Аннотация:
Космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Роман готовится к запуску. Этот телескоп будет наблюдать за Вселенной совершенно по-новому: сохраняя четкость изображения на уровне космического телескопа Хаббла, он будет иметь гораздо большее поле зрения, помогая ученым изучать темную энергию, темную материю, далекие галактики, умирающие звезды и планеты, скрытые в сиянии других звезд.
До запуска Римского космического телескопа остался всего один день. Будучи следующей флагманской астрофизической миссией НАСА после космического телескопа Джеймса Уэбба, он станет одним из первых космических телескопов, способных исследовать Вселенную в больших масштабах и с высокой эффективностью. НАСА ожидает, что Римский телескоп начнет научные наблюдения в январе 2027 года.
Несколько преподавателей и студентов Университета Аризоны отправятся на мыс Канаверал, штат Флорида, чтобы принять участие в запуске этой важной миссии. 24 августа 2026 года Римский космический телескоп завершил упаковку обтекателя и затем будет состыкован с ракетой Falcon Heavy.
Космический телескоп Джеймса Уэбба в основном используется для глубокого наблюдения за относительно небольшой областью Вселенной, а выдающимся преимуществом римского космического телескопа является его широкий охват. Оба телескопа способны наблюдать инфракрасный свет, поэтому астрономы могут объединить свои наблюдения, чтобы получить более полную картину Вселенной, чего было бы трудно достичь с помощью любого телескопа по отдельности.
Главное зеркало Римского телескопа имеет диаметр около 2,4 метра, что соответствует размеру главного зеркала космического телескопа Хаббл. Однако Ломанн будет иметь с собой инструмент, который значительно расширит диапазон наблюдений. Его широкоугольный инструмент способен захватывать примерно в 100 раз большую площадь неба, чем камера Хаббла, сохраняя при этом чувствительность, аналогичную камере Хаббла.
Космический телескоп Хаббл работает уже более 30 лет и обследовал примерно 0,1% ночного неба. Напротив, ожидается, что телескоп Ломана будет охватывать все небо с тем же уровнем разрешения. Такое широкое поле зрения позволит ему особенно эффективно находить редкие объекты, в том числе умирающие звезды, вновь образовавшиеся планеты и гигантские скопления галактик.
Исследователи из Университета Аризоны будут участвовать в анализе этих данных наблюдений и поиске новых научных открытий.
Темная материя и темная энергия — основные объекты исследований Римского телескопа, а также две самые глубокие загадки современной космологии. Сама по себе темная материя не излучает свет, но ее гравитация влияет на галактики и другие структуры во Вселенной. Темная энергия — это то, что ученые называют загадочным влиянием, которое, по-видимому, приводит к ускорению расширения Вселенной. Темная материя и темная энергия вместе составляют почти все ингредиенты Вселенной.
НАСА выбрало Аризонскую космологическую лабораторию при Университете Аризоны для поддержки двух исследований, направленных на раскрытие природы темной материи и темной энергии. В одном задействована широкая научная группа, а другой отвечает за создание инфраструктуры проекта.
Элизабет Краузер, профессор астрономии и физики в Университете Аризоны, возглавляет широкую научную группу «Исследования кинематической гравитационной линзы с использованием римского космического телескопа». Команда получила финансирование в размере 2 миллионов долларов на разработку метода космологических измерений под названием «кинематическое гравитационное линзирование».
Исследователи планируют объединить изображения, сделанные Романом, со спектральными данными, чтобы измерить темную материю и темную энергию более точно, чем когда-либо прежде.
Другая команда из Университета Аризоны также будет отвечать за строительство инфраструктуры в рамках межинституционального проекта сотрудничества «Максимизация результатов космологической науки с помощью высокоширотной съемки Lohmann». Тим Эйфлер, профессор астрономии и физики, возглавляет рабочую группу, отвечающую за интерпретацию данных римской космологии.
Римский телескоп сможет обнаруживать как близкие к Земле галактики, так и очень далекие галактики. Астрономы найдут эти галактики и измерят их свойства, создав огромный каталог галактик. Затем исследователи будут использовать компьютерные модели для перевода этих каталогов в информацию о фундаментальных физических законах Вселенной.
Для выполнения этой работы требуются значительные вычислительные мощности. Программа НАСА Ломана выделила лаборатории Эйфлера 800 000 долларов на приобретение вычислительных ресурсов. Эти ресурсы станут частью новой высокопроизводительной вычислительной системы университетского масштаба, запуск которой ожидается этой осенью. Лаборатория Эйфлера также получит 2,4 миллиона долларов в течение следующих пяти лет на проведение соответствующих исследований.
Эйфлер заявил, что эта инфраструктура поможет исследователям завершить переход от каталогов галактик к космологическим объяснениям, что позволит им определить содержание темной энергии и темной материи во Вселенной. Он также является сопредседателем Космологической группы, объединяющей более 1000 ученых со всего мира. Эйфлер сказал, что возможность организовать глобальное научно-исследовательское сообщество для сотрудничества ради достижения этой научной цели — это «работа мечты».
Римский космический телескоп не только нарисует крупномасштабные карты Вселенной, но и опробует новые методы прямого фотографирования экзопланет. Коронограф, который он несет, будет использовать световые экраны, призмы, детекторы, фильтры и саморегулирующиеся зеркала для подавления чрезвычайно интенсивного света звезды.
Когда яркий свет звезды ослабевает, у астрономов появляется возможность наблюдать гораздо более тусклые планеты и пылевые диски, вращающиеся вокруг звезды.
В настоящее время большинство экзопланет, открытых человеком, для подтверждения полагаются на косвенные методы. Например, ученые могут измерить крошечные провалы в звездном свете, вызванные прохождением планет перед звездами. Коронограф Романа будет использовать другой подход, пытаясь напрямую раскрыть саму планету.
Ожидается, что этот инструмент сможет обнаруживать планеты, которые в 100 миллионов раз тусклее, чем звезды-хозяева. По сравнению с существующими космическими коронографами его производительность будет улучшена примерно в 100–1000 раз.
Скайлер Вольф, доцент кафедры астрономии и руководитель рабочей группы по планированию коронографических наблюдений, заявил, что эта технология обеспечит критическую проверку будущих обитаемых мировых обсерваторий. Обсерватория обитаемого мира — это предлагаемый проект телескопа, специально разработанный для поиска признаков возможной жизни в других звездных системах.
Несколько исследователей из Университета Аризоны участвовали в разработке римского коронографа и будут участвовать в будущих наблюдениях, в том числе директор Лунной и планетарной лаборатории Марк Марли, доцент астрономии Юэн С. Дуглас, ассистент-исследователь обсерватории Стюарда Ламия Анче и ассистент по астрономическим исследованиям Джастин Холм.
Мейли будет работать с доцентом Лунной и планетарной лаборатории Тай Робинсоном и научным сотрудником Зарой Браун, чтобы использовать данные коронографа для изучения атмосфер объектов за пределами нашей Солнечной системы.
Браун строил климатические и спектральные модели самосветящихся планет-гигантов. Эти планеты часто очень молодые и чрезвычайно горячие, излучающие собственное тепловое инфракрасное излучение. Ее модель может предсказать температуру атмосферы планеты, химический состав, состояние облаков и инфракрасный спектр, который, вероятно, излучает каждая планета.
Эти предсказания важны, поскольку многие из этих объектов никогда раньше не изучались в этих длинах волн. Браун сказал, что предсказанные спектры имеют решающее значение для планирования наблюдений. Римский коронограф сталкивается с чрезвычайно слабыми и высококонтрастными целями, поэтому исследовательская группа должна выделить достаточно времени для наблюдения, чтобы гарантировать возможность обнаружения целей-кандидатов, не занимая при этом слишком ограниченные ресурсы наблюдения миссии.
Команда Анче изучает структуру экзопланетных систем. Холм отвечает за поиск звезд, наиболее подходящих для калибровки коронографа, а также руководит проектами предварительных наблюдений с использованием наземных телескопов для обеспечения поддержки будущих целей подтверждения римской миссии.
Ожидается, что Римский космический телескоп начнет научную работу в январе 2027 года, когда полученные им данные наблюдений будут открыты для мирового научного сообщества. Университет Аризоны будет отвечать за девять одобренных НАСА проектов по исследованию римских данных с соответствующим финансированием на сумму более 2 миллионов долларов.
Объем исследований этих проектов включает не только темную энергию и экзопланеты, но и такие темы, как сверхмассивные черные дыры, гравитационное линзирование, формирование галактик, процессы реионизации и космическая пыль.
Обладая деталями изображений, подобными космическому телескопу Хаббла, и полем зрения, значительно превосходящим Хаббл, римский космический телескоп поможет ученым обнаружить небесные объекты, которые другие телескопы склонны упускать из виду, а также покажет, как эти открытия вписываются в более широкую картину эволюции Вселенной.
Комментарии