Космический метроном: как новый телескоп Roman будет слушать «биение» звезд

После своего запуска, запланированного на осень 2026 – май 2027 годов, космический телескоп NASA «Нэнси Грейс Роман» готовится превзойти даже самые смелые ожидания ученых. Исследователи подтвердили, что он сможет измерить колоссальные сейсмические волны, бушующие на поверхности более 300 000 красных гигантов.

Широкий взгляд на Галактику

«Роман» — это телескоп-обзорник. Обладая таким же 2.4-метровым зеркалом, как и «Хаббл», он имеет поле зрения в 100 раз шире. Одна из его ключевых миссий — «Обзор галактического балджа в переменности», в рамках которого он будет пристально наблюдать за сотнями миллионов звезд в центральном утолщении Млечного Пути. Главная цель — поиск экзопланет с помощью гравитационного микролинзирования. Этот метод использует искажение пространства-времени, предсказанное Общей теорией относительности: планета, проходящая между нами и далекой звездой, своим гравитационным полем ненадолго усиливает ее свет, словно линза.

Слушая музыку сфер

Однако микролинзирование — не единственная причина «мерцания» звезд. Звезды — это бурлящие океаны плазмы, где гигантские конвективные пузыри поднимаются к поверхности, а мощные колебания reverberate сквозь их недра. Когда эти колебания выходят на поверхность, они вызывают subtle, ритмичные изменения яркости.

Наука, изучающая эти «звездотрясения», называется астросейсмологией. Частота колебаний, подобно музыкальному тону, раскрывает массу, размер и возраст звезды. А чем лучше мы знаем звезду, тем больше можем узнать о планетах, которые вокруг нее вращаются.

«Астросейсмологические данные дадут нам огромное количество информации о звездах-хозяевах, что, в свою очередь, прольет свет и на сами экзопланеты», — отметил руководитель исследования Тревор Вайсс.

Команда Вайсса смоделировала возможности «Романа» и пришла к выводу, что он идеально подходит для изучения красных гигантов. Эти стареющие звезды очень яркие и имеют период колебаний от нескольких часов до нескольких дней, что идеально совпадает с планом обзора: телескоп будет фиксировать изображение каждые 12 минут на протяжении нескольких месяцев.

«Астросейсмология с "Романом" возможна без каких-либо изменений в его основной программе, — подчеркнул соавтор исследования Марк Пинсонно. — Сила этой миссии в ее универсальности: она предназначена для изучения экзопланет, но мы также получим бесценные данные для многих других областей науки».

Ключ к прошлому и будущему

Изначально оценивалось, что «Роман» сможет изучить около 290 000 красных гигантов. Однако новый анализ показывает, что их число может достичь 648 000, из которых 358 000 находятся в балдже. «Это будет самая большая астросейсмологическая выборка из когда-либо собранных», — заявил Вайсс.

Это открывает уникальные возможности. Понимание свойств звезд-хозяев расскажет, находятся ли обнаруженные планеты в обитаемой зоне. Но что еще важнее, наблюдения за красными гигантами покажут будущее планетных систем.

Когда звезда, подобная нашему Солнцу, исчерпывает водород, она расширяется, превращаясь в красного гиганта, поглощая близлежащие планеты, а затем сбрасывает outer layers, оставляя после себя белый карлик. В нашей системе Меркурий, Венера и, вероятно, Земля будут уничтожены. Однако микролинзирование позволяет обнаруживать планеты на более далеких орбитах, которые могут пережить эту фазу. Наблюдая за планетами у красных гигантов, астрономы поймут, какая судьба ждет нашу собственную систему и на каком расстоянии от звезды планета должна находиться, чтобы выжить.

Кроме того, «возраст» звезд, определенный по их колебаниям, станет хронометром для восстановления истории Млечного Пути и его древнего балджа.

«Мы на самом деле мало что знаем о балдже нашей галактики, потому что его закрывают облака пыли, и его можно наблюдать только в инфракрасном свете, — пояснил Пинсонно. — Не исключено, что там скрываются популяции молодых звезд. "Роман" откроет совершенно новое окно в сердце Млечного Пути. Я готов удивляться».

Если телескоп обнаружит колебания у более массивных красных гигантов, это может указать на присутствие молодых звезд, так как массивные светила живут недолго и, следовательно, должны были сформироваться относительно недавно.

Таким образом, «Роман» не просто будет искать новые миры. Он станет великим хроникером Галактики, расшифровывающим ее прошлое по ритму стареющих звезд и предсказывающим далекое будущее планетных систем, включая нашу собственную.