Новый телескоп NASA охотится за силой, меняющей законы современной физики

Перед астрофизиками возникла серьезная проблема: космос расширяется с «неправильной» скоростью. Когда ученые измеряют скорость расширения ранней Вселенной, полученные цифры никак не согласуются с тем, что мы наблюдаем в современную эпоху.

Либо наши математические расчеты фундаментально ошибочны, либо существует некая невидимая динамическая сила, которая активно искажает ткань пространства-времени. Чтобы выяснить, в чем причина, NASA отправляет массивный оптический инструмент в точку стояния в полутора миллионах километров от Земли.

Космический телескоп Nancy Grace Roman, запуск которого на ракете SpaceX Falcon Heavy запланирован на апрель 2026 года, создан для картографирования положения сотен миллионов галактик. Если он обнаружит то, на что рассчитывают ученые миссии, нам придется переписать законы физики.

Кризис скорости расширения Вселенной

Основное противоречие заключается в параметре, называемом постоянной Хаббла. Она должна точно показывать, с какой скоростью Вселенная раздвигает свои границы, но имеющиеся данные отказываются складываться в единую картину.

Джули МакЭнери, старший научный сотрудник проекта Roman в NASA, отмечает, что телескоп специально разработан для исследования этого вопиющего несоответствия. Изучая космическую паутину на протяжении миллиардов лет, Roman проследит, является ли темная энергия статичной фоновой силой или динамическим полем, которое меняется с течением времени.

Для выполнения этой задачи обсерватория использует главное зеркало диаметром 2,4 метра. Это в точности соответствует размеру зеркала, установленного на легендарном телескопе Hubble. Однако Roman оснащен широкоугольным инструментом Wide Field Instrument, который за один снимок охватывает область в 100 раз большую, чем инфракрасная камера Hubble.

Вместо того чтобы всматриваться в крошечный участок черноты, Roman проведет масштабную перепись галактик. Он будет отслеживать тонкое растяжение пространства-времени, каталогизируя движения миллиардов звезд и наблюдая за сверхновыми типа Ia.

Снайпер и геодезист

У NASA уже есть массивный инфракрасный телескоп, работающий в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля: космический телескоп James Webb. Но эти два аппарата созданы для совершенно разных задач.

Представители агентства описывают Webb как снайпера, а Roman — как геодезиста. Webb заглядывает в прошлое, к первым лучам света во Вселенной, чтобы запечатлеть мельчайшие детали в невероятно узком поле зрения. Roman же раскинет огромную сеть, находя редкие объекты и первичные галактики, которые Webb затем сможет рассмотреть вблизи.

Поскольку телескоп очень быстро охватывает огромные участки неба, Roman будет генерировать колоссальный объем данных. Джейми Данн, руководитель проекта в Центре космических полетов имени Годдарда NASA, отмечает, что телескоп фактически будет транслировать непрерывный фильм глубокого космоса в высоком разрешении.

Блокировка ослепительного света

Помимо картографирования темной энергии, Roman предназначен для поиска каменистых миров земной массы. Это будет достигнуто с помощью гравитационного микролинзирования — физического эффекта, при котором гравитация звезды на переднем плане действует как гигантская лупа для света далекой звезды, находящейся позади нее.

Если вокруг звезды на переднем плане вращается планета, это создает крошечный характерный всплеск яркости. Это позволяет астрономам обнаруживать планеты, вращающиеся на расстояниях, сопоставимых с нашей Солнечной системой — «слепое пятно» в современных каталогах экзопланет.

Телескоп также оснащен экспериментальным коронографом. Инструмент спроектирован так, чтобы физически блокировать ослепляющий свет родительской звезды в миллиард раз, обнажая невероятно тусклый отраженный свет газовых гигантов, вращающихся вокруг нее.

Если коронограф сработает, он станет жизненно важным доказательством концепции для будущей обсерватории Habitable Worlds Observatory, чья задача — поиск химических признаков жизни на далеких экзопланетах.

Победа над «проклятием флагманских миссий»

Крупномасштабные космические обсерватории печально известны десятилетиями задержек и многомиллиардным перерасходом средств. Однако проект Roman на данный момент идет по графику и должен быть запущен раньше запланированного срока.

Никки Фокс, глава Дирекции научных миссий NASA, приписывает успех строгому подходу к ограничению затрат на этапе проектирования и постоянному финансированию, что позволило избежать обычных кошмаров разработки, преследующих флагманские проекты.

Миссия носит имя Нэнси Грейс Роман, первого главного астронома NASA. Широко известная как «мать Hubble», она в 1960-х и 70-х годах боролась за создание первых крупных космических телескопов. Пятьдесят лет спустя телескоп, носящий ее имя, возможно, наконец выяснит, из чего на самом деле состоит Вселенная.

Источники

• Центр космических полетов имени Годдарда NASA
• Дирекция научных миссий NASA