На протяжении тысячелетий человечество наблюдало за небом и считало его неизменным, за исключением нескольких «блуждающих звёзд» (как мы теперь знаем, это планеты). По мере совершенствования нашей способности воспринимать космос с помощью телескопов и электронных детекторов мы осознали, что Вселенная полна объектов, изменяющих свою яркость: будь то взрывающаяся звезда или чёрная дыра, поглощающая материю.
Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман призван предоставить множество данных о таких объектах, включая тысячи сверхновых типа Ia, которые позволяют нам измерить историю расширения Вселенной.
Основные характеристики телескопа NASA имени Нэнси Грейс Роман
Телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман оснащён широким полем зрения, что позволит ему собирать данные об области в 200 раз большей, чем инфракрасная камера космического телескопа Хаббла, при этом сохраняя такую же чёткость изображения и чувствительность.
Запланированный к запуску не позднее мая 2027 года, этот инструмент будет работать в течение пяти лет. Около 75% времени научных наблюдений в течение этого периода будет посвящено проведению трёх ключевых исследований, определённых совместно научным сообществом.
Цели и задачи космического обзора NASA Roman
Одно из этих исследований — High-Latitude Time-Domain Survey (HLTDS). Эта программа будет изучать объекты, меняющие свою яркость, за пределами плоскости нашей галактики Млечный Путь (то есть на высоких галактических широтах). Основная цель исследования — обнаружить десятки тысяч сверхновых типа Ia. Эти сверхновые можно использовать для изучения того, как Вселенная расширялась с течением времени.
«Роман предназначен для поиска десятков тысяч сверхновых типа Ia на больших расстояниях, чем когда-либо прежде», — сказал Масао Сако из Университета Пенсильвании, который был сопредседателем комитета, определившего программу HLTDS. «Используя их, мы можем измерить историю расширения Вселенной, которая зависит от количества тёмной материи и тёмной энергии. В конечном итоге мы надеемся лучше понять природу тёмной энергии».
Сверхновые типа Ia полезны в качестве космологических проб, поскольку астрономы знают их внутреннюю светимость, то есть насколько яркими они являются в пике. Сравнивая это с их наблюдаемой яркостью, учёные могут определить, как далеко они находятся. Роман также сможет измерить, как быстро они удаляются от нас. Отслеживая, как быстро они удаляются на разных расстояниях, учёные будут отслеживать космическое расширение с течением времени.
Только Роман сможет обнаружить самые слабые и далёкие сверхновые, которые освещают ранние космические эпохи. Он дополнит наземные телескопы, такие как обсерватория Веры Рубин в Чили, которые ограничены поглощением атмосферой Земли и другими эффектами.
Исследование тёмной энергии
Недавно Dark Energy Survey обнаружил намёки на то, что тёмная энергия может ослабевать со временем, а не быть постоянной силой расширения. Исследования Романа будут иметь решающее значение для проверки этой возможности.
Для обнаружения временных объектов, яркость которых меняется со временем, Роман должен регулярно возвращаться к одним и тем же полям. Программа HLTDS посвятит в общей сложности 180 дням наблюдений за этими наблюдениями в течение пятилетнего периода. Большинство из них произойдёт в течение двух лет в середине миссии, с повторением наблюдений в одних и тех же полях раз в пять дней.
«Чтобы найти объекты, которые меняются, мы используем технику, называемую вычитанием изображений, — сказал Сако. — Вы берёте изображение и вычитаете из него изображение того же участка неба, которое было сделано намного раньше — как можно раньше в миссии. Так вы удаляете всё статичное и получаете то, что является новым».
Исследование также будет включать расширенный компонент, который будет пересматривать некоторые наблюдательные поля примерно каждые 120 дней, чтобы найти объекты, которые меняются в течение длительных периодов времени. Это поможет обнаружить наиболее удалённые временные объекты, существовавшие миллиард лет после Большого взрыва.
Партнёрство с наземными обсерваториями
У нас есть партнёрство с наземной обсерваторией Subaru, которая будет проводить спектроскопические наблюдения за северным небом, в то время как Роман будет проводить спектроскопию в южном небе. С помощью спектроскопии мы можем с уверенностью определить, какой тип сверхновых мы наблюдаем», — сказал Ценко.
Вместе с двумя другими ключевыми исследованиями сообщества — High-Latitude Wide-Area Survey и Galactic Bulge Time-Domain Survey — High-Latitude Time-Domain Survey поможет составить карту Вселенной с невиданной ранее ясностью и глубиной.
Предоставлено NASA