تلسكوب نانسي غريس الروماني الفضائي (NGRST) في طريقه إلى محطته عند نقطة الشمس-الأرض L2، حيث سيبدأ مهمته المتوقعة التي تستغرق 5 سنوات. وله عدة أهداف، بما في ذلك قياس تأثير الطاقة المظلمة على الكون، ونمو البنية، واتساق النسبية العامة مع مرور الوقت. تلعب عدسة الجاذبية دورًا كبيرًا في عملها.
هناك نوعان من عدسة الجاذبية، القوية والضعيفة. في عدسة الجاذبية القوية، يصطف جسم أمامي ضخم مثل مجموعة المجرات مع كائن في الخلفية وينتج صورًا مكبرة ومشوهة لجسم الخلفية، مما يجعل كائن الخلفية مفتوحًا للملاحظات. يمكنه إنتاج حلقات أينشتاين وأقواس وصور متعددة لكائن الخلفية.
تتيح هذه التشوهات للعلماء قياس كتلة المجرات الأمامية. وبما أن المادة المرئية ليست كافية لتسبب التشوه في حد ذاتها، فيمكن للعلماء إجراء بعض العمليات الحسابية المعقدة لحساب كمية المادة المظلمة التي يجب أن تكون موجودة. وهذا بدوره سيساعدهم على فهم الطاقة المظلمة، ونمو البنية، والنسبية العامة.
في هذه الصورة، أنتجت المجرة الأمامية الحمراء قوسين من الضوء عبارة عن صور مشوهة ومتضاعفة لمجرة خلفية؛ قوس كبير في الأعلى وقوس أصغر في الأسفل. وباستخدام صور كهذه، يستطيع علماء الفلك قياس الكتلة الإجمالية في المجرة الأمامية ودرجة التكبير في المجرة الخلفية. وبمقارنة الاثنين، يمكنهم تحديد كمية المادة المظلمة الموجودة في المجرة الأمامية. مصدر الصورة: وكالة ناسا، ووكالة الفضاء الأوروبية، وإكس هوانغ (جامعة سان فرانسيسكو)؛ المعالجة: غلاديس كوبر (ناسا/ الجامعة الكاثوليكية الأمريكية)
إن هابل هو الأخ الأكبر للرومان، بطريقة ما، ويعمل بشكل مختلف. لديها ما تقدمه لمهمة NGRST. يرى الروماني في الغالب بالأشعة تحت الحمراء، مع القليل من الضوء المرئي. يرى هابل في الغالب الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، مع القليل من الأشعة تحت الحمراء. لكن التلسكوبين يختلفان بطريقة أخرى مهمة أيضًا. في حين أن هابل يمكنه فحص الأجسام الفردية، فهذه ليست الطريقة التي يعمل بها الرومان. لديها مجال رؤية أكبر بكثير.
تقارن هذه الصورة بين مجال رؤية هابل الصغير والمركّز والمجال الروماني الأكبر بكثير. الفرق صارخ، لكنه يسمح لهابل بالقيام بعمل تحضيري من شأنه أن يساعد في رصد عدسة الجاذبية الرومانية الضعيفة. حقوق الصورة: صورة الخلفية: Digitized Sky Survey وR. Gendler؛ صورة القمر: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وجامعة ولاية أريزونا
وهذا يعني أنه في حين يستطيع هابل فحص عدسات الجاذبية الفردية، فإن NGRST لا يستطيع ذلك. ذلك لأن الروماني عبارة عن تلسكوب مسح واسع المجال. وإليك كيف سيساعد هابل نظيره الأكثر حداثة.
يفحص هابل عدسة جاذبية واحدة قوية في كل مرة. يمكن لعلماء الفلك استخدام ملاحظات هابل التفصيلية لفهم العدسات بشكل أفضل. سيتم استخدام هذا النموذج للمساعدة في فهم عدسات الجاذبية الرومانية.
يتعلق الأمر بما يسمى وظيفة انتشار النقطة. التلسكوبات لا تصور المصدر النقطي كنقطة. يُنتج المصدر نمطًا عبر الكاشف، ويشتمل نمط PSF دائمًا على انحرافات وطفرات حيود ومشاكل أخرى. وبما أن هابل ينظر إلى كل عدسة جاذبية بشكل منفصل على كاشف واحد، فإن PSF أسهل في الفهم والتفسير.
المشكلة التي سيواجهها الروماني تتعلق أيضًا بوظيفة انتشار النقطة. (إذا كانت هناك ورقة بحثية في علم الفلك لا تذكر PSF، فإن مجلة Universe Today لم ترها.) سوف يكتشف Roman معظم عدسات الجاذبية في مسح المنطقة الواسعة لخطوط العرض العالية (HLWAS). سيغطي HLWAS حوالي 5000 درجة2 السماء (حوالي 12% من السماء).
يجب أن يكتشف مسح المنطقة الواسعة في خطوط العرض العليا الرومانية حوالي 160.000 عدسة جاذبية. ولكن من المتوقع أن يكون حوالي 500 منها فقط صالحًا لعمليات الرصد اللاحقة التي ستكشف عن بنيتها التحتية. حقوق الصورة: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
وهذا يعني أن صور رومان أكبر بـ 200 مرة من صور هابل، وتنتشر عبر أجهزة كشف متعددة، ولكل منها موضع بؤري مختلف. في ورقة بحثية صدرت عام 2025، توقع الباحثون عدد عدسات الجاذبية القوية التي سيكتشفها NGRST. وكتبوا: “بالنسبة لحالة تعريض فردية مدتها 146 ثانية، نتوقع وجود حوالي 160.000 عدسة قوية يمكن اكتشافها في HLWAS، منها حوالي 500 سيكون لديها ما يكفي من الإشارة إلى الضوضاء لتكون قابلة للتوصيف التفصيلي للبنية التحتية”. من المتوقع أن يكتشف HLWAS 15 عدسة قوية لكل تعرض.
هذا العدد، 15 عدسة قوية لكل تعريض، يجعل فهم PSF أكثر صعوبة. ويتم الكشف عن صورها عبر أجهزة كشف متعددة، ولكل منها مستوى بؤري مختلف. لذلك يصعب على الروماني التعامل مع PSF والقيام بوظيفته: قياس المادة المظلمة.
يستعد علماء الفلك لاكتشافات عدسة الجاذبية الرومانية من خلال بناء نموذج حاسوبي باستخدام ملاحظات هابل. تُستخدم ملفات PSF الخاصة بـ Hubble للمساعدة في فك رموز PSF الخاصة بالرومان.
سيساعد هابل بطريقة أخرى أيضًا، من خلال إجراء تصوير متابعة للعدسات التي يكتشفها NGRST.
وهذا يوضح أنه على الرغم من تفوق هابل تقنيًا بواسطة التلسكوبات الأحدث مثل JWST وNGRST، إلا أنه لا يزال يلعب دورًا مهمًا. فهو، بعد كل شيء، لا يزال تلسكوبًا فضائيًا قويًا. يبدو الأمر كما لو أن التلسكوب الفضائي الموقر ينقل عصا القيادة إلى جيل جديد، على الرغم من أنه لا يزال جزءًا من الفريق.
ولكن بينما كانت مهمة رومان على وشك البدء، يقترب تلسكوب هابل الفضائي من خط النهاية. يفقد هابل جيروسكوباته المستقرة تدريجيًا، ومع عدم التخطيط لمهمة إصلاح، فمن المحتمل أن يموت التلسكوب مع جيروسكوبه الأخير.
لا أحد يستطيع أن يقول على وجه اليقين متى سيحدث ذلك، ولكن حتى ذلك الحين، لا يزال أمامها عمل مهم للقيام به من خلال دعم نظيراتها الأكثر حداثة.
