Расширение Вселенной и секреты темной энергии. Новый космический телескоп поможет сделать важные открытия (видео)

Новый космический телескоп NASA Nancy Grace Roman (RST) позволит увидеть тысячи взрывающихся звезд, называемых сверхновыми, на огромных отрезках времени и пространства. Используя эти наблюдения, астрономы стремятся разгадать несколько космических загадок для понимания далекого прошлого и туманного настоящего Вселенной, сообщает Phys

Обзор сверхновых, проведенный RST, поможет прояснить противоречивые изменения скорости расширения Вселенной в настоящее время и даже предоставит новый способ исследовать распределение темной материи, которое можно обнаружить только через ее гравитационные эффекты. Одна из основных научных целей телескопа заключается в использовании сверхновых, чтобы помочь определить природу темной энергии — необъяснимого космического давления, ускоряющего расширение Вселенной.

"Темная энергия составляет большую часть космоса, но мы на самом деле не знаем, что это такое", — говорит Джейсон Роудс, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии. "Nancy Grace Roman Space Telescope мог бы произвести революцию в нашем понимании Вселенной, а темная энергия лишь одна из многих тем, которые предстоит изучить".

RST будет использовать несколько методов для исследования темной энергии. Один из них предполагает поиск взрывающейся звезды особого типа, называемой сверхновой типа Ia.

Многие сверхновые возникают, когда у массивных звезд заканчивается топливо, они быстро коллапсируют под собственным весом, а затем взрываются из-за сильных ударных волн, которые выходят из их недр. Эти сверхновые звезды возникают примерно раз в 50 лет в нашей галактике Млечный Путь. Но есть доказательства, что сверхновые типа Ia возникают из некоторых двойных звездных систем, в которых есть по крайней мере один белый карлик. Сверхновые типа Ia встречаются гораздо реже, примерно раз в 500 лет в Млечном Пути.

В некоторых случаях белый карлик может забирать вещество у своего "напарника". В конечном итоге это вызывает неконтролируемую реакцию, которая взрывает карлика, когда он достигает определенной точки, где он набирает такую ​​массу, что становится нестабильным. Астрономы также нашли доказательства, подтверждающие другой сценарий, в котором участвуют два белых карлика, которые движутся по спирали, пока не сольются воедино. Если их совокупная масса достаточно высока, что приводит к нестабильности, тоже может появится сверхновая типа Ia.

Сверхновые типа Ia излучают определенное количество света, что позволяет ученым определять расстояние до них с помощью простой формулы. Из-за этого астрономы могут определить, как далеко находятся сверхновые, просто измерив, насколько яркими они кажутся.

Астрономы также будут использовать RST для изучения света этих сверхновых, чтобы узнать, как быстро они удаляются от нас. Сравнивая скорость их удаления на разных расстояниях, ученые проследят космическое расширение с течением времени. Это поможет понять, изменялась ли темная энергия на протяжении всей истории Вселенной и как это происходило.

"В конце 1990-х годов ученые обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется с использованием десятков сверхновых типа Ia", — говорит Дэниел Сколник, доцент кафедры физики в Университете Дьюка в Дареме, Северная Каролина, США. "Nancy Grace Roman Space Telescope найдет тысячи таких звезд и гораздо дальше, чем большинство из тех, что мы видели до сих пор".

RST подробно изучит влияние темной энергии на протяжении более чем половины истории Вселенной, когда ей было от четырех до 12 миллиардов лет. Это поможет ученым приблизиться к большему пониманию темной энергии.

Наблюдения RST за сверхновой типа Ia могут помочь астрономам изучить еще одну загадку — насколько быстро Вселенная расширяется в настоящее время.

Прогнозы, основанные на данных о ранней Вселенной примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, показывают, что космос в настоящее время должен расширяться со скоростью около 67 километров в секунду на каждый мегапарсек расстояния (мегапарсек — это примерно 3,26 миллиона световых лет). Но современные измерения Вселенной показывают более быстрое расширение, примерно от 70 до 76 километров в секунду на мегапарсек.

RST поможет понять почему происходят такие различия в измерениях, исследуя различные потенциальные источники этих расхождений.

Телескоп должен показать, как свойства сверхновых типа Ia меняются с возрастом, поскольку он позволит увидеть их на обширном отрезке космической истории.

Ученые также надеются узнать, как темная материя сгруппирована по всей Вселенной. Получение дополнительных сведений о материи, из которой состоит космос, поможет ученым усовершенствовать свою теоретическую модель развития Вселенной.

Изучая поведение темной энергии в космической истории, обращая внимание на то, как Вселенная расширяется сегодня, и предоставляя больше информации о загадочной темной материи, новый космический телескоп предоставит очень много данных астрономам, стремящимся решить эти и другие задачи.

Nancy Grace Roman Space Telescope — широкодиапазонная инфракрасная обсерватория NASA, которая начнет свою работу в 2025 году. Телескоп назван в честь Нэнси Роман, одной из первых женщин-руководителей в NASA. В 2020 году было изготовлено главное 2,4-метровое зеркало телескопа. Оно имеет тот же размер, что и у телескопа Хаббл, но весит на четверть меньше — 186 кг.

Нэнси Грейс Роман — американский астроном, одна из первых женщин-руководителей в NASA. Известна как "мать Хаббла" за ее роль в планировании космического телескопа Хаббл.

Напоминаем, что телескоп Хаббл нашел источники таинственных быстрых радиовсплесков, а космический телескоп Джейсма Уэбба может изменить наши представления о космосе.