Телескоп НАСА будет охотиться за одинокими черными дырами и экзопланетами

НАСА рассказало, как его следующий большой космический телескоп позволит астрономам глубже, чем когда-либо прежде, заглянуть в сердце Млечного Пути после его запуска в мае 2027 года. По данным космического агентства, Римский телескоп Нэнси Грейс, или просто Роман, обеспечит беспрецедентный вид на центр нашей галактики, облегчая охоту за объектами, начиная от звезд, планет и ледяных тел и заканчивая изолированными черными дырами.

Он будет делать это, наблюдая за миллионами звезд на нашем космическом заднем дворе и выискивая контрольное мерцание, указывающее на то, что между его точкой обзора и этими звездными телами может что-то проходить.

НАСА добавило, что Роман также окажет значительное влияние на изучение Вселенной и ее изменений с течением времени, называемое «астрономией временной области», благодаря своему долгосрочному мониторингу широких участков неба над Землей.

Чтобы помочь ему в поисках удаленных объектов, Роман проведет исследование, известное как «Обследование Галактической выпуклости во временной области», в ходе которого будет использоваться инфракрасное зрение телескопа, чтобы смотреть сквозь облака пыли и газа, которые обычно закрывают нам обзор центральной выпуклости Млечного галактики.

Путь, где сосредоточено огромное количество звезд. Для этого полезно использовать инфракрасное излучение, поскольку оно проходит сквозь эти облака, в отличие от видимого света, который ими поглощается.

«Роман» станет невероятной машиной для открытий, сочетающей в себе обширный обзор космоса с острым зрением», — заявила старший научный сотрудник проекта Романа Джули МакЭнери в заявлении НАСА.

«Его исследования во временной области дадут кладезь новой информации о космосе». Роман также будет использовать явление, называемое микролинзированием, предсказанное Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности, которая гласит, что объекты огромной массы «искажают» ткань пространства-времени. Когда свет проходит мимо этой деформации, он искривляется, и это может усиливать изображение источника фонового света.

Роман будет использовать это для отслеживания событий микролинзирования, происходящих, когда планета движется перед звездой на заднем плане, линзируя ее и вызывая временное увеличение яркости.

Телескоп проведет исследование галактического выступа во временной области, делая снимки этой центральной области каждые 15 минут в течение двух месяцев. Эта кампания наблюдений будет повторена шесть раз в течение пятилетней основной миссии Романа, в результате чего совокупные наблюдения продлятся более года.

«Это будет одна из самых длительных экспозиций неба, когда-либо сделанных», — сказал физик из Университета штата Огайо Скотт Гауди, чьи исследования помогают определить стратегию, которую будет использовать Роман. «И он будет охватывать территорию, которая в значительной степени неизведана, когда дело касается планет».

Роман смог обнаружить более 1000 планет, вращающихся вокруг родительских звезд на больших расстояниях и в планетных системах, расположенных дальше от Земли, чем когда-либо прежде. Фактически, НАСА уже предсказывает, что наблюдательная способность Романа поможет установить новый рекорд для самой далекой внесолнечной планеты, или «экзопланеты», когда-либо открытой человечеством.

Планеты в до сих пор неисследованных частях Млечного Пути могут сильно отличаться от более чем 5000 миров, представленных в настоящее время в каталоге экзопланет. В дополнение к обнаружению экзопланет в обитаемой зоне своих звезд, определяемой как область, не слишком горячая и не слишком холодная для поддержания жидкой воды, Роман мог также обнаружить свободно плавающие или «изгои» планеты, не связанные с родительской звездой, с помощью микролинзирования.

Используя Roman, астрономы также смогут определить, какие типы звездных систем, например двойные звезды, вращающиеся вокруг друг друга, с наибольшей вероятностью будут содержать миры вокруг себя. Это будет основано на исследованиях, уже начатых космическим телескопом НАСА «Кеплер» и спутником для исследования транзитной экзопланеты (TESS).

Помимо экзопланет, Роман будет охотиться за более экзотическими объектами, в том числе за коричневыми карликами, «неудавшимися звездами», которые формируются так же, как звезды, но не набирают достаточно массы, чтобы вызвать ядерный синтез водорода в гелий  —  процесс, который определяет звезду. Это исследование может помочь ученым более точно определить, где проходит граница между коричневым карликом и звездой.

Как и следовало ожидать от такого мощного космического телескопа, Роман также внесет значительный вклад в поиски нейтронных звезд  —  звездных остатков, которые образуются, когда массивные звезды умирают, а их ядра коллапсируют, образуя самый плотный материал в известной Вселенной. Предполагается, что космический телескоп следующего поколения сможет обнаружить тысячу нейтронных звезд и более.

Подобный процесс с участием самых массивных звезд происходит при рождении черных дыр звездной массы, но их труднее обнаружить, поскольку они улавливают свет за односторонней границей, называемой горизонтом событий. Это означает, что, если они не окружены материей, которой можно питаться, которую они нагревают до невероятных температур для испускания электромагнитного излучения, черные дыры фактически невидимы.

Тем не менее, эти изолированные черные дыры звездной массы все еще имеют массу и, следовательно, все еще искажают пространство-время, а это означает, что Роман все еще может использовать микролинзирование, чтобы охотиться за ними, когда они проходят перед фоновой звездой.

Роману также предстоит исследовать исправные и немертвые звезды, поскольку это позволит астрономам проводить «звездную сейсмологию» примерно на миллионе звезд-гигантов путем анализа изменений яркости, когда звуковые волны проходят через их недра. Это могло бы рассказать ученым больше о структуре, возрасте и других характеристиках звезд.

Космический телескоп также будет использоваться гораздо ближе к дому, чем эти далекие звездные системы, наблюдая, как ледяные тела в поясе Койпера на краю Солнечной системы за Нептуном отражают солнечный свет или блокируют свет звезд на заднем плане.

Таким образом, Роман обещает сделать невероятное количество научных открытий, значительно расширив наше понимание Млечного Пути и нарисовав развивающуюся картину постоянно меняющегося космоса.