroz“ ta zaklonjena područja, dublje u jezgru galaksije i na „skrivenu“ daleku stranu diska, pa će zajedno s Gaiom pružiti daleko potpuniju trodimenzionalnu kartu.

Kozmičke kolijevke: gdje se rađaju nove zvijezde

Jedan od najuzbudljivijih aspekata Galactic Plane Surveyja bit će pogled u goleme molekularne oblake u kojima nastaju zvijezde. U takvim regijama, poput slavne Karine ili Lagune, guste nakupine hladnog plina i prašine kolabiraju pod vlastitom gravitacijom stvarajući protozvijezde. Okolina je pritom vrlo dinamična: mlade zvijezde izbacuju snažne mlazove materijala, izbijaju iznenadni izboji sjaja, magnetna polja uvijaju tokove plina, a udarni valovi prethodnih generacija masivnih zvijezda režu kroz oblake.

Infracrveno „vid“ teleskopa Roman bit će ključan za promatranje tih procesa, jer većina svjetlosti koju emitiraju najmlađe zvijezde nikada ne napusti oblak u vidljivom području – biva apsorbirana i raspršena na prašinskim zrncima. Roman će kroz tu prašinu vidjeti milijune objekata u različitim fazama ranog razvoja: od još uvijek duboko ugniježđenih zvjezdanih „embrija“, preko burnih mladih zvijezda koje neredovito bljeskaju, pa sve do stabilnijih zvijezda oko kojih se već mogu prepoznavati protoplanetarni diskovi.

Znanstvenici će tako moći pratiti kako se stopa nastanka zvijezda mijenja s različitim uvjetima – primjerice s gustoćom plina, lokalnom jačinom zračenja ili prisutnošću prethodnih generacija masivnih zvijezda. Budući da će Galactic Plane Survey obuhvatiti vrlo različite regije galaktičkog diska, od mirnijih periferija do užurbanog središta, rezultate će biti moguće uspoređivati gotovo kao da se proučava niz laboratorijskih eksperimenata pod drukčijim uvjetima.

U pozadini svih tih procesa vodi se svojevrsna „četverostruka potezanja konopa“ između gravitacije, zračenja, magnetnih polja i turbulencije. Gravitacija nastoji zbijati plin u zvjezdane jezgre, dok zračenje mladih i masivnih zvijezda, zajedno s zvjezdanim vjetrovima i eksplozijama supernova, razdire oblake i raspršuje materijal. Magnetna polja i turbulentno gibanje plina dodatno usporavaju ili ubrzavaju kolaps na određenim mjestima. Analiza stotina tisuća zvjezdanih kolijevki koje će Roman snimiti omogućit će astronomima da konačno kvantitativno odvoje ulogu svakog od tih faktora.

Zvjezdani skupovi kao prirodni laboratoriji

Posebno će dragocjeni biti podaci o zvjezdanim skupovima – „obiteljima“ zvijezda koje su nastale iz iste oblake i u isto vrijeme. Otvoreni skupovi, kakvih će Roman prema očekivanjima proučiti gotovo dvije tisuće, obično su mladi i razmjerno labavo gravitacijski vezani. Oni se često nalaze duž spiralnih krakova galaksije i smatraju se jednim od ključnih tragova koji otkrivaju gdje su u zadnje vrijeme nastajale nove zvijezde. Ako se na njima izmjere precizne udaljenosti, brzine i kemijski sastavi članova, moguće je rekonstruirati povijest formiranja spiralne strukture.

S druge strane, kuglasti ili globularni skupovi pripadaju najstarijem „stanovništvu“ Mliječne staze. Oni se obično nalaze u halou oko galaktičkog diska ili u blizini središta, a sadrže stotine tisuća gusto zbijenih, vrlo starih zvijezda. Galactic Plane Survey usmjerit će se na nekoliko desetaka takvih objekata, osobito u regiji blizu galaktičke jezgre gdje su promatranja do sada bila otežana zbog prašine i prenatrpanosti zvijezdama. Uspoređujući svojstva tih skupova, znanstvenici će moći odrediti na koje je načine Mliječna staza tijekom svoje prošlosti „gutala“ manje galaksije i ponovno raspodjeljivala zvijezde.

Prednost zvjezdanih skupova u znanstvenom smislu jest to što njihove zvijezde dijele približno istu dob, početni kemijski sastav i udaljenost. To znači da razlike u sjaju ili boji pojedinih zvijezda u klasteru uglavnom odražavaju njihov razvojni stadij, a ne vanjske uvjete. Kada se zatim klasteri uspoređuju jedni s drugima, moguće je vrlo precizno odvojiti učinke „prirode“ – početnih uvjeta u oblaku iz kojeg su nastali – od utjecaja „odgoja“, odnosno okoline u galaksiji kroz koju se kreću.

Puls galaksije: kompaktni ostaci i mikroleće

Zvijezde slične Suncu svoj život završavaju kao bijeli patuljci, dok masivnije zvijezde kolabiraju u neutronske zvijezde ili crne rupe. Većina tih ostataka gotovo je nevidljiva na velikim udaljenostima, osobito ako nemaju bliskog pratioca iz kojeg „kradu“ materijal. Roman će, međutim, moći otkriti i takve usamljene kompaktne objekte koristeći fenomen gravitacijskog mikrolećenja.

Prema općoj teoriji relativnosti, svaki objekt s masom zakrivljuje prostor-vrijeme u svojoj okolini. Kada svjetlost udaljene zvijezde prolazi pokraj takvog gravitacijskog udubljenja, njezina se putanja neznatno savija, pa nam se zvijezda na nebu nakratko prividno „pojača“. Ako se ulogu leće odigra bijeli patuljak, neutronska zvijezda ili crna rupa koja sama za sebe gotovo ne svijetli, promjena sjaja pozadinske zvijezde otkrit će nam inače nevidljivu masu u prvom planu.

Posebna kampanja Romanova teleskopa, Galactic Bulge Time-Domain Survey, usmjerit će se na dugotrajno praćenje gušćeg, središnjeg dijela galaksije kako bi zabilježila velik broj mikrolećnih događaja. Galactic Plane Survey poprimit će drukčiji pristup: promatrat će šire područje cijele galaktičke ravnine, s kraćim, ali strateški raspoređenim serijama opažanja. Ta će kombinacija omogućiti da se napokon dobije cjelovita slika raspodjele kompaktnih objekata – od bijelih patuljaka i neutronskih zvijezda do samotnih crnih rupa – kroz čitavu Mliječnu stazu.

Posebno su zanimljivi kompaktni binarni sustavi, u kojima se dva vrlo gusta objekta – primjerice dvije neutronske zvijezde ili par neutronska zvijezda–crna rupa – vrte jedan oko drugoga na malim udaljenostima. Interakcije u takvim sustavima dovode do prijenosa mase, snažnih eksplozija i postupnog gubitka orbitalne energije kroz emisiju gravitacijskih valova. Kada se naposljetku spoje, oslobađa se golema količina energije koju bilježe detektori poput LIGO-a i Virgoa. Romanovi podaci o raspodjeli i svojstvima tih binarnih sustava pomoći će astronomima da bolje razumiju „putanje“ koje vode do spektakularnih spajanja neutronskih zvijezda i crnih rupa.

Zvijezde koje trepere i kozmičke mjerne letve

Osim kratkotrajnih mikrolećnih bljeskova, Roman će snimati i brojne druge vrste promjenjivih zvijezda koje povremeno jačaju ili slabe. Neke od njih iznenada eruptiraju izbacujući materijal u okolni prostor, dok se kod drugih sjaj ritmički mijenja jer im se zvjezdane ovojnice periodično šire i skupljaju. U ranijim misijama, mnoge od tih pojava uočene su iz zemaljskih opservatorija, ali guste prašnjave regije galaktičke ravnine često su ostajale izvan dosega ili su zvijezde bile toliko zbijene da ih nije bilo moguće razlučiti.

Romanova prednost bit će kombinacija oštre slike i infracrvenog spektra. Teleskop će moći jasno razdvojiti pojedinačne zvijezde čak i u najgušćim dijelovima Mliječne staze, a infracrveno zračenje omogućit će mu da probije velove prašine. Na taj će način astronomi prvi put moći sustavno kartirati promjenjive zvijezde u regijama koje su do sada bile gotovo potpuno neistražene.

Posebno važna skupina su pulsirajuće zvijezde kojima je period titranja izravno povezan s njihovim stvarnim, unutarnjim sjajem. Kada se izmjeri koliko brzo pulsiraju i usporedi njihova poznata apsolutna svjetlina s onom koju vidimo sa Zemlje, moguće je precizno izračunati udaljenost. Takve zvijezde služe kao „kozmičke mjerne letve“ i ključne su za kalibraciju ljestvice udaljenosti u astronomiji.

Roman će te „svemirske svjetionike“ pronaći mnogo dalje nego što je to dosad bilo moguće, osobito u dubljim, prašnjavim dijelovima galaktičke jezgre i na dalekoj strani diska. To će omogućiti da se s velikom točnošću izmjeri oblik i veličina Mliječne staze, kao i debljina njezina diska, zakrivljenost spiralnih krakova i struktura centralne šipke – izduženog skupa zvijezda koji prolazi kroz jezgru galaksije.

Podaci koji će oblikovati astronomiju desetljećima

Planirani pregled galaktičke ravnine tek je jedan dio znanstvenog programa teleskopa Nancy Grace Roman, ali ujedno i onaj koji će najizravnije utjecati na naše svakodnevno razumijevanje Mliječne staze. Ogromna količina podataka – od položaja, brzina i sjaja milijardi zvijezda, preko detaljnih snimaka stotina tisuća zvjezdanih kolijevki, do kataloga mikrolećnih događaja i egzotičnih binarnih sustava – poslužit će kao temelj za nebrojene naknadne analize.

Ti će se podaci kombinirati s mapama koje već isporučuju ili će tek isporučiti drugi teleskopi, od Gaiine precizne astrometrije do infracrvenih i optičkih anketa sa Zemlje. Zajedno s rezultatima iz područja detekcije gravitacijskih valova i budućih svemirskih misija, Romanovi pregledi pomoći će da se izgradi najpotpunija slika dinamike i evolucije Mliječne staze koju smo ikada imali.

Za astronome diljem svijeta, ali i za ljubitelje astronomije, objava detaljnog plana Galactic Plane Surveyja znači da je novi „veliki pogled“ na našu galaksiju vrlo blizu. Kako se misija bude približavala lansiranju, a potom i prvim znanstvenim rezultatima, upravo će ovaj pregled postati jedan od ključnih izvora podataka za svaku ozbiljniju studiju Mliječne staze – od nastanka zvijezda i planeta do sudbina najsnažnijih i najegzotičnijih objekata u našem kozmičkom susjedstvu.

Više informacija o misiji može se pronaći na službenoj NASA-inoj stranici teleskopa Nancy Grace Roman, koja redovito donosi novosti o napretku priprema, tehničkim testovima i planiranim znanstvenim programima.