Космические телескопы обладают рядом преимуществ по сравнению с наземными: они могут работать круглосуточно, что позволяет делать снимки с длительной экспозицией, и им не мешает земная атмосфера. Поэтому запуск таких обсерваторий, несмотря на то, что обходится он чрезвычайно дорого, является одной из приоритетных задач ведущих космических агентств.
Очередная «флагманская миссия», которую НАСА собирается отправить в космос в середине 2020-х годов – ориентировочно к 2025, – после «Джеймса Уэбба», старта которого уже заждались не только ученые, но и все, кто интересуется космосом, носит рабочее имя WFIRST (Инфракрасный телескоп широкого поля). От этого инструмента ожидают большого количества новых открытий.
Большие надежды
Главные задачи, возлагаемые на миссию – это поиск новых экзопланет, исследование вопросов, связанных с гипотетической темной энергией. Предполагается также, что будет действовать гостевая программа для наблюдателей.
В отношении первой задачи, WFIRST продолжит работу своего предшественника телескопа «Кеплер», который сумел открыть более 2600 внесолнечных планет. Аппарат завершил свою плодотворную работу в октябре прошлого года. Предварительные оценки позволяют надеяться, что новый телескоп сможет найти еще до 1400 подобных объектов.
Стоимость проекта на сегодняшний день определяется в 3,25 миллиарда долларов, однако практически не вызывает сомнений его последующее удорожание.
Широкое поле зрения
Основное преимущество WFIRST состоит в том, что, обладая таким же по диаметру зеркалом, как и «Хаббл», работающий с 1990 года и доныне, новая космическая обсерватория будет иметь в 100 раз большее поле. Это даст возможность одновременно охватить съемкой обширную область неба, вследствие чего затраты времени на наблюдения уменьшатся.
Представители НАСА заявляют, что там, где «Хаббл» смог обнаружить считанное количество самых далеких галактик, отстоящих от эпохи Большого взрыва не более чем на 500 миллионов лет, WFIRST способен будет найти сотни таких редких объектов. Они рассчитывают получить с его помощью наиболее ясное изображение Вселенной, какое возможно на сегодняшний день.
Взгляд сквозь пыль
В отличие от заслуженного ветерана «Хаббла», оснащенного набором оборудования для съемки в различных частях спектра, WFIRST будет работать в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти волны хорошо проходят через космическую пыль и позволяют наблюдать космические феномены, недоступные оптическим приборам.
Пыли очень много, например, в плоскости диска нашей галактики Млечный Путь. Из-за нее мы до сих пор практически не видим слабые, неяркие объекты дальнего космоса, расположенные в этой плоскости по лучу зрения. Например, на карте распределения галактик данная область не заполнена. Также плохо изучена центральная область Млечного Пути, плотно заполненная звездами. Телескоп WFIRST должен помочь исследовать ее подробнее.
Микролинзированию – особое внимание
Поскольку значительная часть задач нового проекта связана с поиском слабых объектов, обнаружение событий микролинзирования играет важную роль в программе его работы.
В основе эффекта гравитационного микролинзирования лежит присущее пространству-времени свойство искажаться в присутствии любых тел, пусть даже это окажется маломассивная планета. Эффект имеет место, когда такое тело проходит между наблюдателем и удаленным источником света – звездой или галактикой. Изображение этого источника на короткое время определенным образом меняется в искривленном пространстве и выдает присутствие невидимой «линзы». По характеру изменения можно вычислить ее параметры.
Поиск планет
Крупные планеты, особенно близкорасположенные к звездам, с использованием современных методов найти сравнительно несложно. Иное дело – небольшие тела, похожие на Землю и движущиеся по достаточно удаленным от своего светила орбитам. Микролинзирование – едва ли не единственный метод их детектирования. Между тем именно маленькие планеты наиболее интересны в плане поисков внеземной жизни.
До сих пор события микролинзирования фиксировались редко, ведь происходят они случайно, а ширина обзора мощных телескопов недостаточна для охвата больших участков неба. WFIRST лишен этого недостатка: он сможет делать снимки высокого разрешения на широком поле обзора. Это существенно повысит вероятность обнаружить искомое событие.
Телескоп также будет снабжен коронографом – прибором, позволяющим «вычесть» из снимка наблюдаемую звезду, чтобы в ее свете не терялись тусклые планеты. Таким образом, астрономы получат фотографии далеких экзопланет, увидеть которые рядом со звездой невозможно. Их исследование поможет узнать о распространенности разных типов планет, а также прояснит вопрос об уникальности Солнечной системы.
К решению космологических загадок
Миссия WFIRST призвана также вести мониторинг расширения Вселенной. Для этого она будет пристально наблюдать за сверхновыми в далеких галактиках. Ускоренное расширение современная стандартная космология связывает с действием в масштабах Вселенной некоего фактора, условно именуемого «темной энергией».
Уточнение параметров расширения, как надеются ученые, прольет свет на этот «темный» вопрос. И здесь тоже ключевую роль должно сыграть широкое поле обзора, которое будет иметь телескоп.
Время и деньги
Миссия к настоящему моменту все еще находится на стадии планирования. До заявленных сроков старта миссии (середину 2020-х годов) времени осталось не так много, и неясно, сумеют ли разработчики уложиться в заявленные сроки. Бюджет ее, судя по всему, еще будет расти. Не исключено, что конструкцию придется упрощать, чтобы снизить растущие затраты.
Если же трудности будут преодолены и проект WFIRST, с которым связано так много надежд, состоится, надо ожидать, что научные результаты его работы окупят затраты на реализацию миссии.