Телескоп Roman відкриє Всесвіт широким поглядом, недоступним JWST і Hubble

За допомогою цієї пари Roman має:

• досліджувати природу темної матерії та темної енергії;
• безпосередньо знімати екзопланети поблизу далеких зір;
• спостерігати величезну кількість наднових та інших космічних явищ.

На тлі вже знайомих Hubble і JWST новий телескоп одразу провокує порівняння — насамперед за потужністю, чутливістю та тим, як саме він «дивитиметься» на космос.

Roman проти Hubble: однакове дзеркало, зовсім інший масштаб

Одна з ключових переваг Roman над Hubble — обсяги даних і швидкість огляду неба. За приблизно 35 років роботи Hubble зібрав близько 400 терабайт наукових даних. Roman очікувано зможе генерувати приблизно 500 терабайт щороку.

За оцінкою NASA, його оглядові можливості будуть більш ніж у 1000 разів швидшими за Hubble, а за один кадр він покриватиме ділянку неба, що у 200 разів більша.

Первинне дзеркало Roman має діаметр приблизно 2,4 метра — стільки ж, як у Hubble, проте є приблизно на 80% легшим. Вторинні дзеркала також подібні за розмірами. Однак саме завдяки поєднанню оптики з WFI Roman зможе бачити набагато ширшу ділянку неба.

WFI працює передусім в інфрачервоному діапазоні, тоді як Hubble історично спеціалізується на видимому світлі й має окремий інфрачервоний інструмент. Поле зору WFI буде приблизно у 100 разів більшим, ніж у інфрачервоного приладу Hubble.

За рахунок цього Roman зможе вимірювати випромінювання мільярдів галактик та ще більшої кількості інших об’єктів. Обидва телескопи займаються спектроскопією — розкладом світла за кольорами для аналізу його характеристик, — але підходи відрізняються: Roman здійснюватиме спектроскопію з нижчою роздільною здатністю, проте на набагато більшій площі, тоді як Hubble зосереджується на маленьких ділянках із високою деталізацією.

Roman і JWST: широкий огляд замість «тунельного зору»

Як і JWST, Roman «бачитиме» Всесвіт переважно в інфрачервоному діапазоні. Інфрачервоне випромінювання — це, по суті, «тепловий слід»: завдяки йому можна помічати дуже далекі чи приховані за пилом об’єкти, які для людського ока та звичайних оптичних телескопів залишаються невидимими.

Через розширення Всесвіту світло від віддалених галактик «червоніє» — його хвилі розтягуються від синіх до червоних і далі в інфрачервону частину спектра. Крім того, щільні хмари пилу та газу пропускають переважно інфрачервоне випромінювання. Саме тому JWST так успішно знаходить найдавніші галактики й деталізує структуру туманностей, а також показує нові грані нашої Сонячної системи.

Головне дзеркало JWST — золота конструкція з 18 шестикутних сегментів — має діаметр близько 6,5 метра, тож збирає набагато більше світла, ніж 2,4-метрове дзеркало Roman. JWST створений, щоб дивитися якомога глибше в ранній Всесвіт із рекордною чутливістю.

Проте плата за таку глибину — вузьке поле зору. Roman, навпаки, матиме значно меншу глибину, але WFI охоплюватиме ділянку неба приблизно у 50 разів ширшу, ніж може бачити JWST за один раз. Отже, Roman не зможе змагатися з JWST за деталізацією окремих об’єктів, зате зробить огляд Всесвіту значно «ширшим кадром».

Наземні оглядові телескопи, як-от обсерваторія Rubin, теж знімають великі області неба й збирають величезні масиви даних, але працюють крізь атмосферу Землі, яка погіршує якість зображень. Roman, перебуваючи в космосі, позбавлений цього обмеження і поєднує широкий огляд із високою чіткістю.

Навіщо потрібен такий широкий погляд

Велике поле зору важливе тому, що у Всесвіті багато подій відбуваються одночасно й тривають недовго. Наднова в одній частині неба, швидкий радіоспалах в іншій, спалах чорної діри ще десь — вузьконапрямлений телескоп змушений «обирати», куди дивитися, і часто просто не знає, де саме відбувається щось цікаве.

Roman дозволить одразу фіксувати цілу «панораму» рідкісних явищ: наднові, швидкі радіосплески, віддалені чорні діри, гравітаційно лінзовані галактики-кандидати. Наприклад, NASA очікує, що інфрачервоне «око» Roman зможе виявляти зіткнення нейтронних зір — надщільних зоряних решток, у яких чайна ложка речовини важить як гора Еверест. JWST через свій вузький кут огляду, швидше за все, ніколи випадково не натрапив би на таку подію.

Roman не замінить детальні спостереження інших телескопів — його завдання радше помічати «гарячі точки» й будувати своєрідну карту цікавих областей неба, до яких уже прицільно звертатимуться JWST, Hubble чи інші обсерваторії.

Темний Всесвіт і унікальний коронограф

Огляд мільярдів галактик у відносно короткий час відкриває шлях до статистичних досліджень темної матерії та темної енергії, що разом, за сучасними оцінками, становлять приблизно 95% вмісту Всесвіту.

Темну енергію пов’язують із прискореним розширенням космосу, а темну матерію — з «невидимим клеєм», який утримує галактики від розльоту. Масові огляди галактик дозволять краще простежити, як взаємодіють ці невидимі компоненти з «нормальною» речовиною. Roman також зможе створювати тривимірні «таймлапс-фільми» еволюції Всесвіту, у які вписуватимуться результати інших спостережень.

Окрема історія — коронограф Roman. Це унікальний інструмент, якого немає жодна діюча космічна обсерваторія. За принципом це штучне затемнення: прилад блокує сліпуче світло зорі й аналізує поляризацію навколишнього світла, щоб «витягнути» зображення екзопланет поблизу.

За даними NASA, коронограф Roman зможе виявляти планети, які у 100 мільйонів разів тьмяніші за свої зірки. Це в 100–1000 разів краще, ніж можливості нинішніх космічних коронографів. Така чутливість відкриє доступ до набагато слабкіших, холодніших і віддаленіших екзопланет, ніж ті, що ми здатні безпосередньо бачити зараз.

Roman не є «оновленням» Hubble чи JWST і не має їх замінити. Усі ці телескопи задумано як частини єдиної системи: кожен додає свій «шар» до загальної картини космосу. Hubble дав нам глибокі оптичні знімки, JWST — надчутливий погляд у ранній інфрачервоний Всесвіт, а Roman принесе широкий, деталізований «огляд із висоти пташиного польоту», на основі якого інші обсерваторії зможуть обирати найцікавіші цілі для прицільних досліджень.

Телескоп Roman відкриє Всесвіт широким поглядом, недоступним JWST і Hubble з’явилася спочатку на Цікавості.

cikavosti.com