Римский космический телескоп НАСА предназначен для того, чтобы дать астрономам изображения такого же качества, как у «Хаббла», но охватывающие неизмеримо большие области неба. Кредит: НАСА; фон: AI/ScienceDaily.com
До запуска обсерватории Нэнси Грейс-Роман остаются считанные дни — всего двое суток. Старт с мыса Канаверал ознаменует прибытие новой флагманской астрофизической миссии НАСА, которая следует за телескопом Джеймс Уэбб. За запуском будут наблюдать преподаватели и студенты Университета Аризоны; сама научная программа, как ожидается, развернется в январе 2027 года.
В отличие от «Уэбба», нацеленного на изучение относительно ранних этапов эволюции Вселенной, «Роман» спроектирован для быстрых обзоров обширных участков неба. Обе обсерватории работают в инфракрасном диапазоне, что даёт астрономам возможность сравнивать и объединять их данные. Такой тандем способен раскрыть о Вселенной гораздо больше, чем каждая миссия в одиночку.
Зеркало размером с Хаббл с гораздо более быстрым обзором
Главное зеркало «Романа» диаметром 7,9 фута повторяет размер зеркала «Хаббла». На борту установлены два научных инструмента. Коронограф будет подавлять и отфильтровывать звёздный свет, позволяя изучать экзопланеты и их диски. Широкоугольный инструмент рассчитан на чувствительность, сопоставимую с камерой «Хаббла», но за один снимок покрывает площадь в 100 раз большую.
За более чем 30 лет «Хаббл» исследовал только около 0,1% ночного неба. «Роман» же способен осмотреть всё небо с аналогичной детализацией.
Широкий обзор позволит телескопу обнаруживать редкие объекты как в ближних окрестностях Земли, так и на огромных расстояниях. В числе предполагаемых находок — умирающие звёзды, новооткрытые миры, скопления галактик и другие цели. Учёные Университета Аризоны внесут вклад в несколько основных направлений научной работы «Романа».
Тёмная материя и тёмная энергия: в центре внимания
Одна из ключевых задач миссии — изучение тёмной материи и тёмной энергии, двух загадочных сущностей, на долю которых приходится почти вся Вселенная. Тёмная материя проявляет себя гравитационно, но не излучает свет, а тёмная энергия ассоциируется с расширением космического пространства.
В рамках исследования темной материи и темной энергии НАСА выбрало Лабораторию космологии Университета Аризоны для поддержки двух инициатив: одной научной группы и одной проектной группы в инфраструктуре. Профессор астрономии и физики Элизабет Краузе возглавляет группу «Кинематическое линзирование с помощью римского телескопа», получившую 2 миллиона долларов на разработку метода космических измерений, известного как кинематическое линзирование. Комбинируя изображения с «Романа» со спектроскопическими данными, исследователи рассчитывают изучать тёмную материю и тёмную массу с гораздо большей точностью.
Другая группа Университета Аризоны играет ведущую роль в многоинституциональной проектной группе «Максимизация космологической науки с помощью римского исследования изображений в высоких широтах». Профессор Тим Эйфлер, возглавляющий эту группу, отвечает за интерпретацию космологических обзоров «Романа».
Превращение исследований галактик в карте вселенной
Телескоп будет определять галактики в широком диапазоне расстояний, устанавливать их местоположение и измерять характеристики. На основе этих наблюдений астрономы составят крупные каталоги, а затем, применив физические модели, выяснят, что они говорят о происхождении и эволюции Вселенной.
Для подобных расчётов потребуются значительные вычислительные мощности. Римский проект НАСА выделил лаборатории Эйфлера 800 000 долларов на вычислительные ресурсы, которые станут частью новой общеуниверситетской высокопроизводительной системы, запуск которой ожидается этой осенью. Лаборатория также получит 2,4 миллиона долларов в течение пяти лет на научные исследования.
«Эта инфраструктура перенесёт нас от каталогов к космологическим выводам, — пояснил Эйфлер. — Мы сможем, например, определять количество тёмной энергии и тёмной материи во Вселенной». Учёный также является сопредседателем группы космологов, объединяющей более 1000 исследователей со всего мира. Он назвал фантастикой возможность сплотить сообщество вокруг этой работы.
чного исследования», — сказал он. — сказал он. «Это действительно работа мечты».
Непосредственное получение изображений дальних планет
Коронографический инструмент Романа будет использовать маски, призмы, детекторы, фильтры и самоизгибающиеся зеркала для электронных технологий, способных подавлять звездный свет. Уменьшив блокирующий свет родительской звезды, астрономы могут напрямую получить изображение близких планет и дисков, которые в противном случае было бы крайне трудно увидеть.
Прямая визуализация представляет собой будущий шаг вперед в науке об экзопланетах. Почти все удивительные экзопланеты были обнаружены ограничено, в том числе с помощью методов, которые обнаруживают небольшое падение яркости звезды, когда она проходит мимо планеты.
Вместо этого коронограф Романа помогает астрономам искать планету, блокируя блики их звезд. Ожидается, что этот инструмент приблизит планету, которая в 100 миллионов раз туклее, чем их звезды-хозяева, что в 100–1000 раз лучше, чем в кабинете коронографов.
«Это станет важнейшим ориентиром для будущих обсерваторий обитаемых миров», — сказал он. «Рекомендуемый телескоп, который будет специально разработан для поиска признаков жизни в других солнечных условиях», — сказал Шайлер Вольф, доцент-исследователь астрономии, возглавляющий ведущую группу по планированию исследований для инструмента Коронограф.
Подготовка результатов Романа за экзопланетой
Директор Лунной и планетарной лаборатории Марк Марли, доцент кафедры астрономии Юэн С. Дуглас, доцент обсерватории Стюарда Рамия Анче и научный сотрудник астрономической постдокторской лаборатории Джастин Хом также участвовали в разработке инструмента Коронограф. Они будут участвовать в будущих исследованиях посредством активного планирования исследований.
Марли вместе с доцентом LPL Таем Робинсоном и старшим сотрудником LPL Зарой Браун будут использовать инструмент данных Коронограф для изучения планетарной атмосферы в нашей солнечной системе.
Браун моделировал климат и спектры самосветящихся планет-гигантов. Эти миры часто молоды и достаточно горячи, чтобы излучать инфракрасный свет.
Модель прогнозирует температуру, состав и облака атмосферы, а также инфракрасный спектр, который должен создавать каждый объект. Эти предсказания особенно важны, поскольку большая часть нашей планеты никогда не наблюдала этой длины волны.
«Этот прогнозируемый спектр имеет решающее значение для планирования», — сказал он. — сказал Браун. «Коронограф Романа работает с чрезвычайно слабыми, высококонтрастными лицами, поэтому приходится запланировать достаточно времени для обоснования, чтобы назвать кандидата, не проводя при этом более ограниченного по времени миссии, чем необходимо».
Команда Анче изучает структуру внесолнечных систем, а Хом возглавляет усилия по определению лучших звезд для астрономического инструмента Коронограф. Хом также возглавляет программу наблюдения за предшественниками с помощью наземных телескопов. Эта работа необходима для определения того, какие цели следует выбрать для будущих научных программ.
Римская наука начинается в январе 2027 года
Как только в январе Роман начал научную деятельность, его данные стали доступны исследователям всего научного сообщества.
Университет А проводит девять одобренных исследований НАСА с использованием римских данных, которые финансируются на сумму более 2 миллионов долларов. Исследователи будут использовать эти наблюдения для изучения дополнительных тем, включая сверхмассивные черные дыры, гравитационные линзы, образование галактик, реионизацию и космическую пыль.