NASA готовит запуск Roman: зачем телескопу поле зрения в 100 раз шире Hubble

NASA вышла на финальную прямую перед запуском Nancy Grace Roman Space Telescope — новой космической обсерватории, которая должна объединить резкость Hubble с обзором неба, большим как минимум в сто раз. Старт намечен не ранее 30 августа в 07:26 по восточному времени США — это 14:26 по Киеву. Roman полетит на SpaceX Falcon Heavy со стартового комплекса 39A Космического центра Кеннеди во Флориде.

Внешне это ещё один большой космический телескоп, но научная логика миссии отличается от Hubble и James Webb. Roman создавали не для того, чтобы максимально глубоко смотреть в одну узкую область неба. Его сила — в масштабных обзорах: он должен быстро фотографировать большие поля, собирать статистику по миллионам и миллиардам объектов и находить закономерности, которые трудно увидеть в отдельных красивых кадрах.

Зеркало Hubble, но другой характер

Главное зеркало Roman имеет диаметр 2,4 метра — столько же, сколько у Hubble. При этом Wide Field Instrument, основная камера обсерватории, имеет поле зрения как минимум в сто раз шире инфракрасной камеры Hubble. NASA указывает, что WFI использует 288-мегапиксельную матрицу и за время миссии сможет измерить свет примерно от миллиарда галактик.

Для астрономии это разница между портретом и панорамой. Hubble великолепно рассматривает отдельные объекты, а Roman должен систематически картографировать огромные области космоса с близкой к Hubble детализацией. NASA оценивает, что за первые пять лет наблюдений Roman сможет охватить более чем в 50 раз больше неба, чем Hubble за три десятилетия.

Второй инструмент — Coronagraph Instrument — технологическая демонстрация. Он будет подавлять свет звезды и делать возможными прямые наблюдения очень тусклых объектов рядом с ней. Для Roman это не основная научная программа, но именно такие технологии понадобятся будущим телескопам, которые попытаются напрямую фотографировать землеподобные планеты у других звёзд.

Зачем Roman тёмная энергия и миллиард галактик

Одна из главных целей миссии — проверить, как расширялась Вселенная и почему это расширение ускоряется. В современной космологии наиболее удобное объяснение связано с тёмной энергией, но её физическая природа остаётся неизвестной. Roman будет измерять крупномасштабное распределение галактик, гравитационное линзирование, скопления галактик и далёкие сверхновые, чтобы восстановить историю расширения Вселенной.

Чем больше выборка, тем сильнее статистика. Один объект почти никогда не даёт ответ на космологический вопрос, а сотни миллионов галактик могут показать очень слабый эффект, теряющийся в отдельных наблюдениях. Именно здесь широкий обзор Roman становится важнее ещё одной рекордной фотографии далёкой галактики.

Миссия также поможет картографировать тёмную материю. Она не излучает свет, но её гравитация искажает изображения далёких галактик. Если измерять эти слабые искажения на больших участках неба, можно восстанавливать распределение невидимой массы и сравнивать его с распределением обычной материи.

Roman станет фабрикой экзопланет

Второе большое направление — экзопланеты. Roman будет использовать гравитационное микролинзирование: когда более близкая звезда или планетная система проходит почти точно перед более далёкой звездой, её гравитация на короткое время усиливает свет фонового источника. По форме такого всплеска можно обнаружить присутствие планеты, даже если саму планету телескоп не видит как отдельную точку.

Этот метод особенно ценен тем, что чувствителен к другой части планетных систем, чем транзиты. Он способен находить планеты на относительно далёких орбитах и даже так называемые свободные планеты, не обращающиеся вокруг звезды. Поэтому Roman должен не просто добавить новые названия в каталог экзопланет, а дать статистический портрет того, насколько распространены разные типы планет в Млечном Пути.

NASA ожидает, что сочетание микролинзирования, транзитов и широкопольных наблюдений позволит обнаружить тысячи новых миров. Это важно не только для поиска «второй Земли». Чтобы понять, насколько необычна Солнечная система, сначала нужно знать, какими в среднем бывают другие планетные системы.

Почему Roman не заменяет Webb

Roman, Hubble и James Webb часто ставят в один ряд, но это не три поколения одного и того же инструмента. Webb имеет зеркало 6,5 метра и очень высокую чувствительность в инфракрасном диапазоне, поэтому идеально подходит для детального изучения отдельных очень далёких или холодных объектов. У Roman зеркало меньше, зато намного шире поле зрения.

Самый интересный сценарий — совместная работа телескопов. Roman может найти необычный объект или статистически интересный участок неба, а Webb или Hubble затем исследуют его глубже. В такой системе Roman фактически становится поисковой машиной для космоса.

После запуска работа только начнётся

После отделения от Falcon Heavy обсерватория отправится к точке Лагранжа L2 системы Солнце–Земля примерно в 1,5 млн км от нашей планеты. Там же работает James Webb. Такое расположение даёт стабильную тепловую среду и позволяет постоянно держать Солнце, Землю и Луну с одной стороны теплозащиты.

На момент публикации запуск запланирован не ранее 30 августа. Перед стартом NASA уже завершила инкапсуляцию телескопа в обтекатель Falcon Heavy и перевезла его в ангар SpaceX рядом с площадкой 39A. Но для космических миссий дата всегда зависит от технической готовности и погоды, поэтому окончательное время может измениться.

Если запуск пройдёт успешно, Roman станет одним из важнейших новых инструментов астрономии конца десятилетия. Его главный результат, вероятно, будет не одна фотография, которая обойдёт весь интернет, а огромные каталоги и карты, с которыми астрономы будут работать десятилетиями. В этом и состоит идея миссии: не просто увидеть больше космоса, а сделать большую Вселенную статистически измеримой.