Dopiero rozpoczynamy fascynowanie się tym co pokazuje Teleskop Kosmiczny Jamesa Webb’a, a NASA już przygotowuje kolejny instrument do umieszczenia na orbicie. Zaplanowany do wystrzelenia w połowie lat dwudziestych, Roman Space Telescope będzie funkcjonował jako szeroki kuzyn Hubble’a. Choć tak samo czuły jak kamery Hubble’a, 300-megapikselowy Instrument Szerokiego Pola w rzymskim Teleskopie Kosmicznym będzie obrazował obszar nieba 100 razy większy. Oznacza to, że jeden rzymski obraz będzie zawierał szczegóły odpowiadające 100 zdjęciom z Hubble’a.
Szerokie pole widzenia misji pozwoli na wygenerowanie nigdy wcześniej nie widzianych dużych obrazów Wszechświata, które pomogą astronomom zbadać niektóre z największych tajemnic kosmosu, w tym dlaczego ekspansja Wszechświata wydaje się przyspieszać. Jednym z możliwych wyjaśnień tego przyspieszenia jest ciemna energia, niewyjaśnione ciśnienie, które obecnie stanowi 68 procent całkowitej zawartości kosmosu i mogło się zmieniać w historii wszechświata. Inną możliwością jest to, że to pozorne kosmiczne przyspieszenie wskazuje na załamanie ogólnej teorii względności Einsteina na dużych połaciach wszechświata. Roman Space Telescope będzie miał możliwość przetestowania obu tych pomysłów.
Aby dowiedzieć się więcej o ciemnej energii, nowy teleskop użyje swojego potężnego zwierciadła 2,4 metra i instrumentu Wide Field, aby zrobić dwie rzeczy: mapować strukturę i rozkład materii w kosmosie oraz zmierzyć, jak Wszechświat rozszerzał się w czasie. W tym czasie misja będzie badać galaktyki w czasie kosmicznym, od teraźniejszości do czasów, gdy Wszechświat miał zaledwie pół miliarda lat, czyli około 4% obecnego wieku.
Roman Space Telescope dokona tego za pomocą wielu strategii obserwacyjnych, w tym przeglądów wybuchających gwiazd zwanych supernowymi i gromadami galaktyk oraz mapowania rozmieszczenia galaktyk w trzech wymiarach. Pomiar jasności i odległości supernowych dostarczył pierwszych dowodów na obecność ciemnej energii. Rzymski Teleskop Kosmiczny rozszerzy te badania na większe odległości, aby zmierzyć, jak wpływ ciemnej energii wzrastał w czasie.
Nowy Teleskop Kosmiczny zmierzy dokładne odległości do gromad galaktyk, aby zmapować ich wzrost w czasie. Misja określi również odległości do milionów galaktyk, mierząc, jak ich światło staje się bardziej czerwone na większych odległościach, zjawisko zwane przesunięciem ku czerwieni. Im dalej od galaktyki, tym bardziej czerwone jest jej światło, gdy ją widzimy. Mapowanie trójwymiarowych pozycji galaktyk pozwoli astronomom zmierzyć, w jaki sposób rozkład galaktyk zmienił się w czasie, zapewniając kolejny pomiar tego, jak ciemna energia wpłynęła na kosmos.
Instrument Wide Field umożliwi również rzymskiemu teleskopowi kosmicznemu pomiar materii w setkach milionów odległych galaktyk poprzez zjawisko podyktowane teorią względności Einsteina. Masywne obiekty, takie jak galaktyki, zakrzywiają czasoprzestrzeń w sposób, który zakrzywia światło przechodzące w ich pobliżu, tworząc zniekształcony, powiększony widok odległych galaktyk znajdujących się za nimi. Korzystając z efektu szkła powiększającego, zwanego słabym soczewkowaniem grawitacyjnym, Rzymski Teleskop Kosmiczny nakreśli szeroki obraz struktury materii we wszechświecie, umożliwiając naukowcom poddanie rządzącej fizyki jej montażu ostatecznej próbie.
Roman Space Telescope może wykorzystać to samo zjawisko zakrzywiania światła do badania planet poza naszym Układem Słonecznym, znanych jako egzoplanety. W procesie zwanym mikrosoczewkowaniem gwiazda pierwszego planu w naszej galaktyce działa jak soczewka. Kiedy jej ruch losowo dopasowuje się do odległej gwiazdy tła, soczewka powiększa, rozjaśnia i zniekształca gwiazdę tła. W miarę jak soczewkująca gwiazda dryfuje po swojej orbicie wokół galaktyki, a ustawienie się zmienia, zmienia się również pozorna jasność gwiazdy. Dokładny wzór tych zmian może ujawnić planety krążące wokół soczewkującej gwiazdy, ponieważ same planety służą jako miniaturowe soczewki grawitacyjne. Takie ustawienia muszą być precyzyjne i trwać tylko kilka godzin.
Przegląd mikrosoczewkowania nowy teleskop będzie monitorował 100 milionów gwiazd przez setki dni i oczekuje się, że znajdzie około 2500 planet, ze znaczną liczbą planet skalistych w regionie, w którym może występować woda w stanie ciekłym i poza nim. Ta metoda wykrywania planet jest wystarczająco czuła, aby znaleźć planety mniejsze od Marsa i ujawni planety krążące wokół swoich gwiazd macierzystych w odległościach od bliżej Wenus do poza Plutonem. Wyniki te sprawią, że Roman Space Telescope będzie idealnym towarzyszem misji takich jak Kepler NASA i nadchodzący satelita Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), które najlepiej nadają się do znajdowania większych planet krążących bliżej swoich gwiazd macierzystych. Razem odkrycia z tych trzech misji pomogą ukończyć spis planet poza naszym Układem Słonecznym, pomagając nam dowiedzieć się, jak planety powstają i migrują do systemów takich jak nasz.
Teleskop Kosmiczny będzie również wyposażony w instrument do demonstracji technologii koronografów, zaprojektowany do bezpośredniego obrazowania egzoplanet poprzez blokowanie światła gwiazdy, umożliwiając obserwację znacznie słabszych planet. Będąc pierwszym zaawansowanym koronografem NASA w kosmosie, będzie on 1000 razy bardziej wydajny niż jakikolwiek inny, który latał wcześniej.
Roman Space Telescope, będzie służył jako ważne narzędzie dla społeczności naukowej za pośrednictwem programów General Observer. Wszystkie dane rzymskie będą publicznie dostępne natychmiast po przetworzeniu i dostarczeniu do archiwum. Ponadto, składając propozycje w ramach konkurencyjnego programu, naukowcy z całego świata będą mogli wykorzystać obserwatorium do badania kosmosu na swój własny sposób, od najbliższych egzoplanet po gromady odległych galaktyk.