UPENN: Космический телескоп НАСА Roman будет исследовать историю галактик

Вселенная — это место, где всё постоянно меняется: галактики движутся и меняют форму. Изучая Вселенную, астрономы видят галактики на ранних этапах их развития.

К сожалению, эти изменения длятся миллионы или миллиарды лет, поэтому телескопы могут уловить лишь мгновенные снимки.

Но по этим снимкам можно изучить историю галактик и понять, как возникли скопления звёзд и газа. Космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман сможет найти следы формирования галактик с помощью снимков высокого разрешения ближайших галактик.

Астрономы и космологи, такие как Робин Сандерсон и Адриен Тоб из Школы искусств и наук Пенсильванского университета, разрабатывают набор возможных наблюдений под названием Roman Infrared Nearby Galaxies Survey (RINGS). Эти наблюдения будут возможны благодаря гранту НАСА.

Команда разрабатывает общедоступные инструменты, которые можно будет использовать после запуска Roman и начала записи данных. Исследование RINGS — это предварительная концепция, которая может быть реализована в ходе научной миссии «Романа».

Сандерсон, который будет заместителем главного исследователя RINGS по науке, отмечает, что Roman уникально подходит для этой задачи благодаря своему разрешению, аналогичному разрешению космического телескопа НАСА Hubble, и широкому полю зрения — по крайней мере в 100 раз больше, чем у Hubble.

Галактические археологи

Учёные могут наблюдать только короткие периоды жизни галактик, в результате которых они становятся полностью сформированными. Поэтому сложно отследить процесс их формирования.

Сандерсон говорит, что галактики, как и предки человека, оставляют следы своей эволюции в звёздных структурах. Эти «окаменелости» — древние звёзды, которые хранят историю формирования и развития галактики, включая её химический состав во время образования звёзд.

Эти космические «окаменелости» представляют особый интерес для Сандерсон. Она описывает анализ звёздных структур в галактиках как „раскопки“, когда нужно „отсортировать кости и собрать их обратно“.

С помощью высокого разрешения «Романа» учёные смогут найти галактические окаменелости, исследуя приливные хвосты звёзд. Это позволит понять историю слияния галактик.

Сандерсон хочет собрать эти ископаемые воедино, чтобы заглянуть в прошлое и изучить появление галактик. В этом ей помогает новая методика, которая позволяет прогнозировать вид смоделированных галактик.

Проливая свет на темную материю

RINGS также позволит исследовать тёмную материю — невидимую форму вещества, которая составляет большую часть массы галактики и является одной из самых загадочных субстанций во Вселенной.

Сверхтусклые карликовые галактики особенно полезны для проверки теорий о тёмной материи. В таких галактиках преобладает тёмная материя, поэтому они производят очень мало звёзд. Даже когда звёздообразование всё же происходит, оно сдувает большую часть газа, необходимого для создания следующего поколения звёзд, поэтому такие галактики крайне неэффективны в производстве звёзд. Из-за небольшого количества звёзд сверхтусклые галактики можно рассматривать как сгустки тёмной материи, которые удобно изучать.

Наличие у Романа разрешения для наблюдения за сверхтусклыми галактиками поможет проверить теории о тёмной материи. Эти данные приблизят нас к пониманию того, что составляет большую часть Вселенной.

Тёмная материя невидима, но её примерно в 6 раз больше, чем обычной (5% от всей Вселенной). Сверхтусклые галактики — не единственный способ изучения тёмной материи, также можно исследовать структуры в гало галактик. Однако из-за огромных размеров галактических ореолов наблюдать их современными телескопами сложно.

Учёные могут ориентироваться только на Млечный Путь и Андромеду, потому что это единственные галактики, которые расположены достаточно близко, чтобы мы могли получить измерения большого количества звёзд.

Но благодаря новым возможностям у нас появится ещё 100 или больше таких галактик.

После запуска «Романа» в 2027 году учёные получат новые знания о галактиках. В том числе и о нашей — Млечном Пути. Изучая Вселенную, RINGS будет исследовать похожие на Млечный Путь галактики и поможет понять, как во Вселенной появилась жизнь.

02.09.2024