Повесть о двух телескопах: WFIRST и “Хаббл”

Скопление
На этом изображении телескопа “Хаббл” показано гигантское скопление галактик под названием SDSS J0928 + 2031. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / M. Gladders et al / Judy Schmidt.

Новый телескоп WFIRST (НАСА), запланированный к запуску в середине 2020-х годов, создаст огромные космические панорамы. Используя их, астрономы будут исследовать как нашу собственную Солнечную систему так и далёкие галактики, находящиеся на краю наблюдаемой Вселенной, включая всё от экзопланет до тёмной энергии.

Хотя его часто сравнивают с космическим телескопом “Хаббл”, которому сегодня исполняется 30 лет, WFIRST будет изучать космос уникальным и взаимодополняющим способом.

“WFIRST обеспечит невероятный научный прогресс по широкому кругу вопросов, от звёздных популяций и далёких планет до тёмной энергии и структуры галактик”, – сказал Кен Карпентер. “Космический телескоп “Хаббл” внёс огромный вклад в наше понимание в этих областях, но WFIRST продвинет нас вперёд, позволив изучить гораздо больше объектов в небе”.

Спустя тридцать лет после своего запуска, “Хаббл” продолжает предоставлять нам потрясающие, подробные изображения Вселенной. Но, когда WFIRST откроет свои глаза космосу, он сможет создать изображения с гораздо большим разрешением.

Каждое изображение WFIRST будет захватывать участок неба больший, чем видимый размер полной Луны. Максимальная экспозиция “Хаббла”, полученная с помощью усовершенствованной камеры для съёмки, почти в 100 раз меньше. За первые пять лет наблюдений WFIRST сможет отснять в 50 раз больший участок неба, чем “Хаббл” за 30 лет.

Телескоп
Космический телескоп WFIRST. Авторы и права: NASA.

Поскольку качество будет таким же, WFIRST будет функционировать как флот из 100 “Хабблов”, работающих синхронно. Его широкое поле зрения позволит WFIRST проводить космические съёмки, которые потребовали бы сотни лет работы “Хаббла”. Учёные будут использовать эти данные, чтобы изучить некоторые из самых интересных космических тайн, включая тёмную энергию – странную силу, которая ускоряет расширение Вселенной.

Тёмная энергия

“Хаббл” сыграл важную роль в раскрытии тайны тёмной энергии. В 1998 году астрономы измерили, насколько быстро расширяется Вселенная, используя наземные телескопы для изучения относительно близких взрывающихся звёзд, называемых сверхновыми. Они сделали удивительное открытие: Вселенная расширяется с ускорением. Астрономы, использующие “Хаббл”, подтвердили этот результат, наблюдая за сверхновыми в течение более длительного периода времени. Данные продемонстрировали, что, хотя расширение Вселенной замедлялось, как и ожидалось, на протяжении большей части космической истории, оно начало ускоряться несколько миллиардов лет назад.

Сверхновая
Одна из последних сверхновых, которая, как известно, взорвалась в нашей галактике Млечный Путь. Она находится на расстоянии около 11 000 световых лет от Земли. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / O. Krause (Steward Observatory).

Раскрытие природы и роли тёмной энергии будет одной из главных целей WFIRST. Учёные разработали три обзора, чтобы изучить загадку тёмной энергии под разными углами, включая исследование одного из ключевых типов сверхновых. В двух других миссиях будут измерены формы сотен миллионов галактик и найдены расстояния до десятков миллионов из них. Это превратит широкоугольные изображения WFIRST в трёхмерные карты, которые позволят измерить скорость расширения Вселенной, а также рост галактик в ней.

WFIRST поможет нам понять, как тёмная энергия повлияла на расширение Вселенной в прошлом, что прольёт свет на то, как она может повлиять на будущее космоса.

Новый взгляд на Вселенную

В то время как “Хаббл” наблюдает космос в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра, WFIRST будет настроен на просмотр немного более широкого диапазона инфракрасного спектра. WFIRST разработан специально для расширения инфракрасных наблюдений “Хаббла”, потому что проведение огромных исследований инфракрасной Вселенной позволит нам увидеть огромное количество космических объектов и более тонкие процессы в областях пространства, которые иначе было бы трудно или невозможно увидеть.

WFIRST поможет разгадать тайны, окружающие тёмную энергию и эволюцию галактик, вглядываясь в далёкие области Вселенной – даже дальше, чем способен видеть “Хаббл”.

Спиральная галактика
На этом изображении “Хаббла” показана спиральная галактика ESO 021-G004. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / D. Rosario et al.

Инфракрасные возможности WFIRST также позволят по-новому взглянуть на объекты, которые находятся ближе к нам. Сердце нашей галактики Млечный Путь густо населено различными любопытными объектами, но окутано пылью, скрывающей видимый свет. Поэтому WFIRST будет использовать тепловизионные очки, чтобы смотреть сквозь пыль, показывая нам внутреннюю структуру галактики.

Эти наблюдения позволят астрономам изучать эволюцию звёзд: рождение, жизнь и смерть. WFIRST также расширит имеющийся перечень экзопланет – планет за пределами нашей Солнечной системы – за счет открытия тысяч миров, которые, как ожидают астрономы, будут сильно отличаться от большинства из 4100, обнаруженных на сегодняшний день. Известные в настоящее время экзопланеты зачастую находятся очень близко к своим родительским звёздам. “Хаббл” наблюдал некоторые из этих планет непосредственно благодаря использованию коронографа, который блокирует свет от звёзд. WFIRST будет использовать активный коронограф, который намного лучше подавляет звёздный свет. В будущем эта технология позволит получать изображения экзопланет размером с Землю.

Возвращаясь к космическим раритетам

Учёные также будут использовать космические исследования WFIRST для получения данных о некоторых из самых экстремальных объектах во Вселенной, включая квазары – активные галактики со сверхъяркими центрами. Определение их местоположения позволит “Хабблу” и другим телескопам точнее навести свои инструменты на них. Эти исследования позволят астрономам собрать воедино историю роста галактик и эволюцию Вселенной.

Чтобы сделать эти исследования возможными, WFIRST будет работать намного дальше от Земли, чем “Хаббл”. В то время как орбита “Хаббла” находится примерно в 569 километрах над нами, WFIRST будет находиться на расстоянии около 1,5 млн. км. от Земли в направлении, противоположном Солнцу. В этом особом месте в космосе, называемом второй точкой Лагранжа, или L2, гравитационные силы от Солнца и Земли уравновешиваются и космический телескоп, таким образом, находится на относительно устойчивой орбите.

Модель Вселенной
Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.

В точке L2 WFIRST будет вращаться вокруг Солнца синхронно с Землёй, которая будет служить ему своеобразным солнечным щитом, позволяющим блокировать солнечный свет и сохранять космический корабль холодным. Поскольку инфракрасный свет – это тепловое излучение, то в случае нагрева телескопа WFIRST излучением Земли, Солнца или даже его собственными приборами, инфракрасные датчики могут сбоить. Благодаря своему нахождению в L2 WFIRST cможет наблюдать за большими участками неба в течение длительных периодов времени.

Огромные гобелены

Чтобы собрать как можно больше света, телескопам нужны большие главные зеркала. Поскольку и WFIRST и “Хаббл” имеют основное зеркало шириной 2,4 метра, они собирают одинаковое количество света. При том же размере зеркало WFIRST в четыре раза легче зеркала “Хаббла”, что стало возможным благодаря современным технологиям.

С такими возможностями WFIRST покорит новые вершины. Например, “Хаббл” создал панорамное изображение нашей соседней галактики Андромеды в рамках программы PHAT из 7 398 снимков и потратил на это три года. WFIRST может повторить это достижение “Хаббла”, но сделает это более чем в 1000 раз быстрее. Это наблюдение покажет нам, как звёзды меняются со временем и влияют на галактику, в которой они находятся.

Видимые размеры галактики Андромеды и Луны. “Хабблу” потребовалось более 650 часов в период между 2010 и 2013 годами, чтобы получить часть изображения, обведённую голубой рамкой. Расчёты показывают, что WFIRST потратит на это три часа или даже меньше. Авторы и права:NASA, GSFC and Arizona State University; WFIRST simulation: NASA, STScI and B. F. Williams (University of Washington).

Как и “Хаббл”, WFIRST также будет участвовать в программе General Observer, позволяющей учёным использовать уникальные возможности миссии, предлагая новые, конкурентно отобранные наблюдения. Как и в случае с “Хабблом”, проведение наблюдений, которые даже не планировались до запуска, вероятно, станет основным наследием миссии WFIRST. Весь массив данных WFIRST будет доступен для общественности всего через несколько дней после получения. WFIRST будет иметь надёжную программу архивных исследований, которая позволит учёным в полной мере воспользоваться этими обширными наборами данных.

Вместе с тем “Хаббл” продолжит исследовать Вселенную. “Хаббл” будет работать параллельно с WFIRST и покажет нам ультрафиолетовую Вселенную В высоком разрешении.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.