NASA готує запуск Roman: навіщо телескопу поле зору у 100 разів ширше за Hubble

NASA вийшла на фінальну пряму перед запуском Nancy Grace Roman Space Telescope — нової космічної обсерваторії, яка має поєднати різкість Hubble з оглядом неба, більшим щонайменше у сто разів. Старт запланований не раніше 30 серпня о 07:26 за східним часом США — це 14:26 за Києвом. Roman полетить на SpaceX Falcon Heavy зі стартового комплексу 39A Космічного центру Кеннеді у Флориді.

Зовні це ще один великий космічний телескоп, але наукова логіка місії відрізняється від Hubble та James Webb. Roman створювали не для того, щоб дивитися максимально далеко в одну вузьку ділянку неба. Його сила — у масштабних оглядах: він має швидко фотографувати великі поля, збирати статистику по мільйонах і мільярдах об’єктів та знаходити закономірності, які важко побачити в окремих красивих кадрах.

Телескоп із дзеркалом Hubble, але іншим характером

Головне дзеркало Roman має діаметр 2,4 метра — стільки ж, скільки у Hubble. Проте Wide Field Instrument, основна камера обсерваторії, має поле зору щонайменше у сто разів ширше за інфрачервону камеру Hubble. NASA вказує, що WFI використовує 288-мегапіксельну матрицю і за час місії може виміряти світло приблизно від мільярда галактик.

Для астрономії це означає різницю між портретом і панорамою. Hubble чудово роздивляється окремі об’єкти, а Roman повинен систематично картографувати великі ділянки космосу з близькою до Hubble деталізацією. NASA оцінює, що за перші п’ять років спостережень Roman зможе охопити більш ніж у 50 разів більше неба, ніж Hubble за три десятиліття.

Другий інструмент — Coronagraph Instrument — є технологічною демонстрацією. Його завдання полягає в тому, щоб приглушувати світло зорі й робити можливими прямі спостереження дуже тьмяних об’єктів поруч із нею. Для Roman це не основна наукова програма, але саме такі технології потрібні майбутнім телескопам, які спробують напряму фотографувати землеподібні планети біля інших зір.

Навіщо Roman темна енергія і мільярд галактик

Одна з головних цілей місії — перевірити, як розширювався Всесвіт і чому це розширення прискорюється. У сучасній космології найзручніше пояснення пов’язане з темною енергією, але її фізична природа залишається невідомою. Roman буде вимірювати великомасштабний розподіл галактик, гравітаційне лінзування, скупчення галактик і далекі наднові, щоб відновити історію розширення Всесвіту.

Чим більша вибірка, тим сильніша статистика. Один об’єкт майже ніколи не дає відповідь на космологічне питання, а сотні мільйонів галактик можуть показати дуже слабкий ефект, який губиться в окремих спостереженнях. Саме тут широкий огляд Roman стає важливішим за ще одну рекордну фотографію далекої галактики.

Місія також допоможе картографувати темну матерію. Вона не випромінює світло, але її гравітація викривляє зображення далеких галактик. Якщо вимірювати ці слабкі спотворення на великих ділянках неба, можна відтворювати розподіл невидимої маси та порівнювати його з розподілом звичайної речовини.

Roman стане фабрикою екзопланет

Другий великий напрям — екзопланети. Roman використовуватиме гравітаційне мікролінзування: коли ближча зоря або планетна система проходить майже точно перед більш далекою зорею, її гравітація на короткий час посилює світло фонового джерела. За формою такого спалаху можна побачити присутність планети, навіть якщо саму планету телескоп не розділяє як окрему точку.

Цей метод особливо цінний тим, що чутливий до іншої частини планетних систем, ніж транзити. Він може знаходити планети на відносно далеких орбітах і навіть так звані вільні планети, які не обертаються навколо зорі. Тому Roman має не просто додати нові назви в каталог екзопланет, а дати статистичний портрет того, наскільки поширені різні типи планет у Чумацькому Шляху.

NASA очікує, що комбінація мікролінзування, транзитів і широкопольних спостережень дозволить виявити тисячі нових світів. Це важливо не лише для пошуку «другої Землі». Щоб зрозуміти, наскільки незвичайна Сонячна система, спочатку потрібно знати, якими в середньому бувають інші планетні системи.

Чому Roman не замінює Webb

Roman, Hubble і James Webb часто потрапляють в один список, але це не три покоління одного й того самого інструмента. Webb має дзеркало 6,5 метра і надзвичайно високу чутливість в інфрачервоному діапазоні, тому він ідеальний для детального вивчення окремих дуже далеких або холодних об’єктів. Roman має менше дзеркало, зате значно ширше поле зору.

Найцікавіший сценарій — коли телескопи працюють разом. Roman може знайти незвичайний об’єкт або статистично цікаву ділянку неба, а Webb чи Hubble потім дослідять її глибше. У такій системі Roman фактично стає пошуковою машиною для космосу.

Після запуску робота тільки почнеться

Після відділення від Falcon Heavy обсерваторія вирушить до точки Лагранжа L2 системи Сонце–Земля приблизно за 1,5 млн км від нашої планети. Там же працює James Webb. Таке розташування дає стабільне теплове середовище та дозволяє постійно тримати Сонце, Землю й Місяць з одного боку теплозахисту.

На момент публікації запуск запланований не раніше 30 серпня. Перед стартом NASA вже завершила інкапсуляцію телескопа в обтічник Falcon Heavy і перевезла його до ангара SpaceX біля майданчика 39A. Але для космічних місій дата завжди залежить від технічної готовності та погоди, тому остаточний час може змінитися.

Якщо запуск пройде успішно, Roman стане одним із найважливіших нових інструментів астрономії кінця десятиліття. Його головний результат, ймовірно, буде не одна фотографія, яка обійде весь інтернет, а величезні каталоги й карти, на яких десятки років працюватимуть астрономи. Саме в цьому і полягає ідея місії: не просто побачити більше космосу, а зробити великий Всесвіт статистично вимірюваним.