Новий космічний телескоп Nancy Grace Roman нарешті опинився на орбіті. У найближчі кілька місяців він займе свою позицію поблизу точки Лагранжа L2 системи Сонце — Земля. Цього моменту з нетерпінням чекають астрономи по всьому світу.
Новий космічний телескоп
У неділю, 31 серпня, в космос був успішно виведений космічний телескоп Nancy Grace Roman. Поки що він ще прямує до основного місця своєї роботи — точки Лагранжа L2 системи Сонце — Земля. Але науковці всього світу можуть видихнути з полегшенням: найважчий етап свого існування (проєктування, будівництво та запуск) він пережив.
А можливостей для скасування цього проєкту було чимало. Розпочалося розроблення телескопа ще 2010 року під назвою Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), однак майже до 2016-го його проєктування так і не зрушило з місця.
І це попри те, що основний елемент інструменту вже був у наявності — це було дзеркало від розвідувального супутника діаметром 2,4 м. Воно фокусувало світло на 300-мегапіксельній матриці, яка могла сприймати довжини хвиль від 480 нм до 2,3 мм, тобто видиме і ближнє інфрачервоне світло. До нього приєднали невелику камеру-коронограф, яка могла блокувати світло від зорі в центрі й завдяки цьому бачити планети на її орбіті.
І цього було цілком достатньо, щоб отримати універсальний інструмент, що вміє спостерігати за великою кількістю об’єктів і водночас вдивлятися в конкретний об’єкт. Він добре закривав прогалину між можливостями чисто астрометричної Gaia і спеціалізованого астрофізичного James Webb. З полем зору у 100 разів більшим, ніж у Hubble, апарат чудово підходив для пошуку ознак наявності темної матерії й темної енергії.
Пізніше обсерваторію перейменували на честь однієї з головних ініціаторок будівництва космічних телескопів Ненсі Грейс Роман. Однак це не вберегло її від численних спроб закрити проєкт, ініціатором яких був ніхто інший, як Дональд Трамп, який тепер взявся його вихваляти. Під час його першого президентського терміну, у 2019 році, це пояснювали необхідністю спрямувати ресурси на реалізацію програми Artemis, а у 2025-му — тим, що NASA витрачає величезні кошти на непотрібні речі.
Однак запуск телескопа все ж відбувся. Тепер йому належить дістатися місця роботи та розгорнути своє обладнання. Науковці вже в передчутті нових відкриттів. Тож які саме наукові загадки планують розгадати за його допомогою?
Темна енергія
Перше, на що розраховують науковці — це виявлення ознак присутності темної енергії. Фізики досі не впевнені, чи існує ця загадкова форма матерії, яка ніяк себе не проявляє. Але якщо вона справді є, то саме на неї припадає більша частина маси Всесвіту.
І у Nancy Grace Roman є три способи виявити її. Перший — це акустичні баріонні осциляції, звукові хвилі, що існували на самому початку. Якщо темна енергія існує, то вона мала вплинути на характер їхнього проходження. Однак сліди цього процесу зараз можна знайти лише у широкомасштабній структурі Всесвіту, тобто тому, як галактики та їхні скупчення формують гігантські волокна і стіни, що тягнуться на сотні мільйонів світлових років. Саме у Nancy Grace Roman має вистачити й збільшення, і поля зору, щоб дослідити це.
Другий варіант виявлення слідів темної енергії — це світло від далеких наднових. Оскільки темна енергія впливає на розширення Всесвіту, воно має по-різному старіти на різних відстанях. Отже, треба знайти величезну кількість дуже слабких короткочасних явищ, розкиданих по всьому небу.
Третій спосіб — слабке мікролінзування. Завдяки своїм властивостям Nancy Grace Roman зможе виявляти навіть дуже слабкі відхилення світла під дією сили тяжіння. А отже, знаходити випадки, коли такого відхилення немає. Поєднавши всі три методи, вчені розраховують зрештою щось виявити.
Темна матерія
На відміну від темної енергії, темна матерія все ж здатна проявляти себе через гравітаційну взаємодію. Однак переконливих слідів її існування і свідчень на користь того, якими ж частинками вона представлена, немає. Хоча речей, які натякають на той чи інший варіант, більш ніж достатньо.
Найбільше питань виникає до можливості існування темної матерії прямо поруч із Чумацьким Шляхом. Ці стрічки із зір утворюються, коли до нашої Галактики наближається карликова галактика або кулясте скупчення. Її гравітація поступово розриває їх на частини, й цей процес може тривати сотні мільйонів років, поки вони обертаються навколо Чумацького Шляху.
У зоряних потоках навколо Чумацького Шляху присутні великі проміжки та нерівномірності. Деякий час тому їх інтерпретували як вплив гало темної матерії. Щоправда, майже одразу ж з’явилося спростування, що ці особливості можна пояснити й самим лише впливом гравітації видимої частини Галактики.
Даних для остаточного висновку все ще занадто мало. Зоряні потоки — дуже слабкі. Теоретично їх має бути більше, ніж спостерігається зараз, але для цього потрібен телескоп, здатний оглянути всю небесну сферу — потужний і з широким полем зору. Саме таким є Nancy Grace Roman.
Цей телескоп спробує пошукати ознаки наявності темної матерії й біля інших галактик. Проте навіть для нього вони розташовані занадто далеко, щоб розгледіти зоряні потоки. Тому варто вдивитися у тісні скупчення галактик. Їхня взаємодія дасть змогу зрозуміти, чи є навколо них щось невидиме, чи немає.
Екзопланети
Ще одна категорія вчених, які з нетерпінням чекають початку роботи Nancy Grace Roman, — дослідники екзопланет. Телескоп шукатиме їх як за допомогою свого основного інструмента, так і за допомогою коронографа.
Насамперед це стосується пошуку планет, потенційно придатних для життя. Хоча планети розміром із Землю почали знаходити ще кілька років тому, безпосередньо побачити їх досі надзвичайно складно — це одна з найскладніших задач для сучасної астрономії.
А ось у телескопа Nancy Grace Roman чутливості для цього вистачить. Крім того, науковці спробують використати для пошуку планет відстежування мікролінзування, тобто відхилення променів зорі безпосередньо гравітаційним полем планет. Таким чином очікують знайти навіть тіла розміром із Місяць. І серед них знайдеться чимало об’єктів, схожих за своїми параметрами на Землю і розташованих у зоні, де може існувати рідка вода.
Іншою задачею, яку науковці планують розв’язати за допомогою нового телескопа, є отримання перших якісних зображень дисків екзопланет. Для цього буде використаний коронограф апарата. Він зможе показати нам переважно великі газові гіганти, але й цього вже буде дуже немало.
Центр Чумацького Шляху
Ще один напрям досліджень, у якому науковці покладають великі надії на космічний телескоп Nancy Grace Roman, — центр Чумацького Шляху. Наразі вони мають лише загальне уявлення про цю область: у її центрі розташована надмасивна чорна діра, оточена хмарами пилу й газу та скупченнями яскравих зір.
А ось щодо того, що відбувається навколо, відомості досі суперечливі. І саме новий телескоп, який працює і в інфрачервоній області, в якій випромінювання відносно легко проходить крізь газ та пил, може виконати це завдання якнайкраще. Також йому дуже допоможе в цьому широке поле зору.
Нейтронні зорі та чорні діри
Ще один напрям, де на новий телескоп чекають, — пошук нейтронних зір і чорних дір. Ці об’єкти ми досі помічаємо переважно в тих випадках, коли вони утворюють тісну пару з якоюсь зорею. Тоді речовина з неї починає перетікати на невидимого компаньйона, і це примушує його яскраво світитися в рентгенівському та гамма-діапазонах.
Однак одиничні нейтронні зорі й чорні діри практично невидимі, оскільки випромінюють дуже слабо. Водночас це масивні об’єкти, гравітація яких викривляє промені світла й спричиняє ефект мікролінзування — саме його зможе відстежувати Nancy Grace Roman.
В астрономії залишається ще чимало невеликих загадок, у розв’язанні яких може допомогти Nancy Grace Roman. Крім того, не можна виключати, що під час своїх досліджень телескоп виявить щось зовсім несподіване — те, над чим науковці потім міркуватимуть багато років.
