Телескоп NASA Roman стартує 30 серпня: як він може змінити астрономію

Космічний телескоп NASA Nancy Grace Roman має відкрити нову еру широкоформатної астрономії. NASA та SpaceX планують його запуск не раніше 7:26 за східним часом США в неділю, 30 серпня 2026 року. Ракета SpaceX Falcon Heavy стартуватиме зі стартового комплексу 39A Космічного центру Кеннеді у Флориді. Трансляція NASA має розпочатися о 6:20 за східним часом США, однак дату й час запуску ще можуть змінити. 1

Roman створений не просто для того, щоб робити чіткіші знімки знайомих космічних об’єктів. Його головна перевага — здатність швидко фотографувати величезні ділянки неба з високою роздільною здатністю. Саме це може змінити пошук планет, дослідження розширення Всесвіту та картографування невидимої матерії, яка формує галактики.

Запуск і маршрут телескопа

Обсерваторію має вивести на траєкторію до області Сонце—Земля L2 — приблизно за 930 000 миль, або 1,5 млн км, від Землі. Це стабільне середовище для спостережень; у тому ж загальному районі далекого космосу працює телескоп James Webb.

Основна наукова програма Roman розрахована на п’ять років. Якщо апарат залишатиметься справним, а фінансування збережеться, його роботу можуть продовжити. Резервна можливість запуску 31 серпня є планом на випадок перенесення, а не гарантованою датою: початок регулярних спостережень залежатиме від самого запуску та перших етапів роботи в космосі.

Раніше місія називалася WFIRST — Wide Field Infrared Survey Telescope, тобто інфрачервоний телескоп широкого поля. У 2020 році її перейменували на честь Ненсі Грейс Роман — першої головної астрономки NASA.

Дзеркало Hubble — і набагато ширший огляд

Головне дзеркало Roman має діаметр 2,4 метра — стільки ж, як у Hubble. Однак оптична конструкція нового телескопа забезпечить поле зору щонайменше у 100 разів ширше за Hubble, зберігаючи подібну чіткість широкоформатних зображень.

Основний інструмент Roman — Wide Field Instrument, 300-мегапіксельна інфрачервона камера. Вона працюватиме у діапазоні приблизно від 0,5 до 2,3 мікрона, охоплюючи видиме та ближнє інфрачервоне світло. Один знімок Roman охоплюватиме ділянку неба, співмірну з видимим розміром повного Місяця або навіть більшу. 19

У цьому й полягає ключова відмінність місії. Hubble чудово підходить для детального вивчення окремих галактик, туманностей та інших об’єктів. Roman натомість систематично обстежуватиме величезні ділянки неба. Такі однорідні масиви даних допоможуть помічати закономірності та рідкісні події, які можна пропустити під час точкових спостережень.

За оцінкою NASA, у широкоформатних дослідженнях Roman зможе обстежувати небо до 1 000 разів швидше за Hubble. За час основних оглядів телескоп має отримати зображення понад 2 млрд галактик і виявити десятки тисяч наднових. 36

Що досліджуватиме Roman

Темна енергія та розширення Всесвіту

Одна з головних цілей місії — з’ясувати, чому розширення Всесвіту прискорюється. Астрономи поєднають кілька методів: спостереження наднових, аналіз скупчення галактик і слабкого гравітаційного лінзування. Це дасть змогу простежити, як із часом формувалася космічна структура.

Результати допоможуть перевірити різні пояснення прискореного розширення — зокрема існування темної енергії або припущення, що сучасні теорії гравітації потребують уточнення. Широкі одноманітні огляди Roman також дадуть змогу скласти карту розподілу темної матерії за тим, як її гравітація викривляє світло віддаленіших об’єктів. 17

Перепис екзопланет у Чумацькому Шляху

Roman проведе масштабний статистичний перепис планетних систем. Значна частина пошуку відбуватиметься методом гравітаційного мікролінзування. Коли передня зоря опиняється майже на одній лінії із далекою зорею, її гравітація тимчасово підсилює світло далекого об’єкта. Планета, що обертається навколо передньої зорі, може спричинити помітну зміну цього підсилення.

Мікролінзування особливо цінне для пошуку холодних планет, розташованих на значній відстані від своїх зір. Воно також може виявити планети, які взагалі не обертаються навколо зорі. NASA очікує, що планетні огляди Roman допоможуть знайти понад 100 000 планет. 3

Телескоп також братиме участь у дослідженнях транзитів — моментів, коли планета проходить перед своєю зорею та спричиняє невелике падіння її яскравості.

Перевірка технології прямого фотографування планет

Roman матиме інструмент Coronagraph Instrument, призначений насамперед для технологічної демонстрації. Коронограф блокує або пригнічує яскраве світло зорі, щоб можна було спробувати безпосередньо спостерігати набагато тьмяніші об’єкти поруч.

Інструмент перевірятиме методи фотографування та характеристики деяких гігантських екзопланет і дисків, де формуються планети. Він не призначений для повного перепису планет, подібних до Землі, але результати можуть допомогти спроєктувати майбутню місію для прямого пошуку потенційно придатних для життя світів. 2

Дзеркало з незвичайним минулим

Дзеркало Roman діаметром 2,4 метра спочатку виготовили як одне з двох дзеркал для засекреченої американської розвідувальної програми. У 2012 році Національне управління військово-космічної розвідки США передало їх NASA. Це дало космічному агентству високоякісну оптику масштабу Hubble без необхідності розробляти дзеркало з нуля. 3

Проєкт розвивався в умовах значного тиску на строки й бюджет, зокрема через перебої, пов’язані з пандемією COVID-19. Після перегляду плану NASA оцінила повну вартість життєвого циклу місії приблизно у 4,3 млрд доларів. Ця сума охоплює весь проєкт, а не лише виготовлення самого телескопа.

Основне складання обсерваторії NASA завершила до формального дедлайну запуску не пізніше травня 2027 року, водночас готуючись до можливості старту у 2026-му.

Roman не замінить Hubble і Webb

Широкі огляди Roman мають доповнювати роботу інших обсерваторій. Він скануватиме великі ділянки неба, знаходитиме статистично важливі популяції, рідкісні короткочасні явища та незвичайні об’єкти. Після цього Hubble, Webb і великі наземні телескопи зможуть провести глибші спеціалізовані спостереження окремих цілей.

Такий розподіл роботи принципово важливий. Телескоп, оптимізований для надзвичайно детального вивчення однієї галактики, не може ефективно шукати рідкісні події на величезній площі неба. Сильна сторона Roman — знаходити такі цілі та створювати великі набори даних, які роблять подальші дослідження ціннішими.

Найважливіші відкриття можуть бути несподіваними

Офіційні цілі Roman зосереджені на темній енергії, темній матерії, екзопланетах та інфрачервоній астрофізиці. Проте найпам’ятніші відкриття можуть стосуватися об’єктів, пошук яких науковці ще навіть не планують.

Великі однорідні огляди здатні виявити невідомі раніше короткочасні явища, незвичайні планетні системи та нові популяції галактик або зір. Повторні спостереження широких ділянок неба також створять потужний літопис змін космічних об’єктів із часом. Панорамний погляд Roman потрібен не лише для відповідей на вже поставлені запитання, а й для формулювання нових.

Цей підхід продовжує спадщину Ненсі Грейс Роман. Як перша головна астрономка NASA, вона допомагала здобувати підтримку для великих космічних обсерваторій і стала відомою як «мати Hubble». Телескоп, що носить її ім’я, розширює цю ідею: від глибоких спостережень окремих об’єктів — до значно ширшої карти Всесвіту. 117