Nancy Grace Roman: телескоп NASA, который поможет разгадать тёмную энергию и найти тысячи экзопланет

Что это за телескоп

Nancy Grace Roman — следующая крупная космическая обсерватория NASA, рассчитанная прежде всего на масштабные обзоры неба в ближнем инфракрасном диапазоне. Её задача — не просто получить впечатляющие снимки отдельных объектов, а собрать огромные массивы данных о галактиках, звёздах и планетных системах. Именно такой статистический подход может дать ответы на вопросы о тёмной энергии, тёмной материи, эволюции Вселенной и распространённости экзопланет.

Запуск запланирован на 30 августа 2026 года с космодрома NASA имени Кеннеди во Флориде. Носителем станет тяжёлая ракета SpaceX Falcon Heavy. NASA указывает, что новая дата наступает примерно на восемь месяцев раньше прежнего целевого срока.

От WFIRST к Nancy Grace Roman

Изначально проект назывался WFIRST — Wide Field Infrared Survey Telescope, то есть «широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп». В 2020 году его переименовали в честь Нэнси Грейс Роман — первой женщины, занимавшей пост главного астронома NASA, и одного из ключевых сторонников развития космической астрономии.

У Roman главное зеркало диаметром 2,4 метра — примерно такого же размера, как у Hubble. Но решающая разница заключается в камере и оптической системе: широкопольный прибор Roman сможет охватывать участок неба как минимум в 100 раз больше, чем Hubble, сохраняя сопоставимую детализацию. Поэтому речь идёт не о «более мощном Hubble», а о телескопе, оптимизированном для быстрого и широкого обзора космоса.

Почему широкий обзор так важен

Hubble и космический телескоп James Webb (JWST) знамениты глубокими и детальными наблюдениями отдельных объектов или небольших областей. Roman будет работать иначе: он сможет многократно сканировать огромные участки неба и отслеживать, как меняются миллионы и миллиарды источников света.

NASA рассчитывает, что за время работы обсерватория сможет измерить свет примерно от одного миллиарда галактик. Такой объём наблюдений позволит учёным сравнивать не отдельные исключения, а целые популяции — например, распределение галактик разных возрастов, размеров и расстояний.

Тёмная энергия и ускоренное расширение Вселенной

Одна из главных целей Roman — выяснить, что стоит за ускоренным расширением Вселенной. Для этого телескоп будет сочетать несколько независимых методов:

• изучать распределение галактик и его изменения с расстоянием;
• измерять слабое гравитационное линзирование — едва заметные искажения форм далёких галактик под действием промежуточной материи;
• использовать сверхновые типа Ia как космические «маяки» для оценки расстояний;
• сравнивать рост крупномасштабной структуры Вселенной с тем, который предсказывает современная теория гравитации.

Сверхновые типа Ia помогли обнаружить тёмную энергию: по их яркости и расстояниям астрономы поняли, что расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. Roman должен значительно расширить эту выборку. Полученные данные позволят проверить, ведёт ли себя тёмная энергия как космологическая постоянная или же наблюдаемая картина указывает на более сложную физику.

Как Roman будет изучать тёмную материю

Тёмная материя не излучает свет, поэтому непосредственно увидеть её невозможно. Однако её гравитация влияет на проходящий рядом свет: масса галактик и скоплений слегка «искривляет» изображения более далёких объектов.

Измеряя эти микроскопические искажения формы галактик на больших площадях, Roman построит карты распределения невидимой материи. Сопоставление таких карт с расположением галактик и историей расширения Вселенной поможет понять, как формировалась космическая структура и совпадает ли этот процесс с предсказаниями стандартной космологической модели.

Поиск экзопланет гравитационным микролинзированием

Roman также проведёт масштабный обзор центральной области Млечного Пути, где находится особенно много звёзд. Телескоп будет следить за яркостью сотен миллионов из них и искать кратковременные вспышки, возникающие при почти точном выстраивании двух звёзд на луче зрения.

Это явление называется гравитационным микролинзированием. Передняя звезда своей гравитацией усиливает свет более далёкой, а планета рядом с ней оставляет в кривой блеска дополнительный характерный сигнал. Такой способ поиска особенно полезен для обнаружения холодных планет на удалённых орбитах и планет-«странников», которые не обращаются вокруг собственной звезды. Транзитные обзоры, напротив, чаще находят планеты, проходящие перед диском своей звезды.

По текущей оценке NASA, Roman сможет обнаружить с помощью микролинзирования около 100 000 планет. Поэтому часто встречающаяся цифра «до 200 000» не является актуальной официальной оценкой NASA.

Коронаграф: прямая съёмка планет

Второй прибор Roman — Coronagraph Instrument, или коронограф. Он будет блокировать часть яркого света звезды, чтобы сделать заметнее более слабые объекты рядом с ней.

Коронаграф сможет проводить прямую съёмку и спектроскопию отдельных гигантских экзопланет, а также околозвёздных и планетообразующих дисков. Однако на борту Roman это прежде всего технологическая демонстрация, а не основной поисковый инструмент. Её цель — проверить технологии подавления звёздного света, которые могут пригодиться будущим миссиям по изучению потенциально обитаемых миров.

Куда отправится обсерватория

После запуска Roman направится к точке Лагранжа L2 системы Солнце—Земля — области примерно в 1,5 млн километров от Земли. Там телескоп сможет двигаться вокруг Солнца, сохраняя удобное положение относительно нашей планеты и светила.

Перед стартом инженеры завершили заправку аппарата примерно 290 галлонами гидразина, то есть около 1 100 литрами топлива. После отделения от ракеты оно понадобится для коррекции траектории и последующего поддержания рабочего положения обсерватории.

Основные технические параметры

• главное зеркало — 2,4 м;
• основной прибор — широкопольный Wide Field Instrument (WFI);
• второй прибор — коронаграф CGI, предназначенный для технологической демонстрации;
• рабочий диапазон — преимущественно ближний инфракрасный свет;
• номинальная продолжительность миссии — пять лет;
• целевой срок работы — до десяти лет;
• орбита — область Солнце—Земля L2;
• скорость передачи данных — примерно 250–500 Мбит/с;
• расчётный объём данных — до 11 Тбит в сутки.

Roman и Webb: не конкуренты, а связка

Roman не должен заменить James Webb. Эти телескопы решают разные задачи.

Roman будет быстро находить редкие объекты и закономерности на больших площадях: далёкие галактики, сверхновые, планетные системы и события микролинзирования. Webb сможет затем нацелиться на наиболее интересные находки и рассмотреть их гораздо глубже и подробнее.

Иными словами, Roman будет выполнять роль космического «разведчика», который составляет карту и выявляет важные цели, а Webb — роль инструмента для детального изучения отдельных объектов. Такой тандем особенно ценен для космологии и исследования экзопланет.

Какие цифры не стоит принимать без оговорок

В материалах о Roman встречаются впечатляющие оценки — например, «500 терабайт данных в год» или утверждение, что телескоп сможет обследовать Млечный Путь за месяц вместо столетия для Hubble. Однако в доступных высокоавторитетных материалах NASA нет достаточного подтверждения именно этим формулировкам.

Надёжнее опираться на показатели, которые прямо приводит NASA: поле зрения не менее чем в 100 раз шире, потенциальные измерения света примерно от миллиарда галактик, около 100 000 планет при микролинзировании и пятилетняя основная миссия с целью продлить её до десяти лет. Именно сочетание широкого обзора, инфракрасной чувствительности и статистического масштаба делает Roman одной из наиболее важных будущих обсерваторий для изучения Вселенной.