Как космическая пыль поможет миссии NASA Roman раскрыть тайны Млечного Пути

Космический телескоп NASA Nancy Grace Roman, названный в честь «матери Hubble», поможет учёным лучше понять менее заметные компоненты нашей галактики — газ и пыль, заполняющие пространство между звёздами, известные как межзвёздная среда.

Одна из ключевых программ телескопа, Galactic Plane Survey, изучит Млечный Путь до самого его дальнего края, составив карту около 20 миллиардов звёзд — в четыре раза больше, чем доступно сегодня. Эти данные позволят учёным проанализировать свойства пыли, через которую проходит свет звёзд, и создать самую детальную модель структуры галактики, процессов звёздообразования и истории Солнечной системы.

«С Roman мы превратим художественные изображения Млечного Пути в точные 3D-модели, основанные на данных о распределении межзвёздной пыли», — говорит астрофизик Кэтрин Закер из Центра астрофизики | Harvard & Smithsonian (Кембридж, Массачусетс).

Разгадывая загадки Млечного Пути

Сегодня учёные примерно представляют форму Млечного Пути, сочетая наблюдения за другими спиральными галактиками. Однако пылевые облака затрудняют изучение противоположной стороны галактики — словно пытаться рассмотреть город через плотный туман.

Roman «прорвётся» сквозь космическую завесу, используя камеры и фильтры для инфракрасного излучения, чьи волны длиннее видимого света и меньше рассеиваются в пыли. Коротковолновый свет (например, синий) теряет интенсивность, из-за чего звёзды за пылевыми облаками кажутся тусклее и краснее. Сравнивая данные о яркости и цвете звёзд, астрономы смогут определить расстояние до них и свойства пыли.

«Я могу спросить: насколько тусклее и краснее свет звёзд, который фиксирует Roman на разных длинах волн? Это позволит определить размер пылевых частиц», — объясняет Брэндон Хенслоу из Лаборатории реактивного движения NASA (Калифорния).

Кроме того, учёные исследуют химический состав пыли и процессы, изменяющие её свойства. Совмещая данные о тысячах звёзд, они построят 3D-карты межзвёздной среды. Это, по словам Закер, станет ключом к созданию модели Млечного Пути, которую можно сравнить с другими галактиками, чтобы понять эволюцию Вселенной.

Циклы жизни галактики

Межзвёздная среда — не просто фон, а «стройматериал» для звёзд и планет. Плотные скопления газа и пыли формируют молекулярные облака, где рождаются звёзды. Молодые светила, в свою очередь, выбрасывают потоки частиц, уплотняющих окружающую пыль в зародыши планет.

«Пыль хранит секреты нашего происхождения, — говорит Джош Пек из Института исследований космоса с помощью космического телескопа (Балтимор, Мэриленд). — Земля когда-то была скоплением микроскопических пылинок, слипшихся в гигантский шар».

Roman обнаружит молодые звёздные скопления в отдалённых областях звёздообразования и дополнит данные миссий вроде Spitzer. «Чтобы понять рождение звёзд в разных условиях, нужно изучить межзвёздный ландшафт», — отмечает Закер. 3D-карты Roman также прояснят спиральную структуру Млечного Пути и роль «галактических пробок» в формировании светил.

Наследие для будущих поколений

Данные Roman будут доступны через архивы Roman Research Nexus и Barbara A. Mikulski Archive, открывая возможности для исследований на десятилетия вперёд. «Даже те, кто ещё не родился, смогут совершать открытия с помощью этой информации», — говорит Пек.

Запуск Roman запланирован на май 2027 года, но команда надеется стартовать уже осенью 2026-го. Этот телескоп не только прольёт свет на наше космическое прошлое, но и станет мостом к новым тайнам Вселенной, ожидающим своих исследователей.

Кроме изучения пыли, Roman станет ключевым инструментом для поиска экзопланет и исследования тёмной материи. Его сверхчувствительные инструменты смогут фиксировать микролинзирование — эффект, позволяющий находить планеты в тысячах световых лет от нас. Сопоставляя данные Roman с наблюдениями других обсерваторий, учёные построят «карту» распределения тёмной материи в галактике, что приблизит нас к разгадке одной из главных тайн современной физики. Телескоп также займётся изучением ранней Вселенной, наблюдая за самыми далёкими галактиками, свет которых шёл к нам миллиарды лет. Это позволит проследить, как формировались первые звёзды и как эволюционировала структура космоса.