Новый космический телескоп NASA будет в 100 раз эффективнее «Хаббла»

Новая космическая обсерватория WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope, «Широкодиапазонный инфракрасный телескоп») аэрокосмического агентства NASA сможет обнаружить до 1400 новых экзопланет, часть из которых по массе может быть сопоставима с Землей, говорится в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal Supplement Series. Опираясь на наследие предыдущих миссий, новый телескоп сможет ответить на некоторые фундаментальные вопросы, касающиеся природы нашей Вселенной и, возможно, внесет существенный вклад в поиск внеземной жизни, считают ученые.

Изначальная концепция телескопа была предложена еще в 2011 году. С тех пор дизайн, как и характеристики аппарата множество раз изменяли, пока в конечном итоге аэрокосмическое агентство NASA не дало зеленый свет на разработку новой космической обсерватории в феврале 2016 года. В мае 2018 года проект прошел важную техническую экспертную оценку и вошел в фазу проектирования. Бюджет проекта, по крайней мере на бумаге, составляет 3,2 миллиарда долларов. Запуск аппарата планируется осуществить где-то в середине 2020-х годов. Но, если учитывать историю предыдущих разработок амбициозных проектов NASA, вполне возможно, что бюджет проекта выльется далеко за установленные рамки. А если аппарат сможет отправиться в космос в запланированные сроки, то это станет настоящим чудом – мы все прекрасно помним многострадальный космический телескопа «Джеймс Уэбб», который все никак не достроят, но обещают это сделать в 2021 году.

В любом случае, WFIRST планируется отправить в космос уже после «Джеймса Уэбба». Авторы статьи Astrophysical Journal Supplement Series отмечают, что перед ним будут ставиться две основные задачи. Во-первых, новая космическая обсерватория будет проводить детальное наблюдение за космосом, пытаясь выяснить природу темной энергии – по мнению астрономов, неизменной энергетической плотности, равномерно заполняющая пространство Вселенной и отвечающей за ее расширением. Во-вторых, аппарат будет заниматься поиском новых экзопланет, которые могут находиться существенно дальше от своих родных звезд, по сравнению с теми мирами, которые были обнаружены к настоящему моменту. В этом планете WFIRST продолжит работу другой космической обсерватории – телескопа «Кеплер», который спустя 9 лет исследований Вселенной ушел на покой в октябре 2018 года, когда у него полностью закончилось топливо.

    «Кеплер» занимался поиском экзопланет, расположенных от своих родных звезд в радиусе, не превышающем расстояние между Землей и Солнцем. WFIRST продолжит его работу, но будет искать планеты, которые дальше удалены от своих светил», — комментирует ведущий автор исследования Мэтью Пенни, ученый кафедры астрономии Университета штата Огайо (США).

Новые миры WFIRST будет искать с помощью метода гравитационного микролинзирования, наблюдая за изменяющимся под воздействием очень мощных источников гравитации (галактик, скоплений галактик, скоплений темной материи) направлением распространения электромагнитного излучения (света), подобно тому, как обычная линза изменяет направление светового луча. Для этого он будет использовать 288-мегапиксельную многоспектральную камеру инфракрасного диапазона, четкость изображений с которой будет близка к фотографиям телескопа «Хаббл».

С помощью анализа волн света от фонового источника (экзопланеты), расположенного за гравитационной линзой, астрономы смогут определять массу объекта, а также его удаленность от своей родной звезды. Гравитационные линзы представляют собой довольно редкое явление, поэтому в течение очень продолжительных периодов времени WFIRST будет следить сразу за 100 миллионами звезд в самом сердце Млечного Пути. За одно наблюдение камера аппарата сможет покрывать около 2 квадратных градусов неба, что позволит сканировать нашу галактику более чем 100 раз быстрее «Хаббла».

    «Может показаться, что это очень маленькая часть неба, но на самом деле это выходит далеко за пределы возможностей других космических телескопов. Такая эффективность WFIRST будет полагаться на две основные способности телескопа: возможности проведения наблюдений в широком диапазоне, а также способности проводить наблюдения в высоком разрешении. Именно это позволит ему быстро находить новые экзопланеты с помощью эффекта микролинзирования. Тот же «Хаббл» и даже новый «Джеймс Уэбб» не так эффективны», — комментирует Пенни.

По словам авторов нового исследования, их работа предлагает наиболее детальную оценку тех возможностей и открытий, которые нам следует ждать от нового телескопа WFIRST. Для этого ученые использовали компьютерные модели, в которых были учтены очень многие факторы и возможности, включая те, что были предложены в более ранних концептах аппарата.

С момента открытия первой экзопаленты астрономы подтвердили существование как минимум 3917 миров за пределами Солнечной системы. В новом исследовании говорится, что WFIRST сможет увеличить это число еще 1400 миров. Более того, по прогнозам исследователей, около 100 из новых обнаруженных миров будут обладать некоторыми характеристиками, которые позволят внести их в список так называемых землеподобных экзопланет.

По мнению ученых, поиск и исследование новых миров с помощью метода микролинзирования позволит понять насколько часто представлены во Вселенной те или иные типы экзопланет. Используя эту информацию, астрономы смогут лучше разобраться в том, насколько редко встречаются планетарные системы, похожие на нашу. А это в свою очередь позволит более точно оценить перспективы открытия внеземной жизни.