Новая симуляция показывает, как космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман вернет назад космические часы, раскрыв развивающуюся Вселенную, как никогда раньше, когда она будет запущена в мае 2027 года. Благодаря своей способности быстро снимать огромные просторы космоса, «Роман» поможет нам понять, как Вселенная превратилась из первобытного моря заряженных частиц в запутанную сеть огромных космических структур, которые мы видим сегодня.
«Космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» оптимизированы для изучения астрономических объектов на глубине и вблизи, поэтому они смотрят на Вселенную сквозь отверстия», — сказал Аарон Юнг, докторант Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, управляющий исследованием. «Чтобы разгадать космические тайны в самых больших масштабах, нам нужен космический телескоп, который может обеспечить гораздо больший обзор. Это то, для чего Роман создан».
Сочетание большого обзора «Романа» с более широким охватом длины волны Хаббла и более подробными наблюдениями Уэбба предложит более полное представление о Вселенной.
Галактики и скопления галактик светятся сгустками вдоль невидимых нитей темной материи в гобелене размером с видимую Вселенную. При достаточно широком обзоре этого гобелена мы можем увидеть, что крупномасштабная структура Вселенной похожа на паутину с нитями, которые простираются на сотни миллионов световых лет. Галактики в большинстве своем находятся на пересечении нитей с огромными «космическими пустотами» между всеми блестящими нитями.
Вот так сейчас выглядит космос. Но если бы мы смогли перемотать вселенную назад, мы бы увидели что-нибудь совсем другое.
Вместо гигантских горящих звезд, редко разбросанных по галактикам, каждое из которых отделяют еще большие расстояния, мы окажемся погруженными в море плазмы (заряженных частиц). Этот первобытный суп был почти полностью однородным, но, к нашему счастью, были маленькие узелки. Поскольку эти сгустки были немного плотнее окружающей среды, они имели немного большее гравитационное влечение.
В течение сотен миллионов лет сгустки втягивали все больше и больше материала. Они выросли достаточно большими, чтобы образовать звезды, которые гравитационно притягивались к темной материи, образующей невидимый хребет Вселенной. Галактики рождались и продолжали развиваться, и наконец возникли планетарные системы, такие как наша.
Панорамный вид Романа поможет нам увидеть, какой была Вселенная на разных этапах, и восполнить много пробелов в нашем понимании. К примеру, хотя астрономы обнаружили «ореолы» темной материи, окутывающие галактики, они не уверены, как они образовались. Увидев, как гравитационное линзирование, вызванное темной материей, уродует вид отдаленных объектов, Роман поможет нам увидеть, как гало развивалось в течение космического времени.
«Подобное моделирование будет иметь решающее значение для установления связи беспрецедентных исследований крупных галактик от Романа до невидимого каркаса темной материи, определяющего распределение этих галактик», — сказала Сангита Малхотра, астрофизик из Годдарда.
Изучение таких огромных космических структур с помощью других космических телескопов непрактично, потому что нужны сотни лет наблюдений, чтобы собрать достаточно изображений, чтобы увидеть их.
Авторство: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА и А. Юнг
«Роман будет обладать уникальной способностью соответствовать глубине Hubble Ultra Deep Field, но будет охватывать в несколько раз большую площадь неба, чем широкие исследования, такие как исследования CANDELS», — сказал Юнг. «Такое полное представление о ранней Вселенной поможет нам понять, насколько репрезентативны снимки Хаббла и Уэбба о том, какой она была тогда».
Широкий обзор Романа также будет служить дорожной картой, которую Хаббл и Вебб смогут использовать для увеличения интересных областей.
Широкие астрономические исследования Романа смогут составить карту Вселенной в тысячу раз быстрее, чем Хаббл. Это станет возможным благодаря жесткой конструкции обсерватории, высокой скорости поворота и большому полю телескопа. Роман будет быстро двигаться от одной космической цели к другой. Когда будет обнаружена новая цель, вибрации быстро утихнут, поскольку потенциально шаткие структуры, такие как солнечные батареи, зафиксированы на месте.
«Роман будет делать около 100 000 снимков каждый год», — сказал Джеффри Крук, астрофизик-исследователь из Goddard. «Учитывая более широкое поле зрения Романа, даже мощным телескопам, таким как «Хаббл» или «Вебб», понадобится больше времени, чем наша жизнь, чтобы охватить столько неба».
Обеспечивая гигантский, четкий обзор космических экосистем и объединившись с такими обсерваториями, как Хаббл и Вебб, Роман поможет нам разгадать некоторые из самых глубоких тайн астрофизики.
