NASA выделило 386 часов телескопу Roman для создания одной из самых глубоких карт ранней Вселенной

Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман проведёт масштабное исследование ранней Вселенной, на которое выделено более 386 часов наблюдательного времени. Проект Roman eXtreme Deep Field позволит получить чрезвычайно глубокие изображения участка неба, площадь которого примерно в 140 раз превышает наиболее подробно исследованную область знаменитого глубокого поля телескопа «Хаббл». Астрономы рассчитывают обнаружить множество далёких галактик, изучить формирование первых крупных космических структур и выяснить, как в молодой Вселенной возникали сверхмассивные чёрные дыры.

Программу возглавит профессор физики и астрономии Хаоцзин Ян из Университета Миссури. В международную команду вошли 130 исследователей из 62 научных организаций, включая NASA, Калифорнийский технологический институт, Принстонский и Гарвардский университеты. О подробностях проекта университет сообщил 15 октября 2026 года.

Телескоп имени Нэнси Грейс Роман был запущен 30 августа 2026 года с космодрома имени Кеннеди во Флориде при помощи ракеты Falcon Heavy. Сейчас обсерватория проходит этап подготовки к научным наблюдениям, которые должны начаться в 2027 году. Roman eXtreme Deep Field, или RXDF, станет одной из крупных программ, рассчитанных на первые годы работы телескопа.

Главная задача проекта заключается в изучении чрезвычайно далёких и слабых объектов. Из-за конечной скорости света астрономы видят далёкие галактики такими, какими они были миллиарды лет назад. Поэтому наблюдения наиболее удалённых объектов позволяют исследовать эпоху, когда Вселенная была значительно моложе, а первые галактики только формировались и начинали объединяться в более крупные структуры.

Для получения таких изображений используется метод глубокого поля. Телескоп многократно наблюдает один участок неба, постепенно собирая свет от объектов, которые слишком тусклы для обнаружения при короткой экспозиции. Чем дольше продолжается накопление данных, тем более слабые и далёкие источники удаётся зарегистрировать.

Один из наиболее известных примеров — Hubble eXtreme Deep Field, опубликованный в 2012 году. Для его создания астрономы объединили наблюдения, проводившиеся телескопом «Хаббл» на протяжении десяти лет. Несмотря на небольшую площадь исследованного участка неба, полученное изображение содержит около 5500 галактик, включая объекты, существовавшие на ранних этапах истории Вселенной.

Новый телескоп Roman предназначен для наблюдения значительно более широких областей неба. Его основной научный инструмент Wide Field Instrument представляет собой инфракрасную камеру с разрешением около 300 мегапикселей. Благодаря большому полю зрения он способен одновременно охватывать участок неба, для изучения которого телескопам «Хаббл» или «Джеймс Уэбб» потребовалось бы множество отдельных наблюдений.

В рамках RXDF учёные планируют получить изображения общей области площадью около 1243 квадратных угловых минут. При этом наиболее глубокая съёмка охватит примерно 679 квадратных угловых минут. Именно эта центральная область приблизительно в 140 раз больше участка, который был исследован с максимальной глубиной в программе Hubble eXtreme Deep Field.

Наблюдения будут проводиться в семи спектральных диапазонах, охватывающих видимый и ближний инфракрасный свет. Для пяти из них расчётная предельная звёздная величина составит около 30 по системе AB. Такая чувствительность позволит обнаруживать исключительно слабые источники излучения на большой площади неба.

Из общего бюджета программы в 386,41 часа примерно 376 часов непосредственно отведены на научные наблюдения. При этом съёмка не будет продолжаться непрерывно в течение шестнадцати суток. Исследователи намерены распределить её между несколькими этапами, чтобы отслеживать изменения объектов на протяжении длительного времени.

План предусматривает три основные серии наблюдений с интервалами приблизительно в один год. Каждая серия будет дополнительно разделена на три периода, между которыми пройдёт около десяти дней. Благодаря этому астрономы смогут изучать не только далёкие галактики, но и временные изменения яркости различных космических источников.

Одной из важнейших задач станет исследование галактик, существовавших в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Телескоп «Джеймс Уэбб» уже обнаружил ряд необычайно ярких и развитых галактик, которые существовали в ранней Вселенной. Эти результаты поставили перед астрофизиками вопрос о том, насколько быстро происходило образование звёзд и формирование первых галактических систем.

Однако многие глубокие наблюдения «Уэбба» охватывают сравнительно небольшие области неба. Из-за этого трудно определить, насколько распространены обнаруженные необычные галактики и представляют ли они типичные объекты своей эпохи. Roman позволит исследовать гораздо больший объём пространства и получить более представительную выборку.

Учёные рассчитывают выяснить, как менялась численность галактик различной яркости, насколько активно в них образовывались звёзды и когда начали возникать первые крупные скопления вещества. Эти данные особенно важны для понимания эпохи реионизации, когда излучение молодых звёзд и галактик постепенно изменяло состояние межгалактического водорода.

Другим направлением станет изучение роста сверхмассивных чёрных дыр. Наблюдения показывают, что некоторые из них достигли огромных масс уже в ранней Вселенной, хотя точные механизмы столь быстрого роста остаются предметом исследований. RXDF позволит искать слабые активные галактические ядра и оценивать, насколько часто молодые галактики содержали растущие чёрные дыры.

Особое внимание будет уделено загадочным объектам, получившим название little red dots — «маленькие красные точки». Их обнаружили на изображениях телескопа «Джеймс Уэбб», однако природа этих источников пока окончательно не установлена. Предполагается, что по крайней мере часть из них связана с активными чёрными дырами, скрытыми плотным газом.

Благодаря широкому полю зрения Roman сможет найти дополнительные объекты этого типа и помочь определить их распространённость в ранней Вселенной. Это позволит исследователям проверить различные объяснения необычных спектральных и фотометрических свойств таких источников.

Кроме того, многократные наблюдения одного участка неба дадут возможность искать чрезвычайно далёкие сверхновые. Такие вспышки могут рассказать о последних этапах эволюции ранних массивных звёзд, а также помочь изучить условия, в которых происходило формирование первых поколений светил.

Для проекта выбран участок неба вблизи северного полюса эклиптики, входящий в область глубоких наблюдений европейского телескопа «Евклид». Часть этого района также изучается телескопом «Джеймс Уэбб» в рамках программы NEXUS. Совместное использование данных разных обсерваторий позволит получать более полные сведения о расстояниях до галактик, их строении и физических свойствах.

По словам руководителя проекта Хаоцзин Яна, история глубоких наблюдений показывает, что наиболее значительные открытия нередко оказываются неожиданными и не входят в первоначальные планы исследователей. Поэтому данные RXDF будут представлять интерес не только для изучения ранних галактик, но и для многих других направлений современной астрофизики.

Программа пока находится на этапе подготовки и не принесла новых наблюдательных результатов. Однако утверждённое время работы телескопа и выбранная стратегия съёмки создают основу для одного из самых масштабных исследований ранней Вселенной. Объединение высокой чувствительности и большого поля зрения должно помочь астрономам перейти от изучения отдельных необычных галактик к систематическому исследованию их населения и эволюции.