Новая эра астрономии: телескоп Roman отправился разгадывать, из чего состоит Вселенная

Обсерватория с полем зрения в 100 раз шире, чем у Hubble, будет изучать темную энергию, темную материю и искать до 200 000 экзопланет. Первые научные снимки ожидаются в начале 2027 года.

Research & Developments — блог для кратких обновлений, которые дают контекст для потока новостей, влияющих на науку и ученых сегодня.

Новая эра исследования космоса началась сегодня с запуском космического телескопа Nancy Grace Roman. Roman призван решить одну из фундаментальных загадок Вселенной: из чего она состоит.

«Есть нечто по-настоящему фундаментальное, чего мы не понимаем о природе самой Вселенной, и Roman специально создан для того, чтобы получить данные, необходимые для ответа на эти вопросы», — сказала Джули Макинери, старший научный сотрудник проекта Roman и астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, в интервью подкасту NASA Curious Universe 27 августа.

Roman стартовал из Космического центра имени Кеннеди во Флориде в 7:26 по местному времени 30 августа. Телескоп назван в честь первого руководителя астрономического направления NASA доктора Нэнси Грейс Роман (1925–2018). Роман также была первой женщиной-руководителем в NASA и по праву считается «матерью космического телескопа Hubble» за свою работу по воплощению этого первопроходческого телескопа в жизнь.

Вселенная, которую предстоит открыть

Roman — миссия NASA, получившая приборную и научную поддержку от Национального центра космических исследований Франции, Европейского космического агентства, Японского агентства аэрокосмических исследований и Института астрономии Макса Планка в Германии. Поле зрения телескопа в 100 раз шире, чем у Hubble, что позволяет ему захватывать гораздо больше деталей за один взгляд.

Ожидается, что Roman заглянет глубоко в раннюю Вселенную и изучит более миллиарда галактик. С помощью этих данных ученые надеются создать трехмерные карты эволюционирующей Вселенной.

«Одним из мотивов создания Roman стало открытие того, что наша Вселенная не просто расширяется — это расширение ускоряется, — рассказала Макинери. — Это казалось безумием. Как если бы вы подбросили мяч в воздух, а он вместо того, чтобы упасть обратно, продолжал улетать все дальше».

Космологи предполагают, что около 75% Вселенной состоит из загадочной субстанции, называемой темной энергией, которая расталкивает само пространство-время. Один из способов измерить влияние темной энергии и тем самым уточнить, чем она может быть, — проследить историю расширения Вселенной. Это можно сделать, нанося на карту положения и расстояния до сверхновых по всей Вселенной и измеряя, как быстро они удаляются от нас.

«Лучше всего это делать с помощью инструмента с огромным обзором, потому что, измеряя свойства большого участка неба, можно быть достаточно уверенным, что ты понимаешь, как ведет себя сама Вселенная, а не причуды какой-то конкретной небольшой группы галактик в одном месте», — пояснила Макинери.

Roman также пополнит наши знания о темной материи, которая составляет около 20% Вселенной и изучается в основном по ее невидимому гравитационному воздействию на свет, проходящий вблизи галактик.

Ученые ожидают, что Roman обнаружит до 200 000 экзопланет в Млечном Пути.

На противоположном конце астрофизической шкалы находятся экзопланеты. Roman создан, чтобы находить «их огромное количество», отметила Макинери.

Телескоп оснащен тремя способами обнаружения экзопланет: отслеживание провалов в свете звезды, когда планета проходит перед ней (транзитный метод), наблюдение всплесков света звезды, когда планета на переднем плане проходит рядом (микролинзирование), и блокировка света звезды для наблюдения свечения самой планеты (прямое изображение).

Сейчас астрономам известно более 14 000 подтвержденных экзопланет и кандидатов в них. С помощью этих трех методов ученые рассчитывают, что Roman откроет до 200 000 экзопланет в Млечном Пути.

Более того, каждый метод лучше всего подходит для выявления разных групп экзопланет, поэтому Roman поможет составить более полную картину популяций экзопланет, что даст астрономам возможность понять, как формируются экзопланеты.

После запуска

Основная миссия телескопа рассчитана на 5 лет, ожидаемый срок службы — 10 лет.

В ближайшие три месяца команда Roman будет следить за тем, чтобы телескоп достиг дальней орбиты, и тестировать его системы. Первые научные снимки ожидаются в начале 2027 года. Эти изображения, вероятно, представят захватывающие виды знакомых участков неба, демонстрируя возможности Roman.

Но один из самых ожидаемых ранних результатов — первый глубокий обзор Roman. Как и его предшественники от Hubble, глубокий обзор Roman покажет миллионы далеких галактик, скрытых в кажущемся пустым участке неба. Эти обзоры заглянут в раннюю Вселенную так же далеко, как и обзоры Hubble, но будут более чем в 1500 раз больше. По словам Макинери, для полного отображения самого большого обзора Roman потребуется более полумиллиона 4K-телевизоров.

«Это эквивалентно покрытию 45 городских кварталов, — сказала она. — Можно представить гору Рашмор, но она слишком мала. Чтобы полностью отобразить крупнейший обзор Roman, потребовалось бы полностью покрыть скалу Эль-Капитан 4K-телевизорами. Не думаю, что стоит это делать, но это дает представление о том, насколько потрясающим будет этот обзор».