Телескоп Nancy Grace Roman готується відкрити темну енергію

Космічний телескоп Nancy Grace Roman, наступна велика астрофізична місія NASA, готується до запуску з Космічного центру ім. Кеннеді. Як розповідає астрофізикиня з Ратгерського університету Кристен МакКвінн (Kristen McQuinn, Rutgers University), яка очолює Науковий операційний центр місії, цей апарат має дослідити темну енергію, темну матерію, еволюцію галактик та відкрити безпрецедентну кількість планет за межами Сонячної системи. Про це йдеться у матеріалі Newswise Science News.

Чим особливий телескоп Nancy Grace Roman

Roman — це флагманська астрофізична місія NASA, одна з найбільших і найамбітніших космічних обсерваторій агентства. Телескоп названо на честь Ненсі Грейс Роман, першої головної астрономині NASA, яку часто називають «матір’ю Габбла» за її ключову роль у створенні відомого телескопа Hubble.

Головне дзеркало Roman має такий самий розмір, як у Hubble, але телескоп отримав абсолютно іншу «спеціалізацію». Його поле зору буде щонайменше у 100 разів ширшим, що дозволить одночасно охоплювати гігантські ділянки неба з дуже високою роздільною здатністю в інфрачервоному діапазоні.

Основні завдання місії:

• вимірювати, як змінювалося розширення Всесвіту в часі;
• досліджувати розподіл матерії в космосі та властивості темної енергії й темної матерії;
• шукати планети біля інших зірок за допомогою кількох методів спостережень;
• простежити, як формувалися та еволюціонували галактики та інші великомасштабні структури.

Як Roman доповнить Hubble та James Webb

За словами Кристен МакКвінн, кожна велика обсерваторія має свої унікальні сильні сторони. Hubble і надалі незамінний завдяки надзвичайно чітким знімкам в ультрафіолетовому, видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах, включно з ультрафіолетом, який Roman і Webb спостерігати не можуть.

Телескоп James Webb, своєю чергою, може вражаюче детально досліджувати окремі об’єкти, особливо в інфрачервоному діапазоні. Roman доповнить їх, виконуючи широкомасштабні огляди: він виявлятиме рідкісні об’єкти та події, показуватиме, як галактики, зорі та планети вписуються у своє оточення. Багато відкритих ним цілей згодом стануть мішенями для детальніших спостережень Hubble, Webb та інших телескопів.

Темна енергія та темна матерія: що може показати Roman

Темна матерія й темна енергія — це різні, але пов’язані загадки. Темна матерія не випромінює і не відбиває світла, проте її наявність виявляють за гравітаційним впливом на галактики та інші об’єкти. Темна енергія — умовна назва невідомої сили або властивості простору, через яку розширення Всесвіту прискорюється.

Roman буде спостерігати величезну кількість галактик та вибухаючих зір (наприклад, наднових) на колосальних відстанях. Аналізуючи ці дані, вчені зможуть дуже точно виміряти, як змінювалися темпи розширення Всесвіту та як розподілена матерія у просторі.

Мета полягає не в тому, щоб «сфотографувати» темну матерію чи темну енергію, а в тому, щоб значно точніше зафіксувати їхні ефекти. Це має допомогти краще зрозуміти склад Всесвіту, його історію та можливі сценарії далекого майбутнього.

Пошук тисяч нових екзопланет

Одне з головних завдань Roman — виявлення планет за межами Сонячної системи. Для цього телескоп застосовуватиме кілька методів. Один з них — гравітаційне мікролінзування. Коли ближча до нас зоря проходить майже прямо перед далекою, її гравітація викривляє й підсилює світло фонової зорі, ніби природна гравітаційна лінза. Якщо навколо ближчої зорі обертається планета, вона спричиняє додаткову коротку зміну яскравості.

Roman багаторазово спостерігатиме густі зоряні поля поблизу центру Чумацького Шляху, шукаючи такі сигнали. Очікується, що цей огляд виявить понад 1 000 нових планет.

Окрім цього, Roman шукатиме планети, реєструючи слабке зменшення яскравості зорі, коли планета проходить перед нею (транзитний метод). Наразі відомо близько 6 000 екзопланет, тож новий телескоп здатен істотно розширити наше уявлення про різноманіття планет у Галактиці.

Roman також оснащено коронографом — інструментом, що блокує яскраве світло зорі, дозволяючи безпосередньо спостерігати набагато тьмяніші планети та пилові диски навколо неї. Цей коронограф — переважно технологічна демонстрація, яка має прокласти шлях майбутнім місіям, здатним напряму досліджувати планети, подібні до Землі.

Роль Наукового операційного центру

Кристен МакКвінн очолює команду Наукового операційного центру Roman у Науковому інституті космічного телескопа в Балтіморі. Її група відповідає за системи, які перетворюють дані, отримані телескопом, на придатну для аналізу наукову інформацію.

Серед їхніх завдань — планування та розклад спостережень, обробка й калібрування зображень з ширококутового інструмента, а також робота архіву й наукової платформи, через які дослідники по всьому світу отримуватимуть доступ до даних.

За словами МакКвінн, Науковий операційний центр є своєрідним «мостом» між телескопом у космосі та науковою спільнотою на Землі. День запуску стане водночас підсумком багаторічної підготовки і початком основної наукової місії: дані Roman допоможуть відповідати на вже поставлені питання й приводити до відкриттів, які сьогодні ще складно навіть уявити.

Натхнення для наступного покоління

Кристен МакКвінн сподівається, що місія Roman надихне молодь ставати науковцями, формулювати сміливі запитання й допомагати людству краще розуміти наше походження та місце у Всесвіті. Телескоп, здатний оглядати космос у безпрецедентних масштабах, може стати важливою віхою для цілої нової генерації дослідників.