Телескоп «Роман» будет отслеживать меняющуюся Вселенную

Космический телескоп НАСА имени Нэнси Грейс Роман создан для того, чтобы показать Вселенную в движении. Многократно фотографируя одни и те же области, он позволит астрономам изучать изменения, происходящие на протяжении часов, лет и более длительных периодов, — от взрывов звёзд до активности тусклых близлежащих солнц.

Телескоп назван в честь Нэнси Грейс Роман — первого главного астронома НАСА и первой женщины-руководителя в этом агентстве. Как сообщает Evening Report, главное преимущество «Романа» будет связано с сочетанием трёх возможностей, которых обычно трудно достичь одновременно: детальных изображений, очень широкого поля зрения и регулярного мониторинга.

Такое сочетание может превратить наблюдения за небом во что-то скорее похожее на запись, разворачивающуюся во времени, чем на собрание отдельных снимков. Изменения яркости и положения могут раскрыть физические процессы, происходящие по всему космосу.

Широкий и детальный обзор

«Роман» часто сравнивают с космическим телескопом «Хаббл». У двух обсерваторий зеркала одинакового размера, и обе работают в видимом и инфракрасном диапазонах. Однако «Роман» способен наблюдать область неба, которая может быть до 200 раз больше.

Более широкий обзор обычно означает потерю детализации. «Кеплер» и спутник для исследования транзитных экзопланет, или TESS, обследовали огромное количество звёзд, но их более низкое пространственное разрешение может приводить к тому, что соседние объекты сливаются в один видимый источник. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» создаёт более резкие изображения, однако его меньшее поле зрения не позволяет эффективно отслеживать миллионы объектов одновременно.

«Роман» призван занять промежуточное положение между этими подходами. Его разрешение должно позволить астрономам различать отдельные звёзды в плотных областях, а большая площадь обзора даст телескопу возможность исследовать множество целей за одно наблюдение. Возвращение к тем же полям добавит третье измерение: время.

Разные виды объектов меняются с разной скоростью. Изменение, длящееся всего несколько часов, может указывать на событие, отличное от того, которое развивается годами. Измерение таких изменений в свете должно помочь исследователям понять, что происходит, не полагаясь на один-единственный снимок.

Поиск в плотном центре Галактики

Два крупных обзора будут использовать основанную на изучении изменений во времени стратегию наблюдений «Романа» в разных частях неба. Обзор неба в области высоких галактических широт будет искать далёкие события, такие как сверхновые. Обзор центральной области Галактики сосредоточится на плотном центральном регионе Млечного Пути.

С Земли галактический балдж выглядит как бледная размытая полоса, поскольку вдоль луча зрения находятся огромные количества звёзд, а также газа и пыли. Разрешение «Романа» и его наблюдения в инфракрасном диапазоне помогут различать эти звёзды по отдельности, создавая фон для поисков, основанных на кратковременных изменениях яркости.

Одним из таких методов является микролинзирование. Когда объект на переднем плане проходит между далёкой звездой и телескопом, его гравитация может искривить и усилить свет звезды. Промежуточным объектом может быть звезда, планета размером примерно с Марс или чёрная дыра с массой, в сотни раз превышающей массу Солнца.

«Роман» также будет искать транзиты — явления, которые происходят, когда планета проходит по диску своей звезды и вызывает небольшое падение её яркости. Поскольку в галактическом балдже находится так много звёзд, астрономы ожидают, что обзор позволит обнаружить около 100 000 транзитных планет.

Наблюдение за маленькими активными звёздами

Повторные наблюдения также покажут, как вращаются звёзды и как меняются особенности на их поверхностях. Это особенно ценно для самых маленьких и холодных звёзд, чей слабый красноватый свет затрудняет их изучение в больших количествах.

Ожидается, что на поверхности звёзд холоднее примерно 2 500 градусов Цельсия имеются как магнитные пятна, так и облака. По мере вращения звезды эти особенности появляются в поле зрения и скрываются из него, вызывая изменения, по которым можно рассчитать период её вращения.

Сравнение таких периодов у множества звёзд может показать, как развивается звёздная активность на протяжении длительных периодов. Это также может дать подсказки о среде, окружающей планеты, обращающиеся вокруг этих звёзд.

За последние восемь лет TESS обследовал почти всё небо и измерил периоды вращения сотен таких очень маленьких звёзд. Однако наблюдения в видимом свете делают эти звёзды относительно тусклыми, а более низкое разрешение создаёт проблемы в густонаселённых полях.

Ожидается, что сочетание чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне, детальной съёмки и широкого охвата у «Романа» значительно расширит эту выборку. Более крупная коллекция звёзд, собранная в более широком спектре сред, может помочь астрономам понять, как меняется поведение звёзд, — и что это означает для окружающих их миров.

От далёких сверхновых до планет и компактных звёзд вблизи центра Млечного Пути «Роман» будет исследовать небо, которое меняется гораздо сильнее, чем подсказывает невооружённый глаз.