Космический телескоп NASA Roman: картографируя расширение Вселенной через сверхновые

Тысячи лет человечество считало небо неизменным, за исключением нескольких «блуждающих звёзд» (сегодня мы знаем, что это планеты). С развитием технологий — телескопов и электронных детекторов — мы осознали, что Вселенная полна объектов, меняющих яркость: от взрывающихся звёзд до черных дыр, поглощающих материю.

Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман откроет новую эру в изучении таких переменных явлений. Он зафиксирует тысячи сверхновых типа Ia — «стандартных свеч», позволяющих измерить историю расширения Вселенной.

Запуск Roman запланирован на осень 2026 года (не позднее мая 2027). Его инфракрасный широкоугольный инструмент (Wide Field Instrument) охватит площадь в 200 раз большую, чем камера Hubble, с аналогичной чёткостью и чувствительностью. Благодаря этому Roman станет «машиной открытий», собирая беспрецедентные объёмы данных.

Около 75% времени за пятилетнюю миссию Roman посвятит трём основным обзорам, определённым научным сообществом. Один из них — Обзор изменяющихся объектов на высоких галактических широтах (High-Latitude Time-Domain Survey) — будет искать вспышки сверхновых, столкновения нейтронных звёзд и другие транзиентные явления за пределами плоскости Млечного Пути. Основная цель — обнаружить десятки тысяч сверхновых типа Ia для анализа влияния тёмной энергии на расширение Вселенной.

«Roman сможет находить сверхновые типа Ia на рекордных расстояниях, — говорит Масао Сако из Пенсильванского университета, соавтор программы. — Их изучение поможет измерить историю расширения Вселенной, которая зависит от тёмной материи и энергии. В конечном итоге, мы хотим понять природу тёмной энергии».

Тёмная энергия под прицелом

Сверхновые типа Ia имеют известную пиковую светимость, что позволяет вычислять расстояние до них. Roman также измерит их скорость удаления, построив хронологию космического расширения. В отличие от наземных обсерваторий, таких как Rubin в Чили, телескоп Roman сможет обнаруживать сверхновые, вспыхнувшие 11 млрд лет назад — всего через 3 млрд лет после Большого взрыва. Это вдвое увеличит временной охват наблюдений.

Недавние данные Dark Energy Survey указали, что тёмная энергия может ослабевать со временем. Roman проверит эту гипотезу, сравнивая сверхновые разных эпох.

В поисках экзотики

Обзор займёт 180 дней наблюдений, повторяя съёмку полей каждые 5 дней. Дополнительные 15 дней посвятят базовым измерениям. Метод «вычитания изображений» поможет выделить новые объекты. Расширенная часть миссии будет пересматривать поля каждые 120 дней для обнаружения медленных транзиентов, таких как приливные разрушения звёзд чёрными дырами или парно-неустойчивые сверхновые.

«Наблюдения в течение пяти лет позволят поймать редкие события ранней Вселенной, — объясняет Брэд Сенко из NASA. — Это расскажет о условиях спустя всего миллиард лет после Большого взрыва».

Детали миссии

Обзор разделён на два уровня: широкий (18 кв. градусов) для объектов возрастом до 7 млрд лет и глубокий (6.5 кв. градусов) для более древних событий. Наблюдения будут проводиться в северном и южном полушариях, с дополнением спектроскопии от обсерватории Subaru (север) и самого Roman (юг).

Вместе с другими обзорами — Широкоугольным обзором на высоких широтах и Исследованием балджа Млечного Пути — Roman создаст карты Вселенной беспрецедентной точности, раскрывая тайны тёмной энергии и эволюции космоса.

Перспективы и сотрудничество

Учёные ожидают, что Roman не только подтвердит или опровергнет текущие гипотезы о тёмной энергии, но и откроет новые классы космических явлений. Совместные проекты с Rubin Observatory, JWST и другими телескопами позволят объединить данные, создав многоканальную картину Вселенной. Например, гравитационные волны от слияния нейтронных звёзд, зарегистрированные LIGO/Virgo, могут быть связаны с оптическими сигналами, обнаруженными Roman.

Кроме того, телескоп внесёт вклад в изучение структуры галактик, распределения тёмной материи и формирования крупномасштабной космической сети. Его наследие станет основой для будущих миссий, таких как ESA’s Euclid и NASA’s SPHEREx, которые продолжат раскрывать загадки «тёмной» стороны Вселенной.