وقالت وكالة ناسا إن التلسكوب الفضائي "نانسي جريس رومان" المخطط له من المتوقع أن يكتشف نحو 100 ألف كوكب خارجي آخر على الأساس الحالي، وبالتالي إعادة كتابة فهم البشرية لتوزيع وتطور الكواكب في درب التبانة. وفي الوقت الحاضر، وبمساعدة وكالة ناسا ومشاريع المراقبة الأخرى، أكد البشر وجود ما يقرب من 6300 كوكب خارجي، وسيقوم التلسكوب "الروماني" بإجراء مسوحات واسعة النطاق للسماء في مناطق درب التبانة التي نادرا ما تمت تغطيتها من قبل، مما يوسع بشكل كبير "قائمة الكواكب بين النجوم" هذه.
وأشار فريق البحث العلمي إلى أن معظم اكتشافات الكواكب الخارجية في الماضي تركزت بالقرب من النجوم في "الجوار المحلي" لمجرة درب التبانة على بعد بضعة آلاف من السنين الضوئية من الأرض، وسيوجه "رومان" أنظاره بعيدا، مع التركيز على رصد "منطقة الانتفاخ الأساسية" الكثيفة في وسط درب التبانة، وتمتد إلى الحافة الخارجية للجانب البعيد من قرص درب التبانة. وقالت إليسا كوينتانا، الباحثة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا والمسؤولة عن الاستعدادات لرصدات عبور الكواكب الخارجية للبعثة الرومانية: "هناك بيئات متنوعة داخل درب التبانة، ولكن منطقتنا الصغيرة فقط هي التي تم استكشافها بشكل منهجي". سيكون "رومان" أول من يقارن بشكل منهجي تكوين وتوزيع الكواكب في بيئات مختلفة على نطاق يمتد عبر "منافذ مجرية" متعددة.
وبحسب خطة المهمة، سيواصل "رومان" البحث عن أدلة حول الكواكب من خلال المراقبة المستمرة للتغيرات في سطوع ملايين النجوم. تعتمد بعض الملاحظات على "طريقة العبور" - عندما يمر كوكب أمام نجمه الأم، فإن ذلك سيتسبب في انخفاض ضعيف جدًا ومؤقت في سطوع النجم؛ ويعتمد جزء آخر على تأثير "عدسة الجاذبية الدقيقة" - حيث تعمل جاذبية النجم الأمامي وكوكبه على تضخيم ضوء نجم الخلفية الأبعد مؤقتًا، مما يجعله يبدو أكثر سطوعًا. تتمتع الطريقتان بحساسيات مختلفة لأنواع مختلفة من الكواكب وستكمل بعضها البعض: طريقة العبور جيدة بشكل خاص في اكتشاف الكواكب القريبة ذات الأحجام الكبيرة ودرجات الحرارة المرتفعة والفترات القصيرة، في حين أن تقنية التعديس الميكروي أكثر ملاءمة للعثور على أهداف ذات مدارات أبعد وهياكل أقرب إلى الأنظمة الشبيهة بالكواكب في النظام الشمسي، ويمكنها اكتشاف الأجرام السماوية الصغيرة مثل الكواكب الشبيهة بالأرض أو حتى أصغر.
ويقدر فريق المهمة أنه من المتوقع أن يكتشف "رومان" نحو 100 ألف كوكب من خلال طريقة العبور وحدها؛ بينما من المتوقع أن تجد عمليات الرصد باستخدام تقنية التعديس الميكروي أكثر من ألف عوالم جديدة إضافية، بما في ذلك الكواكب الموجودة في المنطقة الصالحة للسكن للنجم أو خارجها. يكاد يكون من الصعب اكتشاف هذه العوالم ذات درجات الحرارة المنخفضة البعيدة عن نجمها الأم بطرق أخرى، لذلك فهي لا تزال واحدة من أكثر أنواع الكواكب "فارغة" خارج النظام الشمسي. من خلال إجراء مسوحات العبور والعدسة الدقيقة في وقت واحد، من المتوقع أن يحدد "رومان" صورة شاملة لتكوين الكوكب وتطوره على نطاق المجرة، بما في ذلك المناطق التي قد تكون مشابهة للبيئة في أصل النظام الشمسي.
يتفق المجتمع العلمي بشكل عام على أن الاختلافات في البيئات الكيميائية في مناطق مختلفة من درب التبانة قد يكون لها تأثير عميق على تكوين الكوكب. تظهر الأبحاث أن النجوم الموجودة في القرص الخارجي لمجرة درب التبانة تحتوي عادة على عدد أقل من العناصر الثقيلة، في حين أن النجوم الموجودة في الانتفاخ المركزي لمجرة درب التبانة غالبا ما تكون أقدم وغنية بعناصر "صناعة النجوم" مثل السيليكون والأكسجين والمغنيسيوم. يشير علماء الفلك إلى عناصر أخرى غير الهيدروجين والهيليوم باسم "العناصر الثقيلة". يتم تصنيع هذه العناصر جيلًا بعد جيل داخل النجوم ويتم إطلاقها في الفضاء بين النجوم من خلال عمليات مثل انفجارات المستعرات الأعظم، مما يؤدي تدريجيًا إلى إثراء النجوم اللاحقة وأنظمة الكواكب. أكدت الدراسات أنه كلما زاد محتوى العناصر الثقيلة في النجم، زاد احتمال ظهور الكواكب حوله، وخاصة الكواكب العملاقة الأكثر شيوعاً. لذلك، إذا تمكن "الرومان" من مقارنة العلاقة بين التركيب الكيميائي للنجوم ووفرة الكواكب في مناطق مختلفة من درب التبانة بشكل منهجي، فسيساعد في الإجابة على سؤال رئيسي - ما إذا كانت الأنظمة الكوكبية المشابهة للنظام الشمسي شائعة في درب التبانة، أم أنها نادرة نسبيا.
انطلاقا من بنية مجرة درب التبانة، تقع الشمس حاليا على بعد حوالي 27000 سنة ضوئية من مركز المجرة، في منتصف الجزء الخارجي من ذراع حلزوني. ويتكهن العلماء بأن النظام الشمسي ربما كان أقرب إلى مركز مجرة درب التبانة مما هو عليه الآن، أي حوالي 10000 سنة ضوئية، ثم هاجر تدريجيا إلى الخارج إلى موقعه المداري الحالي خلال عملية التطور الطويلة. أحد الأدلة المهمة على مسار الهجرة هذا يأتي من التركيب الكيميائي للشمس: وفرة عناصرها الثقيلة أقرب إلى تلك الموجودة في نجوم القرص الداخلي منها إلى نجوم القرص الخارجي الأكثر استنفادًا. ومن خلال مراقبة عينة أكبر من النجوم وأنظمة الكواكب، سيوفر "الرومان" أساسًا إحصائيًا أكبر لفرضيات "الهجرة المدارية" المماثلة.
وبالإضافة إلى اكتشاف الكواكب، من المتوقع أن يقدم رومان بيانات غير مسبوقة عن منطقة واسعة في دراسة الأجواء الكوكبية و"الطقس الغريب". ويتوقع الباحثون أن التلسكوب لن يقوم بإجراء تحليل طيفي متعمق للأغلفة الجوية للكواكب الفردية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ولكنه سيقوم بدلاً من ذلك برسم "قاعدة بيانات للغلاف الجوي والمناخ" عبر أنواع متعددة من الكواكب عن طريق حساب التغيرات في الأشعة تحت الحمراء وسطوع الآلاف من الكواكب العابرة. إن قدرات المراقبة بالأشعة تحت الحمراء حساسة بشكل خاص لـ "كواكب المشتري الساخنة" - هذه الكواكب مماثلة في الحجم لكوكب المشتري ويبلغ قطرها حوالي 11 مرة قطر الأرض. ومع ذلك، فإن مداراتها قريبة للغاية، ودورتها لا تتجاوز بضعة أيام، ودرجات حرارة سطحها مرتفعة للغاية، لذا فهي تنبعث منها إشعاعات كبيرة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. عندما يحجب كوكب المشتري الساخن أو يمر خلف نجم، فإن السطوع الإجمالي للنظام سيخضع لعبور رئيسي وتغيير ضوئي أصغر "للعبور الثانوي". من خلال تحليل عمق العبور الثانوي وتغيرات سطوع الكوكب في مواقع مختلفة في مداره، يمكن للعلماء استنتاج معلومات مثل الفرق في درجة الحرارة بين الجانبين النهاري والليلي للكوكب وإزاحة المنطقة الأكثر سخونة بالنسبة إلى الخط المركزي للكوكب، وبالتالي استنتاج خصائص دوران الغلاف الجوي وانتقال الحرارة.
وفيما يتعلق بمعالجة البيانات، بدأ فريق "رومان" عمليات محاكاة الملاحظات والتدريب على الخوارزميات مسبقًا. يقوم الباحثون ببناء بيانات اصطناعية، وتضمين إشارات كوكبية محاكية، واستخدام أساليب مثل التعلم الآلي لتدريب برامج الفحص الآلي للتمييز بين الإشارات الحقيقية والإيجابيات الكاذبة في أحداث العبور والعدسة الدقيقة. تم تصميم هذه الاستعدادات الأولية لضمان أنه بمجرد تشغيل التلسكوب علميًا، يمكن إجراء عمليات بحث موثوقة عن الكواكب وتحليلات إحصائية بسرعة عندما يبدأ التدفق الهائل للبيانات. جدير بالذكر أن جميع البيانات التي يجمعها "رومان" ستكون مفتوحة للعالم، ويمكن لكل من علماء الفلك المحترفين وعشاق علم الفلك العام المشاركة في اكتشاف وبحث الكواكب الجديدة.
ويتوقع علماء ناسا عمومًا أن تأثير "الرومان" في مجال الكواكب الخارجية سيكون مشابهًا أو حتى يتفوق على تلسكوب "كيبلر" الفضائي قبل أكثر من عشر سنوات. في ذلك الوقت، أثبت "كيبلر" من خلال المراقبة طويلة المدى وعالية الدقة لحوالي 100 ألف نجم، إحصائيًا ولأول مرة أن "الكواكب أكثر شيوعًا من النجوم"، مما غيّر تمامًا فهم البشرية للتوزيع العام للكواكب في درب التبانة. وسترصد خطة مسح المجال الزمني للانتفاخ المجري "الروماني" نحو 100 مليون نجم، تغطي عددًا كبيرًا من المناطق التي نادرًا ما تم البحث عنها بشكل منهجي من قبل، ومن المتوقع أن تشكل مجموعة بيانات أساسية ذات عينات كبيرة، مما يضع معيارًا لدراسة الكواكب الخارجية وتطور المجرات في العقود القليلة المقبلة. وكما قال خورخي مارتينيز بالوميرا، عالم الفلك في وكالة ناسا غودارد الذي شارك في الاستعدادات للمهمة، فإن هذا المسح السماوي "سيعيد تشكيل فهمنا للعوالم الأخرى ومكانة البشرية في الكون مرة أخرى".