Космический телескоп Nancy Grace Roman NASA будет запущен в воскресенье, 30 августа, с космического центра Кеннеди во Флориде на ракете Falcon Heavy компании SpaceX. После запуска обсерватория, как ожидается, будет работать в районе второй точки Лагранжа L2 системы Солнце — Земля, расположенной примерно в 1,5 миллиона километров от Земли.
Широкие обзоры неба, которые проведет Roman, будут сочетаться с поиском далеких экзопланет для изучения истории расширения Вселенной и природы темной энергии. Телескоп также исследует, как темная материя распределена на обширных пространствах между скоплениями галактик.
В обзорах больших участков неба Roman превзойдет Hubble
Главное зеркало Roman диаметром 2,4 метра будет иметь такой же диаметр, как зеркало космического телескопа Hubble. При этом поле зрения новой обсерватории спроектировано примерно в 100 раз шире, чем у Hubble. Благодаря этому Roman сможет за один снимок наблюдать участок неба, для сканирования которого Hubble потребовалось бы около 100 изображений.
Основным научным инструментом телескопа станет 300-мегапиксельный широкоугольный прибор (WFI). Работающий в ближнем инфракрасном диапазоне WFI будет одновременно получать детальные изображения очень больших участков неба и за время миссии соберет данные о свете примерно 1 миллиарда галактик.
Заместитель старшего научного руководителя проекта космического телескопа Roman в Центре космических полетов имени Годдарда NASA Джеффри Уолтер Крук заявил, что по чувствительности и угловому разрешению Roman будет сопоставим с Hubble. По его словам, поле зрения Roman окажется примерно в 100 раз больше, а широкие обзоры неба можно будет проводить примерно в 1 000 раз быстрее, чем с помощью Hubble.
Будет исследовано изменение темной энергии
В число приоритетных задач Roman входит изучение темной энергии, которая, как считается, отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Наблюдения миллионов галактик и сверхновых позволят исследовать историю расширения Вселенной и формирование ее крупномасштабной структуры.
С помощью этих наблюдений ученые рассчитывают получить более точные результаты о том, остается ли темная энергия постоянной с течением времени. Предполагается, что темная материя может быть распределена между скоплениями галактик в виде гигантских нитей и пластин.
Темную материю связывают с гравитационным воздействием, благодаря которому материя образует плотные и неоднородные структуры. Считается, что темная энергия, напротив, отдаляет материю друг от друга. Наблюдения Roman в разных масштабах помогут изучить влияние этих двух компонентов на формирование и развитие Вселенной.
С помощью микролинзирования будут искать тысячи экзопланет
В рамках программы по поиску экзопланет будет использоваться метод гравитационного микролинзирования. Этот метод может позволить обнаруживать планеты, расположенные ближе к своим звездам, чем орбита Венеры, а также планеты, не связанные ни с одной звездой и странствующие в межзвездном пространстве.
Ожидается, что за время миссии будет открыто более тысячи новых экзопланет в обширной выборке, включающей и небольшие планеты. Эти данные помогут понять массы планет в экзопланетных системах и распределение расстояний между планетами и их звездами.
Данные о свете примерно 1 миллиарда галактик, которые соберет WFI, будут использоваться для исследования галактик, звезд и других космических объектов. Этот набор данных также поможет определить новые цели для подробных наблюдений в будущем.
Коронаграф будет наблюдать тусклые планеты
Roman будет работать с двумя научными приборами. Широкоугольный прибор проведет крупномасштабные обзоры неба, а второй прибор — коронаграф — станет экспериментальной технологической системой, предназначенной для блокирования света ярких звезд.
С помощью коронаграфа планируется непосредственно наблюдать более тусклые планеты вблизи этих звезд. Методы, которые будут разработаны с использованием этого прибора, планируется применять в будущем для изучения атмосфер потенциально обитаемых планет.
Дополнит Hubble и James Webb
Roman не заменит космические телескопы Hubble или James Webb, а дополнит их работу широкими обзорами неба. Hubble проводит высокодетальные наблюдения в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. James Webb с зеркалом диаметром 6,5 метра сосредоточен на наблюдениях в дальнем инфракрасном диапазоне, ранних галактиках и звездообразовании.
Главным преимуществом Roman будет не диаметр зеркала, а возможность быстро сканировать большие участки неба. Hubble и James Webb могут наблюдать в более широких диапазонах длин волн и оснащены более мощными спектрографами.
Крук заявил, что три телескопа разработаны для разных научных целей, а выбор обсерватории для конкретного исследования зависит от его характера. Он отметил, что редкие объекты, обнаруженные в ходе широких обзоров Roman, впоследствии смогут подробно изучаться с помощью Hubble и James Webb.
В первые годы будут искать черные дыры и нейтронные звезды
Ученые ожидают, что в первые годы работы Roman получат предварительные данные об общей картине систем с планетами в обитаемой зоне и за ее пределами. Также предполагается, что с помощью гравитационного микролинзирования впервые удастся обнаружить изолированные черные дыры и нейтронные звезды в Млечном Пути.
Миссия может предоставить данные о распределении различных звездных популяций в Млечном Пути и соседних галактиках. Ожидается, что эти результаты помогут изучить, как формировались и развивались со временем эти галактики. Значительная часть результатов в области космологии и исследований экзопланет, как ожидается, будет получена после многолетнего анализа данных, собранных в ходе миссии.
Данные Roman станут общедоступными
Данные Roman планируется сделать общедоступными. В рамках проекта исследователям и преподавателям также предоставят вычислительную среду для анализа данных телескопа и базовый набор инструментов.
Большая часть времени наблюдений будет отведена обзорам, посвященным конкретным научным целям. Программы планируется подготовить таким образом, чтобы полученные данные можно было использовать в самых разных астрофизических исследованиях.
Научное сообщество во всем мире сможет объединять данные Roman с данными других исследовательских объектов и проводить различные исследования. Ожидается, что вычислительная поддержка снизит технические барьеры, мешающие образовательным учреждениям и преподавателям получать доступ к данным и проводить исследования.
Телескоп назван в честь первого главного астронома NASA Nancy Grace Roman. Roman сыграла важную роль в развитии программы космических обсерваторий и проложила путь к работам, благодаря которым появился Hubble.