NASA готовит крупнейшее исследование центра Млечного Пути
Астрономы готовят основу для одной из самых масштабных миссий по изучению центра Млечного Пути. Космический телескоп NASA Нэнси Грейс Роман, запуск которого намечен не ранее сентября 2026 года, станет первым аппаратом, для которого исследование галактического балджа — плотной области вокруг центра нашей галактики — станет одной из ключевых научных задач. Этот регион уже десятилетиями изучается с помощью наземных и космических обсерваторий, включая телескопы NASA Хаббл и Джеймс Уэбб, однако телескоп Роман сможет проводить наблюдения с гораздо большей скоростью и охватывать значительно большую область неба.
Галактический балдж содержит огромное количество звезд, планет и свободно движущихся объектов. Благодаря широкому полю зрения телескоп Роман сможет регулярно наблюдать миллионы звезд и обнаружить тысячи новых экзопланет. Для подготовки к этой миссии астрономы решили заранее использовать телескоп Хаббл, чтобы исследовать те же участки балджа, которые позднее попадут в основную программу Galactic Bulge Time-Domain Survey телескопа Роман. Сравнение архивных снимков Хаббла с будущими данными телескопа Роман позволит ученым точнее интерпретировать происходящие в этом регионе события.
Руководитель проекта Шон Терри из Университета Мэриленда и Центра космических полетов имени Годдарда NASA заявил, что одной из главных задач обзора Хаббла стало покрытие максимально возможной площади неба. По словам исследователей, это особенно важно для изучения микролинзирования — эффекта гравитационного искривления света, возникающего, когда массивный объект проходит между наблюдателем и далекой звездой.
Подобные события происходят в гораздо меньших масштабах, чем классическое гравитационное линзирование галактик и скоплений галактик. В случае микролинзирования роль линзы играют отдельные звезды, планеты, нейтронные звезды или даже черные дыры. Именно этот метод позволит телескопу Роман обнаружить сотни так называемых «планет-изгоев», которые были выброшены из своих звездных систем. Кроме того, миссия сможет найти ранее неизвестные одиночные нейтронные звезды и черные дыры с массой, сравнимой с массой Солнца.
Программа Galactic Bulge Time-Domain Survey будет состоять из шести наблюдательных сезонов продолжительностью по 72 дня. В течение каждого сезона телескоп Роман будет делать снимок выбранной области балджа каждые 12 минут. Общая площадь наблюдений составит около 1,7 квадратного градуса — это примерно соответствует площади восьми с половиной полных лун на небе.
Соавтор исследования Джей Андерсон из Научного института космического телескопа в Балтиморе отметил, что метод микролинзирования позволит провести практически полную перепись объектов массой вплоть до Марса, расположенных между Землей и звездами галактического центра. При этом ученые смогут фиксировать объекты независимо от их природы.
Одной из главных проблем подобных наблюдений является сложность определения источника света во время события микролинзирования. Когда яркая звезда-линза выстраивается на одной линии со звездой в балдже, астрономам трудно понять, какой свет принадлежит какому объекту. Именно поэтому особое значение имеет предварительное картографирование региона. Если источники света удается идентифицировать заранее, анализ будущих событий становится намного точнее.
Для получения таких предварительных данных весной 2025 года Хаббл начал масштабный обзор тех же областей, которые позднее будет наблюдать телескоп Роман. Эта программа по своим размерам превзошла два предыдущих обзора Хаббла, каждый из которых охватывал около половины квадратного градуса и в итоге привел к созданию крупнейшей мозаики галактики Андромеды, на сбор которой ушло более десяти лет.
Андерсон объяснил, что основная цель этих наблюдений заключается в идентификации объектов еще до того, как они станут участниками событий микролинзирования. Когда через несколько лет телескоп Роман зафиксирует подобное событие, исследователи смогут обратиться к архивным снимкам Хаббла и определить характеристики обеих звезд, участвовавших в процессе.
Данные Хаббла также помогут точнее определять массы звезд и их планет. Само событие микролинзирования позволяет измерить лишь отношение масс звезды и планеты, однако наличие предварительных и последующих наблюдений дает возможность вычислить индивидуальные массы объектов. Такой подход уже применялся Хабблом для измерения массы звезд и экзопланет в Млечном Пути.
По словам Терри, благодаря этим данным ученые смогут не просто оценивать соотношение масс, а с высокой уверенностью определять, например, что перед ними находится планета массой Сатурна, обращающаяся вокруг звезды массой 0,8 солнечной. Это делает результаты наблюдений значительно более надежными.
Помимо поиска экзопланет, масштабный обзор Хаббла позволит выявить области межзвездного поглощения — плотные облака пыли и газа, которые рассеивают и блокируют свет звезд. На основе этих данных астрономы смогут составить подробные карты участков галактического центра, где наблюдения затруднены или невозможны.
Наблюдения Хаббла уже стали основой для создания нового гигантского каталога звезд. По оценкам исследователей, текущий обзор позволит зарегистрировать от 20 до 30 миллионов точечных источников света. После завершения миссии телескоп Роман этот каталог может увеличиться до 200–300 миллионов объектов. Кроме того, телескоп Роман создаст одни из самых глубоких изображений неба, когда-либо полученных для отдельных участков космоса.