- 29,277
- 46
- 8 Ноя 2022
Шпионское зеркало Roman развернули в космос.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Космический телескоп Nancy Grace Roman появился благодаря довольно странной цепочке событий. Его главное зеркало диаметром 2,4 метра изначально создавали не для астрономии, а для американского разведывательного спутника, рассчитанного на детальную съемку поверхности Земли. Военная программа провалилась из-за задержек и огромного перерасхода, часть готового оборудования осталась без применения, а спустя несколько лет Национальное управление военно-космической разведки США предложило ненужную оптику NASA. Космическое агентство полностью перестроило аппарат под научные задачи. Теперь бывшая разведывательная система должна изучать темную энергию, распределение темной материи и планеты за пределами Солнечной системы.
Научные задачи Roman выросли из открытия, которое в конце 1990-х изменило представления о развитии Вселенной. Астрономы наблюдали сверхновые типа Ia и заметили, что самые далекие взрывы выглядят тусклее, чем предсказывали прежние модели. Измерения показали: Вселенная не просто расширяется, скорость расширения со временем увеличивается. За открытие ускоренного расширения позднее присудили Нобелевскую премию по физике.
Для объяснения ускорения космологи используют понятие темной энергии. По современной модели на нее приходится более двух третей общего содержания массы и энергии Вселенной. Идея отчасти перекликается с космологической постоянной, которую Альберт Эйнштейн ввел в свои уравнения еще в 1917 году, пытаясь описать статичную Вселенную. После открытия космического расширения первоначальная мотивация исчезла, но спустя десятилетия космологическая постоянная снова оказалась среди основных вариантов объяснения наблюдаемого ускорения.
Проверить природу темной энергии можно только на огромном наборе наблюдений. Ученым нужны сверхновые разных эпох, точные расстояния между галактиками и подробные карты крупномасштабного распределения вещества. Отдельную роль играет темная материя. Она не испускает свет, поэтому увидеть ее напрямую нельзя, но дополнительная масса влияет на движение галактик и искривляет проходящее рядом излучение. К концу 2000-х исследование темного сектора Вселенной вошло в число приоритетных задач астрофизики, а в 2010 году NASA получило рекомендацию построить специализированную широкоугольную обсерваторию.
Первоначальный проект назывался Wide-Field Infrared Survey Telescope, сокращенно WFIRST. План предусматривал главное зеркало диаметром немного больше метра, примерно вдвое меньше зеркала «Хаббла». Телескоп должен был обследовать большие участки неба, измерять параметры удаленных галактик и восстанавливать историю космического расширения.
Почти сразу вокруг проекта возник спор. Исследование экзопланет быстро набирало значение, поэтому часть астрономов требовала расширить возможности будущей обсерватории и добавить инструменты для поиска миров возле других звезд. Одновременно значительную долю бюджета NASA на крупные телескопы поглощал James Webb Space Telescope. Прогнозируемая стоимость JWST уже достигала $8,7 млрд и позднее приблизилась к $10 млрд. На фоне столь дорогой программы WFIRST рисковал остаться без достаточного финансирования.
Ситуацию изменило неожиданное предложение Национального управления военно-космической разведки США, NRO. В распоряжении ведомства находились телескопные системы, больше не нужные для разведывательных задач. По основным характеристикам оборудование подходило NASA и даже превосходило параметры, заложенные в ранний вариант WFIRST.
Оптика осталась после закрытия программы Future Imagery Architecture, запущенной в 1990-х годах для разработки нового поколения спутников наблюдения за Землей. После терактов 11 сентября 2001 года американская разведка усилила работу над системой, рассчитывая получать с орбиты особенно подробные изображения территорий потенциальных противников. Телескопы получили зеркала размером примерно с зеркало «Хаббла». Аппараты соответствующего класса способны различать на поверхности Земли объекты меньше кофейной кружки.
Разработка оказалась крайне проблемной. Контракт получила Boeing, но программа отставала от графика и быстро дорожала. Первоначальную стоимость оценивали примерно в $5 млрд. Согласно данным расследования The New York Times, перерасход позднее достиг еще $13 млрд. В 2005 году Future Imagery Architecture закрыли , хотя часть аппаратуры к тому времени уже изготовили. Готовые компоненты хранились в чистой комнате компании Exelis в Рочестере, штат Нью-Йорк. Позднее Exelis вошла в состав L3Harris.
NASA узнало о возможном освобождении оборудования через контакты с военными. Сначала NRO отказалось передавать системы, но к 2011 году позиция ведомства изменилась. Разведка признала часть телескопных сборок избыточной и предложила NASA использовать их для гражданской программы.
Для WFIRST подарок оказался особенно ценным из-за размера главного зеркала. Вместо конструкции диаметром чуть больше метра будущая обсерватория могла получить зеркало на 2,4 метра. Большая апертура собирает больше света, поэтому позволяет работать с более тусклыми объектами и получать больше научных данных за одно наблюдение. Дополнительные возможности открыли дорогу коронографу, прибору для подавления яркого света звезды при попытке увидеть гораздо более слабую планету рядом.
В 2012 году NRO оформило предложение официально. В распоряжении ведомства имелись два частично разобранных телескопа класса «Хаббла» с 2,4-метровыми зеркалами, а также отдельное третье зеркало и запасные компоненты. Инженеры и астрономы NASA приехали в Рочестер, осмотрели оборудование и пришли к выводу, что одна из систем подходит для WFIRST.
Бесплатная оптика не превращала проект в дешевую миссию. NASA получило главное зеркало, вторичное зеркало и часть несущей конструкции, но разведывательный аппарат нельзя было просто снабдить научной камерой и отправить в космос. Инженерам пришлось разобрать систему, проверить компоненты, убрать закрытое оборудование и спроектировать научные приборы, электронику, служебные узлы и остальные части космического аппарата.
Дополнительные расходы заставили NASA отказаться от других предложенных телескопов. У одного из оставшихся экземпляров обнаружили небольшой дефект зеркала. Публичной информации о нынешнем местонахождении невостребованной аппаратуры нет: NASA, NRO и L3Harris не сообщили авторам исходного материала, где хранятся оставшиеся системы.
Превращение разведывательной оптики в полноценную космическую обсерваторию заняло больше десяти лет. Итоговая стоимость миссии достигла примерно $4,3 млрд. NASA официально запустило разработку WFIRST в 2016 году, а L3Harris продолжила работу с зеркалом и другими элементами оптического комплекса.
Даже после старта разработки проект несколько раз рисковал потерять финансирование. WFIRST пять раз исключали из президентских бюджетных предложений: дважды при администрации Барака Обамы и трижды во время первого срока Дональда Трампа. Конгресс каждый раз возвращал деньги на продолжение программы.
Позднее обсерватория получила имя Нэнси Грейс Роман, первого главного астронома NASA и одной из главных сторонниц американской программы орбитальных телескопов. Роман сыграла заметную роль в подготовке «Хаббла», за что получила неофициальное прозвище «мать Хаббла». Новая обсерватория стала первым космическим телескопом NASA, названным в честь женщины.
За время разработки научная картина успела усложниться. Результаты спектроскопического проекта DESI, опубликованные начиная с 2024 года, указывают, что свойства темной энергии могут меняться со временем. Подтверждение потребует пересмотра простейшей модели, где плотность темной энергии остается постоянной на протяжении истории Вселенной. Некоторые космологические сценарии допускают даже прекращение ускоренного расширения и последующее сжатие космоса. Roman должен проверить историю расширения на выборке, недоступной предыдущим обсерваториям.
После запуска аппарат направится примерно на 1,6 млн километров от Земли, в окрестность второй точки Лагранжа системы Солнце - Земля, L2. В той же области работает телескоп James Webb. Положение возле L2 удобно для длительных астрономических наблюдений: Солнце и Земля остаются примерно с одной стороны аппарата, что упрощает ориентацию, экранирование солнечного света и поддержание стабильной температуры.
По размеру главного зеркала Roman почти не отличается от «Хаббла», но поле зрения новой обсерватории как минимум в 100 раз шире. Основным прибором станет широкоугольная 300-мегапиксельная камера. Один снимок будет охватывать огромный участок неба и содержать настолько много пикселей, что для показа кадра в полном разрешении понадобилась бы целая стена из телевизоров 4K.
За пять лет наблюдений Roman должен обследовать около 12% неба и получить изображения миллиардов галактик. Огромная статистика позволит искать слабое гравитационное линзирование. Скопления вещества искривляют пространство-время и слегка меняют форму изображений более далеких галактик. Для одного объекта эффект почти незаметен, но анализ миллионов и миллиардов источников позволяет восстановить распределение массы на больших расстояниях и проследить развитие космической структуры во времени.
Отдельный обзор будет посвящен сверхновым типа Ia. Roman должен обнаружить тысячи взрывов на разных расстояниях, включая события, свет от которых шел к Земле более 10 млрд лет. Сверхновые такого типа используют как своеобразные ориентиры для измерения космических расстояний. Сопоставление объектов разных эпох позволит определить, как менялась скорость расширения на значительной части 13,8-миллиардной истории Вселенной.
Еще один метод основан на барионных акустических осцилляциях. В первые примерно 380 тысяч лет после Большого взрыва вещество находилось в горячей плазме, где распространялись волны плотности. После образования нейтральных атомов характерный масштаб этих колебаний сохранился в распределении галактик. Согласно приведенной в исходном материале оценке, ожидаемое расстояние составляет около 500 млн световых лет. Измеряя его в разные периоды космической истории, ученые смогут проверить, как менялся темп расширения.
Гравитационное линзирование поможет проверить и возможные модели темной материи. Если массивная галактика находится перед более далеким источником, ее гравитация усиливает и искажает фоновый свет. Иногда наблюдатель видит вытянутые дуги или несколько изображений одного объекта. Характер искажений зависит от распределения массы, в том числе невидимого вещества в галактическом гало. Roman должен обнаружить сотни сильных гравитационных линз, что позволит исключить варианты строения темной материи, несовместимые с наблюдениями.
Вторая крупная научная программа посвящена экзопланетам. Для наблюдений Roman выберет центральную область Млечного Пути, галактический балдж, где плотность звезд особенно высока. Большое количество фоновых источников создает хорошие условия для поиска планет методом гравитационного микролинзирования.
Микролинзирование возникает, когда звезда проходит почти точно перед более далеким светилом. Гравитация переднего объекта работает как небольшая линза и ненадолго усиливает фоновый свет. Если возле звезды есть планета, ее масса добавляет к сигналу характерное отклонение. По форме изменения яркости можно обнаружить планету, даже если она находится очень далеко и сама практически не видна.
Roman может найти таким способом около двух тысяч планет. В выборку попадут объекты, обращающиеся вокруг звезд, и свободно блуждающие планеты, не связанные с какой-либо звездной системой. Чувствительности должно хватить для тел с массой примерно как у Луны.
Параллельно телескоп будет следить за сотнями миллионов звезд и искать транзиты. Когда планета проходит перед звездным диском, яркость светила немного уменьшается. Повторяющиеся падения позволяют вычислить период обращения и оценить размер планеты.
Транзитный метод уже принес большую часть примерно 6000 известных экзопланет, однако масштаб наблюдений Roman намного выше. По приведенной в исходном материале оценке, телескоп способен обнаружить около 100 тысяч транзитных планет размером от Юпитера до объектов примерно вдвое крупнее Земли. Полученная выборка позволит сравнивать устройство планетных систем по гораздо большей статистике, чем доступна сейчас.
Особую роль сыграет коронограф. Прибор подавляет яркий свет звезды с помощью системы масок и других оптических элементов, чтобы камера могла различить слабую планету рядом. Без такого подавления звездное излучение просто перекрывает сигнал от гораздо более тусклого объекта.
Цель эксперимента - добиться контраста порядка одной миллиардной. В упрощенном виде на каждый миллиард фотонов звезды через систему должен пройти примерно один. При такой эффективности Roman сможет напрямую получать изображения газовых гигантов размером с Юпитер.
Ранее прямые снимки удавалось получать главным образом для молодых и очень горячих экзопланет. Такие миры сами испускают заметное инфракрасное излучение, поэтому отделить их сигнал от света звезды проще. Roman попробует наблюдать более холодные планеты по отраженному звездному свету, как далекий наблюдатель видел бы планеты Солнечной системы.
Наблюдения могут дать информацию даже о кольцевых системах. Разрешения телескопа недостаточно, чтобы рассмотреть кольца отдельно от самой планеты, но дополнительная отражающая поверхность меняет суммарный свет объекта. Изменения яркости со временем способны указать на присутствие колец.
Коронограф Roman одновременно проверит технологии для будущей Habitable Worlds Observatory. NASA планирует отправить эту обсерваторию в космос в 2040-х годах и использовать для прямого наблюдения примерно 25 землеподобных планет возле близких звезд солнечного типа. Затем приборы должны исследовать атмосферы найденных миров и искать химические признаки, которые могут указывать на наличие жизни.
Для землеподобной планеты потребуется подавление звездного света уже примерно до одной десятимиллиардной. Roman не рассчитан на достижение такого уровня, но его коронограф покажет, насколько надежно сложная система масок и оптики работает в космических условиях. От результатов эксперимента напрямую зависит подготовка следующего поколения приборов для прямого поиска миров, похожих на Землю.
В основе всей миссии остается зеркало, которое американская разведка когда-то собиралась направить на Землю. После закрытия Future Imagery Architecture NASA получило готовую 2,4-метровую оптическую систему и больше десяти лет перестраивало ее под совершенно другие задачи. Теперь Roman должен измерять космическое расширение, картировать невидимое вещество, искать планеты возле далеких звезд и испытать технологию, которая в будущем может помочь получить изображение землеподобного мира.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Космический телескоп Nancy Grace Roman появился благодаря довольно странной цепочке событий. Его главное зеркало диаметром 2,4 метра изначально создавали не для астрономии, а для американского разведывательного спутника, рассчитанного на детальную съемку поверхности Земли. Военная программа провалилась из-за задержек и огромного перерасхода, часть готового оборудования осталась без применения, а спустя несколько лет Национальное управление военно-космической разведки США предложило ненужную оптику NASA. Космическое агентство полностью перестроило аппарат под научные задачи. Теперь бывшая разведывательная система должна изучать темную энергию, распределение темной материи и планеты за пределами Солнечной системы.
Научные задачи Roman выросли из открытия, которое в конце 1990-х изменило представления о развитии Вселенной. Астрономы наблюдали сверхновые типа Ia и заметили, что самые далекие взрывы выглядят тусклее, чем предсказывали прежние модели. Измерения показали: Вселенная не просто расширяется, скорость расширения со временем увеличивается. За открытие ускоренного расширения позднее присудили Нобелевскую премию по физике.
Для объяснения ускорения космологи используют понятие темной энергии. По современной модели на нее приходится более двух третей общего содержания массы и энергии Вселенной. Идея отчасти перекликается с космологической постоянной, которую Альберт Эйнштейн ввел в свои уравнения еще в 1917 году, пытаясь описать статичную Вселенную. После открытия космического расширения первоначальная мотивация исчезла, но спустя десятилетия космологическая постоянная снова оказалась среди основных вариантов объяснения наблюдаемого ускорения.
Проверить природу темной энергии можно только на огромном наборе наблюдений. Ученым нужны сверхновые разных эпох, точные расстояния между галактиками и подробные карты крупномасштабного распределения вещества. Отдельную роль играет темная материя. Она не испускает свет, поэтому увидеть ее напрямую нельзя, но дополнительная масса влияет на движение галактик и искривляет проходящее рядом излучение. К концу 2000-х исследование темного сектора Вселенной вошло в число приоритетных задач астрофизики, а в 2010 году NASA получило рекомендацию построить специализированную широкоугольную обсерваторию.
Первоначальный проект назывался Wide-Field Infrared Survey Telescope, сокращенно WFIRST. План предусматривал главное зеркало диаметром немного больше метра, примерно вдвое меньше зеркала «Хаббла». Телескоп должен был обследовать большие участки неба, измерять параметры удаленных галактик и восстанавливать историю космического расширения.
Почти сразу вокруг проекта возник спор. Исследование экзопланет быстро набирало значение, поэтому часть астрономов требовала расширить возможности будущей обсерватории и добавить инструменты для поиска миров возле других звезд. Одновременно значительную долю бюджета NASA на крупные телескопы поглощал James Webb Space Telescope. Прогнозируемая стоимость JWST уже достигала $8,7 млрд и позднее приблизилась к $10 млрд. На фоне столь дорогой программы WFIRST рисковал остаться без достаточного финансирования.
Ситуацию изменило неожиданное предложение Национального управления военно-космической разведки США, NRO. В распоряжении ведомства находились телескопные системы, больше не нужные для разведывательных задач. По основным характеристикам оборудование подходило NASA и даже превосходило параметры, заложенные в ранний вариант WFIRST.
Оптика осталась после закрытия программы Future Imagery Architecture, запущенной в 1990-х годах для разработки нового поколения спутников наблюдения за Землей. После терактов 11 сентября 2001 года американская разведка усилила работу над системой, рассчитывая получать с орбиты особенно подробные изображения территорий потенциальных противников. Телескопы получили зеркала размером примерно с зеркало «Хаббла». Аппараты соответствующего класса способны различать на поверхности Земли объекты меньше кофейной кружки.
Разработка оказалась крайне проблемной. Контракт получила Boeing, но программа отставала от графика и быстро дорожала. Первоначальную стоимость оценивали примерно в $5 млрд. Согласно данным расследования The New York Times, перерасход позднее достиг еще $13 млрд. В 2005 году Future Imagery Architecture закрыли , хотя часть аппаратуры к тому времени уже изготовили. Готовые компоненты хранились в чистой комнате компании Exelis в Рочестере, штат Нью-Йорк. Позднее Exelis вошла в состав L3Harris.
NASA узнало о возможном освобождении оборудования через контакты с военными. Сначала NRO отказалось передавать системы, но к 2011 году позиция ведомства изменилась. Разведка признала часть телескопных сборок избыточной и предложила NASA использовать их для гражданской программы.
Для WFIRST подарок оказался особенно ценным из-за размера главного зеркала. Вместо конструкции диаметром чуть больше метра будущая обсерватория могла получить зеркало на 2,4 метра. Большая апертура собирает больше света, поэтому позволяет работать с более тусклыми объектами и получать больше научных данных за одно наблюдение. Дополнительные возможности открыли дорогу коронографу, прибору для подавления яркого света звезды при попытке увидеть гораздо более слабую планету рядом.
В 2012 году NRO оформило предложение официально. В распоряжении ведомства имелись два частично разобранных телескопа класса «Хаббла» с 2,4-метровыми зеркалами, а также отдельное третье зеркало и запасные компоненты. Инженеры и астрономы NASA приехали в Рочестер, осмотрели оборудование и пришли к выводу, что одна из систем подходит для WFIRST.
Бесплатная оптика не превращала проект в дешевую миссию. NASA получило главное зеркало, вторичное зеркало и часть несущей конструкции, но разведывательный аппарат нельзя было просто снабдить научной камерой и отправить в космос. Инженерам пришлось разобрать систему, проверить компоненты, убрать закрытое оборудование и спроектировать научные приборы, электронику, служебные узлы и остальные части космического аппарата.
Дополнительные расходы заставили NASA отказаться от других предложенных телескопов. У одного из оставшихся экземпляров обнаружили небольшой дефект зеркала. Публичной информации о нынешнем местонахождении невостребованной аппаратуры нет: NASA, NRO и L3Harris не сообщили авторам исходного материала, где хранятся оставшиеся системы.
Превращение разведывательной оптики в полноценную космическую обсерваторию заняло больше десяти лет. Итоговая стоимость миссии достигла примерно $4,3 млрд. NASA официально запустило разработку WFIRST в 2016 году, а L3Harris продолжила работу с зеркалом и другими элементами оптического комплекса.
Даже после старта разработки проект несколько раз рисковал потерять финансирование. WFIRST пять раз исключали из президентских бюджетных предложений: дважды при администрации Барака Обамы и трижды во время первого срока Дональда Трампа. Конгресс каждый раз возвращал деньги на продолжение программы.
Позднее обсерватория получила имя Нэнси Грейс Роман, первого главного астронома NASA и одной из главных сторонниц американской программы орбитальных телескопов. Роман сыграла заметную роль в подготовке «Хаббла», за что получила неофициальное прозвище «мать Хаббла». Новая обсерватория стала первым космическим телескопом NASA, названным в честь женщины.
За время разработки научная картина успела усложниться. Результаты спектроскопического проекта DESI, опубликованные начиная с 2024 года, указывают, что свойства темной энергии могут меняться со временем. Подтверждение потребует пересмотра простейшей модели, где плотность темной энергии остается постоянной на протяжении истории Вселенной. Некоторые космологические сценарии допускают даже прекращение ускоренного расширения и последующее сжатие космоса. Roman должен проверить историю расширения на выборке, недоступной предыдущим обсерваториям.
После запуска аппарат направится примерно на 1,6 млн километров от Земли, в окрестность второй точки Лагранжа системы Солнце - Земля, L2. В той же области работает телескоп James Webb. Положение возле L2 удобно для длительных астрономических наблюдений: Солнце и Земля остаются примерно с одной стороны аппарата, что упрощает ориентацию, экранирование солнечного света и поддержание стабильной температуры.
По размеру главного зеркала Roman почти не отличается от «Хаббла», но поле зрения новой обсерватории как минимум в 100 раз шире. Основным прибором станет широкоугольная 300-мегапиксельная камера. Один снимок будет охватывать огромный участок неба и содержать настолько много пикселей, что для показа кадра в полном разрешении понадобилась бы целая стена из телевизоров 4K.
За пять лет наблюдений Roman должен обследовать около 12% неба и получить изображения миллиардов галактик. Огромная статистика позволит искать слабое гравитационное линзирование. Скопления вещества искривляют пространство-время и слегка меняют форму изображений более далеких галактик. Для одного объекта эффект почти незаметен, но анализ миллионов и миллиардов источников позволяет восстановить распределение массы на больших расстояниях и проследить развитие космической структуры во времени.
Отдельный обзор будет посвящен сверхновым типа Ia. Roman должен обнаружить тысячи взрывов на разных расстояниях, включая события, свет от которых шел к Земле более 10 млрд лет. Сверхновые такого типа используют как своеобразные ориентиры для измерения космических расстояний. Сопоставление объектов разных эпох позволит определить, как менялась скорость расширения на значительной части 13,8-миллиардной истории Вселенной.
Еще один метод основан на барионных акустических осцилляциях. В первые примерно 380 тысяч лет после Большого взрыва вещество находилось в горячей плазме, где распространялись волны плотности. После образования нейтральных атомов характерный масштаб этих колебаний сохранился в распределении галактик. Согласно приведенной в исходном материале оценке, ожидаемое расстояние составляет около 500 млн световых лет. Измеряя его в разные периоды космической истории, ученые смогут проверить, как менялся темп расширения.
Гравитационное линзирование поможет проверить и возможные модели темной материи. Если массивная галактика находится перед более далеким источником, ее гравитация усиливает и искажает фоновый свет. Иногда наблюдатель видит вытянутые дуги или несколько изображений одного объекта. Характер искажений зависит от распределения массы, в том числе невидимого вещества в галактическом гало. Roman должен обнаружить сотни сильных гравитационных линз, что позволит исключить варианты строения темной материи, несовместимые с наблюдениями.
Вторая крупная научная программа посвящена экзопланетам. Для наблюдений Roman выберет центральную область Млечного Пути, галактический балдж, где плотность звезд особенно высока. Большое количество фоновых источников создает хорошие условия для поиска планет методом гравитационного микролинзирования.
Микролинзирование возникает, когда звезда проходит почти точно перед более далеким светилом. Гравитация переднего объекта работает как небольшая линза и ненадолго усиливает фоновый свет. Если возле звезды есть планета, ее масса добавляет к сигналу характерное отклонение. По форме изменения яркости можно обнаружить планету, даже если она находится очень далеко и сама практически не видна.
Roman может найти таким способом около двух тысяч планет. В выборку попадут объекты, обращающиеся вокруг звезд, и свободно блуждающие планеты, не связанные с какой-либо звездной системой. Чувствительности должно хватить для тел с массой примерно как у Луны.
Параллельно телескоп будет следить за сотнями миллионов звезд и искать транзиты. Когда планета проходит перед звездным диском, яркость светила немного уменьшается. Повторяющиеся падения позволяют вычислить период обращения и оценить размер планеты.
Транзитный метод уже принес большую часть примерно 6000 известных экзопланет, однако масштаб наблюдений Roman намного выше. По приведенной в исходном материале оценке, телескоп способен обнаружить около 100 тысяч транзитных планет размером от Юпитера до объектов примерно вдвое крупнее Земли. Полученная выборка позволит сравнивать устройство планетных систем по гораздо большей статистике, чем доступна сейчас.
Особую роль сыграет коронограф. Прибор подавляет яркий свет звезды с помощью системы масок и других оптических элементов, чтобы камера могла различить слабую планету рядом. Без такого подавления звездное излучение просто перекрывает сигнал от гораздо более тусклого объекта.
Цель эксперимента - добиться контраста порядка одной миллиардной. В упрощенном виде на каждый миллиард фотонов звезды через систему должен пройти примерно один. При такой эффективности Roman сможет напрямую получать изображения газовых гигантов размером с Юпитер.
Ранее прямые снимки удавалось получать главным образом для молодых и очень горячих экзопланет. Такие миры сами испускают заметное инфракрасное излучение, поэтому отделить их сигнал от света звезды проще. Roman попробует наблюдать более холодные планеты по отраженному звездному свету, как далекий наблюдатель видел бы планеты Солнечной системы.
Наблюдения могут дать информацию даже о кольцевых системах. Разрешения телескопа недостаточно, чтобы рассмотреть кольца отдельно от самой планеты, но дополнительная отражающая поверхность меняет суммарный свет объекта. Изменения яркости со временем способны указать на присутствие колец.
Коронограф Roman одновременно проверит технологии для будущей Habitable Worlds Observatory. NASA планирует отправить эту обсерваторию в космос в 2040-х годах и использовать для прямого наблюдения примерно 25 землеподобных планет возле близких звезд солнечного типа. Затем приборы должны исследовать атмосферы найденных миров и искать химические признаки, которые могут указывать на наличие жизни.
Для землеподобной планеты потребуется подавление звездного света уже примерно до одной десятимиллиардной. Roman не рассчитан на достижение такого уровня, но его коронограф покажет, насколько надежно сложная система масок и оптики работает в космических условиях. От результатов эксперимента напрямую зависит подготовка следующего поколения приборов для прямого поиска миров, похожих на Землю.
В основе всей миссии остается зеркало, которое американская разведка когда-то собиралась направить на Землю. После закрытия Future Imagery Architecture NASA получило готовую 2,4-метровую оптическую систему и больше десяти лет перестраивало ее под совершенно другие задачи. Теперь Roman должен измерять космическое расширение, картировать невидимое вещество, искать планеты возле далеких звезд и испытать технологию, которая в будущем может помочь получить изображение землеподобного мира.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
