NASA pasirinko PRIMA: naujas teleskopas žvelgs ten, kur JWST nemato

NASA 2026 m. rugsėjo 23 d. pranešime paskelbė pasirinkusi PRIMA pereiti į B etapą – preliminaraus projektavimo ir technologijų kūrimo fazę. Tolimųjų infraraudonųjų spindulių observatorija tapo pirmąja atrinkta naujos agentūros astrofizikos misijų klasės „Probe Explorers“ misija. Projektui vadovaus NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorija (JPL) Pietų Kalifornijoje.

Planuojamas PRIMA teleskopas stebėtų bangas, kurių didžiosios dalies Jameso Webbo kosminis teleskopas (JWST) neaprėpia. Tai leistų tirti šaltas dulkes, planetų formavimosi aplinką ir galaktikų raidą kitokiame spektro ruože. Atranka suteikia projektui galimybę judėti pirmyn, tačiau prieš pradedant jį įgyvendinti dar reikės patvirtinimo peržiūros.

Ką suteikia atranka į B etapą

B etape PRIMA komanda turi detalizuoti observatorijos projektą ir toliau rengti jai reikalingas technologijas. Vėlesnėje patvirtinimo peržiūroje bus vertinama techninė pažanga, darbų planas ir išlaidos; nuo jos priklausys perėjimas į C etapą, kuriame prasidėtų įgyvendinimas. Todėl dabartinis sprendimas reiškia pasirinkimą tęsti konkrečios misijos kūrimą, o ne leidimą jau parengtą teleskopą siųsti į kosmosą.

Pagal dabartinį planą taikomasi į 2033 m. startą ir penkerių metų stebėjimų misiją. Jei PRIMA bus patvirtinta įgyvendinti, projekto išlaidų riba sieks 1,2 mlrd. JAV dolerių; į ją neįtrauktos paleidimo ir kitos už projekto ribų apskaitomos išlaidos. Starto metai kol kas yra planavimo tikslas, priklausantis nuo būsimos peržiūros ir tolesnių darbų.

Naująją „Probe Explorers“ klasę rekomendavo įsteigti astronomų bendruomenė, rengusi JAV astrofizikos dešimtmečio prioritetus. PRIMA pasirinkta įvertinus jos mokslinius tikslus, siūlomo kūrimo plano įgyvendinamumą pagal numatytą kainą bei grafiką ir technologijų naudą būsimoms didelėms misijoms. Šie kriterijai paaiškina, kodėl vien įdomių mokslinių klausimų nepakanka: observatorija dar turi įrodyti, kad ją galima sukurti pagal sutartą planą.

Kurį spektro ruožą stebėtų PRIMA

PRIMA projekto aprašyme numatytas 1,8 m skersmens iki 4,5 K aušinamas teleskopas su dviem moksliniais instrumentais. Spektrometras FIRESS skirtas 24–235 mikrometrų bangoms, o PRIMAger jungtų vaizdinimą ir poliarimetriją. Tai projektuojamos observatorijos charakteristikos: kol misija neįgyvendinta, jos nėra skrydžio metu patikrinti rezultatai.

JWST stebi artimąją ir viduriniąją infraraudonąją spinduliuotę. PRIMA numatytas ruožas su jo aprėptimi šiek tiek persidengia, bet tęsiasi gerokai ilgesnių bangų link, kur svarbūs ir submilimetrinių bei radijo observatorijų stebėjimai. Taigi teleskopai nebūtų keičiami vienas kitu: žvelgdami į tą patį objektą skirtinguose ruožuose, jie galėtų atskleisti skirtingas jo savybes.

Šaltos kosminės dulkės dalį sugertos žvaigždžių šviesos išspinduliuoja ilgomis infraraudonosiomis bangomis. Šiame ruože taip pat aptinkamos dujų spektrinės linijos – požymiai, pagal kuriuos galima spręsti apie medžiagų sudėtį ir sąlygas aplinkoje. FIRESS išskaidytų spinduliuotę pagal bangos ilgį, o PRIMAger padėtų nustatyti jos pasiskirstymą danguje ir matuoti poliarizaciją. Stiprus teleskopo aušinimas sumažintų paties instrumento šiluminę spinduliuotę, galinčią užgožti silpną kosminį signalą.

Ką PRIMA galėtų sužinoti apie planetas ir galaktikas

Vienas svarbiausių tikslų – protoplanetiniuose diskuose ieškoti duomenų apie vandenį, bendrą dujų masę bei anglies ir deguonies gausą. Astronomė Meredith MacGregor „Live Science“ pokalbyje sakė: „We can't actually address these science questions with JWST.“ Ji kalbėjo apie planetų formavimosi klausimus, kuriems reikalingos tolimosios infraraudonosios spinduliuotės spektrinės linijos. PRIMA būtų skirta tokiems matavimams atlikti, jei planuojami instrumentai pasieks reikiamas charakteristikas.

Kitas tikslas – tirti, kaip per kosminę istoriją augo galaktikos ir jų centrinės juodosios skylės. Dulkės gali slėpti dalį žvaigždžių formavimosi nuo trumpesnes bangas stebinčių instrumentų, todėl tolimųjų infraraudonųjų spindulių stebėjimai pridėtų informaciją apie uždengtas galaktikų sritis. Gretinant skirtingų observatorijų duomenis būtų galima aiškiau atskirti matomą žvaigždžių šviesą nuo dulkių sugertos ir vėliau išspinduliuotos energijos.

PRIMA taip pat būtų naudojama aiškintis, kaip Visatoje kaupėsi dulkės ir už helį sunkesni cheminiai elementai. Tokie matavimai svarbūs aiškinant galaktikų raidą: žvaigždžių sukurtos medžiagos patenka į aplinkinę erdvę, o vėliau dalyvauja naujų žvaigždžių ir planetų sistemų formavimesi. Tolimoji infraraudonoji spinduliuotė suteiktų galimybę sekti šios medžiagos požymius ten, kur trumpesnių bangų vaizdas lieka nepilnas.

Kas dalyvaus kuriant observatoriją

Greta JPL prie projekto prisidės NASA Goddardo ir Marshallo kosminių skrydžių centrai. Tarp tarptautinių partnerių nurodomos Prancūzijos CNES, Italijos ASI, Vokietijos DLR, Kanados CSA, Korėjos KASI ir KASA, Japonijos JAXA bei Jungtinės Karalystės UKSA. Skirtingų institucijų indėlis bus svarbus kuriant observatoriją ir jos instrumentus, kuriems reikės veikti labai žemoje temperatūroje.

Artimiausias lemiamas projekto slenkstis yra patvirtinimo peržiūra. Joje paaiškės, ar preliminarus projektas, technologijos, grafikas ir išlaidų planas pakankamai parengti pereiti į įgyvendinimo etapą. Tik po šio sprendimo 2033 m. starto tikslas galės virsti tvirtesniu būsimos misijos grafiku.