Koronagraf misi Romawi dimaksudkan untuk menunjukkan kekuatan teknologi yang semakin maju. Karena ia menangkap cahaya langsung dari planet-planet ekstrasurya yang besar dan berbentuk gas, serta dari piringan debu dan gas yang mengelilingi bintang-bintang lain, ia akan menunjukkan jalan ke masa depan: “gambar” piksel tunggal dari planet-planet berbatu seukuran Bumi. Kemudian cahaya tersebut dapat disebarkan menjadi spektrum pelangi, sehingga mengungkap gas apa saja yang ada di atmosfer planet ini – mungkin oksigen, metana, karbon dioksida, dan bahkan mungkin tanda-tanda kehidupan. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
Demo teknologi di Nancy Grace Teleskop Luar Angkasa Romawi akan membantu meningkatkan variasi planet jauh yang dapat dicitrakan secara langsung oleh para ilmuwan.
Instrumen Korona Romawi pada NASATeleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman milik Nancy Grace akan membantu membuka jalan dalam pencarian dunia layak huni di luar tata surya kita dengan menguji alat-alat baru yang menghalangi cahaya bintang, mengungkap planet-planet yang tersembunyi oleh cahaya bintang induknya. Demonstrasi teknologi baru-baru ini dikirim dari Jet Propulsion Laboratory NASA (JPL) di California Selatan ke Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard di Greenbelt, Maryland, di mana ia telah bergabung dengan observatorium luar angkasa lainnya dalam persiapan peluncuran pada Mei 2027.
Sebelum melakukan perjalanan lintas negara, Roman Coronagraph menjalani pengujian terlengkap atas kemampuannya memblokir cahaya bintang – yang oleh para insinyur disebut sebagai “menggali lubang gelap”. Di luar angkasa, proses ini akan memungkinkan para astronom mengamati cahaya langsung dari planet-planet di sekitar bintang lain, atau exoplanet. Setelah didemonstrasikan di Roman, teknologi serupa pada misi masa depan dapat memungkinkan para astronom menggunakan cahaya tersebut untuk mengidentifikasi bahan kimia dalam suatu planet ekstrasunyaatmosfer, termasuk yang berpotensi menunjukkan adanya kehidupan.
Instrumen Koronagraf Romawi yang dipasang di Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman milik NASA akan meningkatkan kemampuan ilmuwan untuk secara langsung menggambarkan planet-planet di sekitar bintang lain. Sebagai coronagraph paling kuat yang pernah terbang di luar angkasa, ia akan mendemonstrasikan teknologi baru yang mungkin digunakan oleh misi masa depan seperti Habitable Worlds Observatory yang diusulkan NASA. Kredit: NASA/JPL-Caltech/GSFC
Pengujian Teknologi Pemblokiran Cahaya Bintang
Untuk uji lubang gelap, tim menempatkan coronagraph di ruang tertutup yang dirancang untuk mensimulasikan ruang hampa yang dingin dan gelap. Dengan menggunakan laser dan optik khusus, mereka mereplikasi cahaya dari sebuah bintang seperti yang terlihat jika diamati dengan teleskop Romawi. Ketika cahaya mencapai coronagraph, instrumen tersebut menggunakan pengaburan melingkar kecil yang disebut masker untuk secara efektif menghalangi bintang, seperti pelindung mobil yang menghalangi Matahari atau Bulan yang menghalangi Matahari selama gerhana matahari total. Hal ini membuat objek yang lebih redup di dekat bintang lebih mudah dilihat.
Koronagraf bertopeng sudah terbang di luar angkasa, tetapi tidak dapat mendeteksi planet ekstrasurya yang mirip Bumi. Jika dilihat dari sistem bintang lain, planet asal kita akan tampak 10 miliar kali lebih redup dibandingkan Matahari, dan keduanya relatif berdekatan satu sama lain. Jadi mencoba memotret Bumi secara langsung sama seperti mencoba melihat setitik ganggang bercahaya di dekat mercusuar dari jarak 3.000 mil (sekitar 5.000 kilometer). Dengan teknologi coronagrafi sebelumnya, bahkan silau bintang yang bertopeng dapat menguasai planet mirip Bumi.
Di JPL pada tanggal 17 Mei, anggota tim Instrumen Korona Romawi menggunakan derek untuk mengangkat bagian atas kontainer pengiriman tempat instrumen tersebut disimpan untuk perjalanannya ke Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Kemajuan Teknologi Koronagraf
Koronagraf Romawi akan mendemonstrasikan teknik yang dapat menghilangkan lebih banyak cahaya bintang yang tidak diinginkan dibandingkan koronagraf luar angkasa masa lalu dengan menggunakan beberapa komponen bergerak. Bagian-bagian yang bergerak ini akan menjadikannya coronagraph “aktif” pertama yang terbang di luar angkasa. Peralatan utamanya adalah dua cermin yang dapat dideformasi, masing-masing hanya berdiameter 2 inci (5 sentimeter) dan didukung oleh lebih dari 2.000 piston kecil yang bergerak ke atas dan ke bawah. Piston bekerja sama untuk mengubah bentuk kaca spion yang dapat dideformasi sehingga dapat mengimbangi cahaya nyasar yang tidak diinginkan yang tumpah di sekitar tepi topeng.
Bagaimana cara kerja Instrumen Korona Romawi? Video ini menunjukkan cara menghilangkan cahaya bintang yang tidak diinginkan untuk mengungkap planet di sekitar bintang lain. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
Cermin yang dapat dideformasi juga membantu memperbaiki ketidaksempurnaan pada optik teleskop Romawi lainnya. Meskipun ukurannya terlalu kecil untuk mempengaruhi pengukuran presisi tinggi Roman lainnya, ketidaksempurnaan tersebut dapat mengirimkan cahaya bintang yang tersesat ke dalam lubang gelap. Perubahan tepat yang dilakukan pada setiap bentuk cermin yang dapat dideformasi, yang tidak terlihat oleh mata telanjang, mengimbangi ketidaksempurnaan ini.
“Kekurangannya sangat kecil dan berdampak kecil sehingga kami harus melakukan lebih dari 100 iterasi untuk memperbaikinya,” kata Feng Zhao, wakil manajer proyek Roman Coronagraph di JPL. “Ini seperti ketika Anda pergi menemui dokter mata dan mereka memasang lensa berbeda dan bertanya, ‘Apakah yang ini lebih baik? Bagaimana dengan yang ini?’ Dan kinerja coronagraph bahkan lebih baik dari yang kami harapkan.”
Selama pengujian, pembacaan dari kamera coronagraph menunjukkan daerah berbentuk donat di sekitar pusat bintang yang perlahan-lahan menjadi lebih gelap ketika tim mengarahkan lebih banyak cahaya bintang menjauh darinya – sehingga dijuluki “menggali lubang gelap.” Di luar angkasa, sebuah planet ekstrasurya yang bersembunyi di wilayah gelap ini perlahan-lahan akan muncul saat instrumen tersebut melakukan tugasnya dengan cermin yang dapat diubah bentuknya.
Grafik ini menunjukkan pengujian Instrumen Korona Romawi yang oleh para insinyur disebut sebagai “menggali lubang gelap”. Di kiri, cahaya bintang merembes ke bidang pandang saat hanya komponen tetap yang digunakan. Gambar tengah dan kanan menunjukkan lebih banyak cahaya bintang yang dihilangkan saat komponen instrumen bergerak diaktifkan.
Kredit: NASA/JPL-Caltech
Pencitraan Langsung Exoplanet
Lebih dari 5.000 planet telah ditemukan dan dikonfirmasi berada di sekitar bintang lain dalam 30 tahun terakhir, namun sebagian besar telah terdeteksi secara tidak langsung, yang berarti keberadaan mereka disimpulkan berdasarkan pengaruhnya terhadap bintang induknya. Mendeteksi perubahan relatif pada bintang induknya jauh lebih mudah dibandingkan melihat sinyal dari planet yang jauh lebih redup. Faktanya, kurang dari 70 exoplanet yang telah dicitrakan secara langsung.
Planet-planet yang telah dicitrakan secara langsung hingga saat ini tidak seperti Bumi: Kebanyakan planet jauh lebih besar, lebih panas, dan biasanya lebih jauh dari bintangnya. Fitur-fitur ini membuat mereka lebih mudah dideteksi tetapi juga kurang ramah terhadap kehidupan seperti yang kita kenal.
Untuk mencari dunia yang berpotensi layak huni, para ilmuwan perlu mengambil gambar planet-planet yang tidak hanya miliaran kali lebih redup dari bintangnya, namun juga mengorbitnya pada jarak yang tepat agar air cair bisa ada di permukaan planet tersebut – yang merupakan cikal bakal jenis kehidupan yang ditemukan. di dunia.
Mengembangkan kemampuan untuk secara langsung menggambarkan planet mirip Bumi memerlukan langkah-langkah perantara seperti Koronagraf Romawi. Pada kemampuan maksimumnya, ia dapat menggambarkan sebuah planet ekstrasurya yang serupa Jupiter mengelilingi bintang seperti Matahari kita: sebuah planet besar dan sejuk di luar zona layak huni bintang tersebut.
Anggota tim di JPL mengucapkan selamat tinggal pada Instrumen Korona Romawi pada tanggal 17 Mei dengan menandatangani nama mereka pada sebuah bendera (menampilkan logo misi) di bagian luar kontainer pengiriman yang membawa instrumen tersebut ke Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Implikasi Masa Depan untuk Eksplorasi Exoplanet
Apa yang dipelajari NASA dari Roman Coronagraph akan membantu membuka jalan bagi misi masa depan yang dirancang untuk secara langsung menggambarkan planet-planet seukuran Bumi yang mengorbit di zona layak huni bintang-bintang mirip Matahari. Konsep badan tersebut untuk teleskop masa depan yang disebut Observatorium Dunia yang Dapat Dihuni bertujuan untuk memotret setidaknya 25 planet yang mirip dengan Bumi menggunakan instrumen yang didasarkan pada apa yang ditunjukkan oleh Instrumen Korona Romawi di luar angkasa.
“Komponen aktif, seperti cermin yang dapat dideformasi, sangat penting jika Anda ingin mencapai tujuan misi seperti Habitable Worlds Observatory,” kata Ilya Poberezhskiy dari JPL, insinyur sistem proyek untuk Roman Coronagraph. “Sifat aktif Instrumen Koronografi Romawi memungkinkan Anda membawa optik biasa ke tingkat yang berbeda. Hal ini membuat keseluruhan sistem menjadi lebih kompleks, namun kami tidak dapat melakukan hal-hal luar biasa ini tanpanya.”
