Группа учёных спрогнозировала научное влияние широкодиапазонного телескопа обсерватории Nancy Grace Roman Space Telescope (RST) на важнейшие вопросы космологии. Эта программа наблюдений будет состоять как из визуализации, которая показывает расположение, формы, размеры и цвета объектов, таких как далёкие галактики, так и из спектроскопии, которая включает в себя измерение интенсивности света от этих объектов на разных длинах волн на одной и той же огромной полосе вселенной.
Учёные смогут использовать мощь различных методов перекрёстной проверки, используя этот богатый набор данных, который обещает беспрецедентный взгляд на некоторые из самых сложных проблем космологии.
Когда RST начнёт работу в 2027 году, она выдаст результаты, которых невозможно было бы достичь с помощью существующих телескопов.
Влияние телескопа будет ещё больше усилено за счёт объединения с другими новыми объектами, такими как новый широкоугольный телескоп обсерватории Веры К. Рубин, который сейчас строится на вершине Серро Пачон в Чили.
«Предсказывая возвращение RST в науку, мы надеемся помочь научному сообществу разработать лучшую стратегию наблюдений за космосом», - сказал Тим Эйфлер, доцент Университета Аризоны в Тусоне. «Мы с нетерпением ждём изображений и данных, которые миссия отправит обратно, чтобы помочь нам лучше понять некоторые из самых больших загадок во Вселенной».
Результаты работы этой группы описаны в двух статьях под руководством Эйфлера и опубликованы в октябрьском выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества. Это исследование является частью усилий более широкой группы ведущих учёных мира по подготовке к анализу космологических данных Roman Space Telescope. «Наше исследование стало возможным только благодаря опыту, от теоретиков до наблюдателей, который накопился за годы работы в большой команде», - сказал Эйфлер.
Разносторонняя обсерватория Roman обязана своим многогранным подходом сочетанию изображений и спектроскопии в огромном диапазоне наблюдения, что позволяет использовать два основных космологических метода: кластеризацию галактик и слабое гравитационное линзирование. Первый измеряет точное положение сотен миллионов слабых галактик. А линзирование измеряет, насколько изображения галактик были искажены гравитацией промежуточной материи.
Благодаря своему широкому и глубокому видению Roman Space Telescope позволит учёным более подробно изучить структуру и эволюцию Вселенной, а также концепцию
космического ускорения.
Изучение того, как Вселенная эволюционировала до своего нынешнего состояния, поможет понять, что ускоряет расширение Вселенной.
Помимо слабого линзирования и кластеризации галактик, Roman будет исследовать небо в поисках взрывающейся звезды особого типа, называемой сверхновой типа Ia.
«Использование нескольких различных методов для изучения причин космического ускорения поможет астрономам значительно снизить неопределенность, мешающую измерениям расширения», - сказал Хиронао Миятаке, доцент Университета Нагоя в Японии и соавтор статей. «Каждый метод перекрёстно проверяет другие, и это одна из причин, по которой Roman Space Telescope сможет обеспечить чрезвычайно точные результаты».
Фото: jpl.nasa.gov
Сочетание такого количества методов наблюдений позволит астрономам исследовать и другие загадки, включая определение количества темной материи - невидимой материи, которую можно обнаружить только благодаря её
гравитационным эффектам, - и отслеживание роста чёрных дыр в ранней Вселенной, которые формируют зачатки массивных галактик.
«RST был разработан специально для решения загадок, таких как космическое ускорение, но его огромный взгляд на Вселенную откроет кладезь данных, которые могут помочь объяснить и другие загадки», - сказала Элизабет Краузе, доцент Университета Аризоны и соавтор статей. «Миссия может даже помочь ответить на вопросы, которые ещё никто не думал задавать».
Объединение с обсерваторией Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory)
RST - не единственная обсерватория, предназначенная для исследования космического ускорения. Команда исследователей планирует работать рука об руку с Vera C. Rubin Observatory. Обсерватория Рубин, названная в честь американского астронома Веры Рубин, которая показала, что галактики в основном состоят из тёмной материи, будет использовать свой 8,4-метровый объектив телескопа-рефлектора для поистине гигантского обзора, включающего около 44% площади неба уже более 10 лет.
«Наблюдения RST с точки зрения длины волны начнутся там, где заканчиваются наблюдения Rubin Observatory», - сказал Эйфлер. «RST планирует рассмотреть меньшую область неба, но гораздо глубже и давать более чёткие изображения, поскольку она будет расположена над атмосферой Земли».
Текущая стратегия наблюдений, проводимая RST в области High Latitude Wide Area Survey, позволит проводить наблюдения около 5% неба - 2000 квадратных градусов - в течение примерно года. Однако команда продемонстрировала, как изменение дизайна может дать убедительные результаты. Можо наблюдать галактики с помощью одного широкого фильтра вместо изображения с четырьмя отдельными фильтрами, что позволяет проводить наблюдения быстрее, сохраняя при этом глубину обзора.
«Приятно рассматривать преимущества, которые мы получим от объединения наблюдений двух телескопов», - сказал Краузе. «RST выиграет от большего поля наблюдения Rubin, а Rubin в свою очередь получит огромную выгоду от более глубоких наблюдений с лучшим качеством изображения. Миссии будут значительно дополнять друг друга».