NASA збирається запустити свій новітній багатомільярдний телескоп у неділю вранці, коли вчені збираються на космічному узбережжі Флориди в очікуванні захоплюючого польоту.
Після посадки на важку ракету SpaceX Falcon Heavy космічний телескоп Ненсі Грейс обіцяє значно розширити наші знання про планети за межами нашої Сонячної системи та розширити пошуки «двійника Землі». Обсерваторія також допоможе вченим краще зрозуміти космічну битву між «темною матерією» і «темною енергією» – конкуренцію, результат якої може розширити або знищити Всесвіт.
Величезні групи інженерів і вчених, у тому числі з Каліфорнійського технологічного інституту та Лабораторії реактивного руху NASA, працювали більше десяти років над розробкою телескопа вартістю 4,3 мільярда доларів. Будучи членом класу астрофізичних місій NASA, його відомі співробітники включають космічний телескоп Хаббла та космічний телескоп Джеймса Вебба.
Названий на честь жінки з НАСА, яка відстоювала космічний телескоп Хаббл, роман робить дослідницькі кола навколо 36-річної обсерваторії. Він бачитиме небо з такими ж яскравими деталями, як Хаббл, але може оглядати ділянку неба за рік, на що Хабблу знадобилося б 1000 років.
«Для цього справді потрібне село», — сказала Ванесса Бейлі, дослідник інструментів JPL для датчика коронографа, який допоможе шукати інші світи. «Я виріс у сільській місцевості Південної Дакоти, і в найближчому до мене містечку проживало близько 2000 людей. Лише в Римі понад 2000 людей зробили внесок у коронограф — навіть у Римі в цілому».
«Роман дає нам цю дивовижну, безпрецедентну, передову, величезну кількість даних», — сказала Діда Маркович, науковий співробітник JPL, у галузі, де вченим потрібні великі обсяги інформації, щоб відповісти на найгостріші запитання. Маркович є заступником головного дослідника однієї з команд, якій доручено проаналізувати кількість даних (достатньо, щоб заповнити сховище приблизно 40 000 ноутбуків протягом п’ятирічної місії Романа).
У пошуках земних близнюків
З 1990-х років вчені каталогізували понад 6300 зірок, крім нашого Сонця. Роман прагне знайти ще 100 000 екзопланет.
Переважну більшість виявлених екзопланет було виявлено не шляхом фотографування планети, а шляхом її опосередкованого відчуття — як її орбіта коливає свою зірку, як вона затемнює зірку, коли вона проходить перед нею, або як її гравітація охоплює світло іншої зірки на задньому плані.
Ці методи особливо ефективні для пошуку екзопланет і планет-гігантів, які знаходяться надзвичайно близько до їхніх зірок-господарів, іншими словами, планет, які не схожі на Землю.
Роман використовує не лише ці методи, але й намагається безпосередньо спостерігати деякі планети, щоб виміряти світло, яке пройшло через атмосферу планети на всьому шляху.
Проблема полягає в тому, що планети, схожі на Землю, можуть бути в мільярд разів тьмянішими, ніж їхні зірки. Це ускладнює спробу знайти вогнезахисника перед кимось, хто світить на вас дальнім світлом.
Космічний телескоп Джеймса Вебба може бачити планети приблизно в 100 000 разів тьмяніші за їх зірки. Він робить це, закриваючи головну зірку від поля зору масками, які називаються коронографами, щоб краще бачити планету (подібно до того, як закривати свої сліпучі вогні руками).
З таким великим розривом між тим, що необхідно для пошуку двійника Землі, і тим, що можуть досягти сучасні телескопи, «незалежно від того, наскільки блискучою є ваша команда інженерів, ви не можете зробити це за одне покоління телескопів», — сказав Бейлі, науковець, який стоїть за римським коронографом. — Тоді введіть римський коронограф.
Роман може з неймовірною точністю сфокусувати світло зірок у смужку, яку легко покрити. Понад 3200 поршнів спотворюють два гнучкі дзеркала з точністю, майже до атомної, для обчислення плям.
Коли ви опинитесь у центрі уваги, Роман терпляче чекатиме. З такими тьмяними планетами телескоп може вловити лише одну частинку світла за хвилину. (Навіть коли ви дивитеся на найтьмяніші зірки на нічному небі, ваші очі отримують кілька сотень фотонів від зірки щосекунди.)
Якщо роман вдасться, він наблизить вчених до майбутньої планетарної обсерваторії, яка шукатиме двійника Землі, можливо, на крок ближче до пошуку наших космічних сусідів.
Боротьба з темрявою всесвіту
Десятиліттями вчені намагалися зрозуміти невидиме перетягування канату, яке панує в нашому Всесвіті.
Так звана «темна матерія» збирається в довгі гілки навколо галактик і змій у всьому космосі. Хоча світло може проходити крізь нього і робити його невидимим, воно чинить величезну гравітаційну силу, яка спрацьовує, щоб згорнути Всесвіт.
Тим часом «темна енергія», здається, пронизує кожен дюйм простору, висуваючись назовні та прискорюючи розширення Всесвіту.
У цій космічній війні темна енергія, схоже, перемагає — розширюючи наш Всесвіт протягом трильйонів років, поки все не стоншиться і майже не зрівняється.
Щоб виміряти силу темної енергії, вчені спостерігають, як швидко Всесвіт розширюється та сповільнюється. Щоб знайти темну матерію, вчені вимірюють, як її гравітація відхиляє світло від галактик.
Астрофізики мають кілька теорій про те, що таке темна матерія. Деякі кажуть, що це невідомі важкі і повільно рухаються частинки. Інші вважають, що невідомі частинки легші та швидші. Інші кажуть, що його стародавні чорні діри приховані у всьому космосі.
Хоча всі ці теорії успішно описують, як вчені можуть виміряти великомасштабні накопичення, вони розходяться в тому, як темна матерія накопичується в менших масштабах. Роман допомагає вченим вперше виміряти це крихітне накопичення.
Для цього команда Марковича дослідить, як темна матерія викривляє світло сотень мільйонів галактик, щоб створити карти своєї структури.
Що стосується темної енергії, то вчені довгий час вважали її силу постійною. Але більш точні вимірювання сили темної енергії нещодавно показали, що вона фактично зменшується.
Великі дослідження Романа допоможуть вченим більш чітко побачити еволюцію темної енергії та, сподіваємося, чи є вона постійною чи ні.
Якщо темна енергія дійсно ослабне, це може дозволити темній матерії домінувати в довгій війні та захопити Всесвіт (шлях, шлях у майбутнє). Це також може мати глибокі наслідки для загальної теорії відносності Ейнштейна, правильність якої неодноразово підтверджувалася протягом століть після її публікації.
«Теорія відносності здається дуже сильною. Ми не помітили жодних відхилень від неї», — сказала Кеті Мак, голова відділу космології та наукової комунікації Інституту Периметра Гокінга. «Тож якщо він зламаний, то це більша річ і складніша та складніша проблема».
