Телескоп «Нэнси Грейс Роман» отправится на поиски 100 000 новых планет и темной материи
NASA назначило старт космического телескопа «Нэнси Грейс Роман» на 30 августа. Аппарат назван в честь астронома, которую называют матерью «Хаббла» за её ключевую роль в планировании того проекта. Новый телескоп во многом превосходит своего прославленного предшественника.
В инфракрасном диапазоне «Роман» не уступает «Хабблу» по способности различать тусклые объекты и мелкие детали. При этом его поле зрения почти в 100 раз больше, чем у самой широкоугольной камеры «Хаббла». За пять лет основной научной программы он охватит в 50 с лишним раз большую площадь неба, чем «Хаббл» за первые 30 лет работы.
Одной из главных задач телескопа станет охота за экзопланетами. В течение 13 месяцев он будет наблюдать центральную область Галактики, где в его объектив попадут сотни миллионов звезд. Астрономы ожидают, что с помощью метода транзитов «Роман» обнаружит около 100 000 новых планет, что в 15 раз больше, чем известно сейчас.
Метод транзитов фиксирует регулярные падения яркости звезды, когда планета проходит перед ней. Однако у этого способа есть ограничение: чтобы подтвердить регулярность затмений, нужно наблюдать звезду несколько оборотов планеты. Поэтому транзитный метод хорошо находит планеты с коротким периодом обращения, но может пропустить миры вроде Земли, чей год длится долго.
Этот пробел заполнит метод гравитационного микролинзирования. В этом случае планета, проходя между телескопом и далекой фоновой звездой, своей гравитацией искривляет и фокусирует её свет, вызывая кратковременное увеличение яркости. Такой способ не привязан к периоду обращения планеты и позволяет находить даже планеты-изгои, выброшенные в межзвездное пространство.
С помощью микролинзирования «Роман» должен обнаружить более 1000 миров. Этот же метод позволит найти более 1000 нейтронных звезд и сотни черных дыр, оставшихся после взрывов сверхновых. Сейчас микролинзированием открыто лишь около 2% известных планет, так как застать такое событие - во многом вопрос везения.
На борту «Романа» установлен уникальный инструмент для прямого фотографирования экзопланет. Он сконструирован так, чтобы закрывать диск звезды и улавливать свет её планет в видимом диапазоне, а не только в инфракрасном. Для этого используются гибкие зеркала, меняющие форму с точностью лучше ширины нити ДНК, и датчики, способные улавливать отдельные фотоны.
Сейчас астрономы получили прямые изображения лишь горстки экзопланет, и все они - очень молодые и массивные миры, которые ярко светятся в инфракрасном диапазоне из-за остаточного тепла после формирования. «Роману» будет по силам обнаружить «Юпитер 2.0» с тем же размером, возрастом и расстоянием до звезды. Ученые надеются даже определить наличие облаков и газов, например метана, в атмосфере такой планеты.
Получить фотографии потенциально обитаемых планет размером с Землю «Роман» еще не сможет, но сделает большой шаг в этом направлении. На эту работу телескоп потратит три месяца, обозревая несколько ближайших звезд, у которых предполагаются подходящие планеты.
Более двух лет обсерватория будет смотреть глубоко в космос, обозревая миллионы галактик. Используя эффект гравитационных линз в масштабе Вселенной, астрономы составят самую точную трехмерную карту распределения обычной и темной материи. Это может помочь понять природу загадочной субстанции, которой впятеро больше, чем обычного вещества.
Данные «Романа» позволят детально изучить влияние темной энергии на расширение Вселенной. Ученые проследят этот процесс в период от 4 до 12 миллиардов лет назад, охватив более половины истории космоса. На темную энергию, природа которой пока неизвестна, по подсчетам космологов приходится более 70% энергии во Вселенной.