Розширення Всесвіту і секрети темної енергії. Новий космічний телескоп допоможе зробити важливі відкриття (відео)

Новий космічний телескоп NASA Nancy Grace Roman (RST) дозволить побачити тисячі вибухів зірок, названих надновими, на величезних відрізках часу і простору. Використовуючи ці спостереження, астрономи прагнуть розгадати кілька космічних загадок для розуміння давньої давнини і туманного справжнього Всесвіту, повідомляє Phys.

Огляд наднових, проведений RST, допоможе прояснити суперечливі зміни швидкості розширення Всесвіту наразі і навіть надасть новий спосіб досліджувати розподіл темної матерії, яку можна виявити тільки через її гравітаційні ефекти. Одна з основних наукових цілей телескопа полягає у використанні наднових, щоб допомогти визначити природу темної енергії — нез'ясовного космічного тиску, що прискорює розширення Всесвіту.

"Темна енергія становить більшу частину космосу, але ми насправді не знаємо, що це таке", — говорить Джейсон Роудс, старший науковий співробітник Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії. "Nancy Grace Roman Space Telescope міг би зробити революцію в нашому розумінні Всесвіту, а темна енергія лише одна з багатьох тем, які належить вивчити".

RST буде використовувати різні способи для дослідження темної енергії. Один з них передбачає пошук вибуху зірки особливого типу, названої надновою типу Ia.

Багато наднових виникають, коли в масивних зірок закінчується паливо, вони швидко колапсують під власною вагою, а потім вибухають через сильні ударні хвилі, які виходять з їхніх надр. Ці наднові зірки виникають приблизно раз на 50 років у нашій галактиці Чумацький Шлях. Але є докази, що наднові типу Ia виникають з деяких подвійних зоряних систем, у яких є принаймні один білий карлик. Наднові типу Ia зустрічаються набагато рідше, приблизно раз на 500 років у Чумацькому Шляху.

У деяких випадках білий карлик може забирати речовину у свого "напарника". Зрештою це викликає неконтрольовану реакцію, яка підриває карлика, коли він досягає певної точки, де він набирає таку масу, що стає нестабільним. Астрономи також знайшли докази, що підтверджують інший сценарій, у якому беруть участь два білих карлики, які рухаються по спіралі, поки не зіллються воєдино. Якщо їхня сукупна маса досить висока, що призводить до нестабільності, теж може з'явитися наднова типу Ia.

Наднові типу Ia випромінюють певну кількість світла, що дозволяє вченим визначати відстань до них за допомогою простої формули. Через це астрономи можуть визначити, як далеко розташовані наднові, просто вимірявши, наскільки яскравими вони здаються.

Астрономи також будуть використовувати RST для вивчення світла цих наднових, щоб дізнатися, як швидко вони віддаляються від нас. Порівнюючи швидкість їх видалення на різних відстанях, учені простежать космічне розширення з плином часу. Це допоможе зрозуміти, чи змінювалася темна енергія протягом усієї історії Всесвіту і як це відбувалося.

"У кінці 1990-х років учені виявили, що розширення Всесвіту прискорюється з використанням десятків наднових типу Ia", — говорить Деніел Сколнік, доцент кафедри фізики в Університеті Дюка в Даремі, Північна Кароліна, США. "Nancy Grace Roman Space Telescope знайде тисячі таких зірок і набагато далі, ніж більшість з тих, що ми бачили досі".

RST детально вивчить вплив темної енергії протягом понад половини історії Всесвіту, коли йому було від чотирьох до 12 мільярдів років. Це допоможе вченим наблизитися до більшого розуміння темної енергії.

Спостереження RST за надновою типу Ia можуть допомогти астрономам вивчити ще одну загадку — наскільки швидко Всесвіт розширюється наразі.

Прогнози, засновані на даних про ранній Всесвіт приблизно через 380 000 років після Великого вибуху, показують, що космос наразі повинен розширюватися зі швидкістю близько 67 кілометрів на секунду на кожен мегапарсек відстані (мегапарсек — це приблизно 3,26 мільйони світлових років). Але сучасні виміри Всесвіту показують більш швидке розширення, приблизно від 70 до 76 кілометрів на секунду на мегапарсек.

RST допоможе зрозуміти, чому відбуваються такі відмінності у вимірах, досліджуючи різні потенційні джерела цих розбіжностей.

Телескоп повинен показати, як властивості наднових типу Ia змінюються з віком, оскільки він дозволить побачити їх на великому відрізку космічної історії.

Учені також сподіваються дізнатися, як темна матерія згрупована по всьому Всесвіті. Отримання додаткових відомостей про матерію, з якої складається космос, допоможе вченим удосконалити свою теоретичну модель розвитку Всесвіту.

Вивчаючи поведінку темної енергії в космічній історії, звертаючи увагу на те, як Всесвіт розширюється сьогодні, і надаючи більше інформації про загадкову темну матерію, новий космічний телескоп надасть дуже багато даних астрономам, які прагнуть вирішити ці та інші завдання.

Nancy Grace Roman Space Telescope — широкодіапазонна інфрачервона обсерваторія NASA, яка почне свою роботу у 2025 році. Телескоп названий на честь Ненсі Роман, однієї з перших жінок-керівників NASA. У 2020 році було виготовлено головне 2,4-метрове дзеркало телескопа. Воно має той же розмір, що і в телескопа Хаббл, але важить на чверть менше — 186 кг.

Ненсі Грейс Роман — американська астрономка, одна з перших жінок-керівників NASA. Відома як "мати Хаббла" за її роль у плануванні космічного телескопа Хаббл.

Нагадуємо, що телескоп Хаббл знайшов джерела таємничих швидких радіовикидів, а космічний телескоп Джейсма Вебба може змінити наші уявлення про космос.