Мы одни во Вселенной?
Как будет меняться космос со временем — и чем он в конечном счёте закончится? NASA только что вывело на орбиту крупную обсерваторию, которая в ближайшие годы поможет ответить на эти вопросы и многие другие. Рано утром, ровно в 7:26 по восточному времени, обсерватория Nancy Grace Roman стартовала на ракете SpaceX Falcon Heavy с Космического центра Кеннеди во Флориде. В течение следующих пяти лет она будет картографировать Вселенную и исследовать её расширение, наблюдая за ближайшими галактиками и нашей собственной Млечным Путём, а также занимаясь поиском экзопланет, звёзд, чёрных дыр и других небесных объектов.
«В некотором смысле я никогда не думал, что этот момент действительно наступит, но он наступил и оказался гораздо более прекрасным, чем я мог ожидать», — сказал Доминик Бенфорд, научный сотрудник программы телескопа Roman в штаб-квартире NASA, сразу после запуска в прямом эфире. «Мы создали этот проект, чтобы дать человечеству эмоционально и научно значимые изображения, и мне кажется, что сегодня нам это удалось».
Обсерватория покинула поверхность Земли на фоне золотого света, когда утреннее солнце было низко над горизонтом. Телескоп назван в честь первой руководительницы астрономического направления NASA и первой женщины-руководителя агентства в этой области Нэнси Грейс Роман, которая умерла в 2018 году. Её часто называют «матерью телескопа Хаббл» за её усилия по продвижению космических астрономических инструментов ещё с 1960-х годов.
После более чем десятилетий планирования и разработки Roman представляет собой обсерваторию массой около 18 000 фунтов, длиной примерно 42 фута и шириной около 14 футов, что примерно сопоставимо с экскурсионным автобусом. Её основная задача — выполнить три обзора, которые помогут ответить на вопросы об экзопланетах и об эволюции и структуре Вселенной; эти программы были разработаны с учётом предложений мирового научного сообщества.
«Почти независимо от того, чем вы интересуетесь в науке, Roman, вероятно, уже планирует сделать соответствующие наблюдения», — отметила Джули МакЭнери, старший научный сотрудник проекта Roman в Goddard Space Flight Center, на пресс-брифинге.
В рамках основного обзора Roman картографирует примерно одну восьмую неба и соберёт данные более чем о миллиарде галактик, что позволит исследователям изучать, как эти и другие структуры росли и эволюционировали. Она также измерит, как менялось расширение Вселенной со временем, что поможет раскрыть тайны тёмной материи — невидимого «клея» космоса — и тёмной энергии, силы, отвечающей, как считают, за ускоряющееся расширение Вселенной.
Эти наблюдения особенно важны сейчас, поскольку за последнее десятилетие астрофизики заметили возможные несоответствия в стандартной модели космологии — теоретической рамке, описывающей Вселенную и её развитие, пояснила МакЭнери. «Есть намёки на то, что распределение материи, структура материи во Вселенной, не совсем правильны, и даже есть намёки на то, что космологическая постоянная, постоянное свойство пространства-времени, на самом деле не является постоянной», — добавила она. С помощью данных Roman «мы весьма вероятно докажем, что наша стандартная модель неверна, и поставим себя на путь выяснения, как на самом деле устроена Вселенная».
Для этого обзора Roman в течение примерно семнадцати месяцев будет периодически наблюдать объекты с помощью своего инструмента Wide Field Instrument. Это 300-мегапиксельная камера, работающая в инфракрасном диапазоне с такой же чувствительностью и чёткостью, как у Хаббла, но с полем зрения как минимум в сто раз больше. Она также способна обследовать небо примерно в тысячу раз быстрее, чем тридцатишестилетний Хаббл. Для сравнения, по словам МакЭнери, «месяц наблюдений для обзора нашей галактики с Хабблом занял бы около столетия».
Второй обзор, рассчитанный примерно на шесть месяцев, будет изучать звездные взрывы — сверхновые — и другие явления с изменяющейся яркостью в нашей галактике. Эти объекты помогут измерить, как Вселенная расширялась в прошлом. Третий обзор, который займёт около пятнадцати месяцев, будет исследовать скопление звёзд в центре нашей галактики в поисках возможных экзопланет.
Roman также протестирует коронограф — прибор, способный заглушать свет звезды и выявлять слабое отражённое светило от её спутников, особенно маленьких, холодных или находящихся близко к звезде. Устройство спроектировано быть в 100–1000 раз мощнее, чем любой предыдущий коронограф в космосе, и просматривать ранее обнаруженные экзопланеты для получения новых сведений о них. Успех этого эксперимента станет ключевым для будущей миссии NASA Habitable Worlds Observatory, которая будет искать признаки жизни на далёких мирах.
Хотя Roman должна завершить все три обзора в течение пятилетней основной миссии, она построена с расчётом на ещё пять лет работы сверх этого срока. Совокупный бюджет на разработку, запуск и эксплуатацию обсерватории составляет около 4,3 миллиарда долларов; к настоящему моменту затраты оказались на несколько миллионов долларов ниже ожидаемых, сообщил Бенфорд на публичной лекции в штаб-квартире NASA. По его словам, график выполнения работ также опережает план на несколько месяцев.
Roman была спроектирована для того, чтобы дополнять данные наземной обсерватории Веры С. Рубин, которая уже начала свой длительный обзор неба из Чили. Rubin наблюдает в видимом свете, который более «синий», чем инфракрасный диапазон Roman, а Roman обеспечит лучшее разрешение по сравнению с наземным телескопом. МакЭнери описала их как «сиблингов, отправляющихся в исследовательское путешествие».
Прежде чем обсерватория сможет приступить к картированию загадок Вселенной, ей предстоит добраться до целевой точки примерно на расстоянии миллиона миль от поверхности Земли, что займёт немного более трёх месяцев. В течение перелёта исследователи будут калибровать и тестировать инструменты Roman. В своей целевой точке, называемой второй точкой Лагранжа, она будет наблюдать Вселенную наряду с телескопом Джеймса Уэбба. Первые снимки должны поступить в декабре.
«Возможно, это будет как раз к Рождеству, так что, надеюсь, это будет хороший подарок», — сказал Бенфорд в интервью. При этом он уточнил, что когда придут первые изображения, обсерватория ещё не достигнет своей окончательной позиции: «Она всё ещё будет в пути… всего в нескольких неделях от достижения этой точки». Однако тогда Roman уже будет достаточно далеко от влияния Солнца, Луны и Земли, чтобы стабилизироваться и начать делать снимки.
Когда Roman начнёт собирать данные обзора, они будут быстро передаваться на Землю в огромных объёмах. «Мы говорим о передаче примерно одного терабайта данных на Землю каждый день. Это как стриминг миллиона песен с расстояния в миллион миль до Земли», — образно сказал Джереми Перкинс, специалист по интеграции и испытаниям Roman в Goddard, на пресс-брифинге. Эти наблюдения будут немедленно становиться общедоступными, позволяя исследователям, преподавателям и любителям науки иметь к ним доступ.
«Я искренне взволнована тем, как это изменит наше понимание Вселенной», — сказала Джеки Таунсенд, руководитель проекта Roman в Goddard, на пресс-брифинге. «И тем самым следующая доктор Нэнси Грейс Роман, сидящая где-то в классе, уже в следующем году будет изучать наши данные и, возможно, поймает интерес к науке и продолжит преобразовывать мир».
(Далее в оригинале следовали материалы и заголовки, посвящённые другим космическим изображениям и достижениям обсерваторий, а также информация о журналисте, подготовившем статью.)