Детальніше про телескоп Roman та місію
NASA офіційно назвало свого наступного приймача "Хаббла". Раніше
Roman Space Telescope повинен бути запущений всередині 2020-х років в якості наступника старіючого «Хаббла». Незважаючи на те, що вони оснащені дзеркалом однакового розміру - шириною 2,4 м, новий телескоп використовує ширококутний інструмент для дослідження ділянки неба, який в 100 разів більше, ніж той, який здатний охопити Хаббл.
При спостереженні за всесвіту в інфрачервономудіапазоні, у Roman Space Telescope буде кілька основних цілей. Перша полягає в пошуку і вивченні екзопланет з використанням спектроскопії та експериментального інструменту для коронографа, для отримання високої контрастності зображень цих світів.
Він також досліджує темну енергію, таємничусилу, яка, здається, викликає прискорення розширення Всесвіту. Roman Space Telescope також може допомогти вивчити темну матерію і ряд інших астрофізичних питань.
Що буде вивчати телескоп?
Японські та американські вчені підрахували, щокосмічний телескоп НАСА Nancy Grace Roman знайде близько 10 гарячих юпітерів та 30 коричневих карликів ближче до центру галактики, використовуючи ефект гравітаційного лінзування.
Насамперед телескоп буде використовуватиметод гравітаційного мікролінзування. Суть методу полягає в наступному: коли масивний об'єкт, такий як зірка, проходить перед більш далекою зіркою (стосовно телескопа), світло від далекої зірки буде переломлюватися.
В результаті ближчий об'єкт діє якприродна лінза, збільшуючи світло від зірки заднього плану. Планети, що обертаються навколо зірки-лінзи, можуть виробляти аналогічний ефект в меншому масштабі, тому астрономи прагнуть виявити їх, аналізуючи світло від більш далекої зірки.
Оскільки метод допомагає виявити навітьневеликі планети, з широким діапазоном орбіт, вчені очікують, що огляд нового телескопа відкриє аналоги майже кожної планети в нашій Сонячній системі. А також більш екзотичні світи - планети-гіганти на крихітних орбітах, відомі як гарячі юпітери, і так звані «не відбулися зірки» - коричневі карлики.
коричневі карлики
Коричневі карлики - субзіркові об'єкти (з масами в діапазоні від 0,012 до 0,0767 маси Сонця, або, відповідно, від 12,57 до 80,35 маси Юпітера).
Як і в зірках, у них йдуть термоядерні реакціїядерного синтезу на ядрах легких елементів (дейтерію, літію, берилію, бору), але, на відміну від зірок головної послідовності, внесок в тепловиділення таких зірок ядерної реакції злиття ядер водню (протонів) незначний.
У коричневих карликів, на відміну від зірок головноїпослідовності, також відсутні кульові шари променевого переносу енергії - теплоперенос в них здійснюється тільки за рахунок турбулентної конвекції, що обумовлює однорідність їх хімічного складу по глибині.
Коричневий карлик (менший об'єкт), що обертаєтьсянавколо зірки Gliese 229, яка розташована в сузір'ї Зайця приблизно в 19 світлових роках від Землі. Коричневий карлик Gliese 229B має масу від 20 до 75 мас Юпітера.
Один з механізмів походження коричневихкарликів схожий з планетарним. Коричневий карлик формується в протопланетному диску на його околиці. На наступному етапі їхнього життя вони під впливом оточуючих зірок викидаються в навколишній простір їх батьківської зірки і утворюють велику популяцію самостійних об'єктів.
Як і звичайні зірки, коричневі карлики можутьутворюватися незалежно від інших об'єктів. Вони можуть формуватися окремо або в безпосередній близькості від інших зірок. У 2015 році була вивчена група коричневих карликів, які перебувають в процесі формування, і деякі з них демонстрували такі ж джети, що і більш масивні зірки, що знаходяться в процесі формування.
На відміну від зірок головної послідовності,мінімальна температура поверхні яких становить близько 4000 К, температура коричневих карликів лежить в проміжку від 300 до 3000 К. На відміну від зірок, які самі себе розігрівають за рахунок йде всередині них термоядерного синтезу, коричневі карлики протягом свого життя постійно охолоджуються, при цьому чим крупніше карлик, тим повільніше він остигає.
Властивості коричневих карликів, перехідних міжпланетами і зірками по масам, викликають особливий інтерес астрономів. Рік по тому після відкриття першого об'єкту цього класу в атмосферах коричневих карликів були виявлені погодні явища. З'ясувалося, що коричневі карлики також можуть мати власні супутники.
Гарячі юпітери
Гарячі юпітери - клас екзопланет з масоюпорядку маси Юпітера (1,9⋅1027 кг). На відміну від Юпітера, який знаходиться на відстані 5 а.о. від Сонця, типовий гарячий Юпітер знаходиться на відстані близько 0,05 а.о. від зірки, тобто на один порядок ближче, ніж Меркурій від Сонця і на два порядки ближче, ніж Юпітер.
Гарячі юпітери свого часу займалиістотну частку списку відкритих екзопланет, тому що їх найпростіше виявити, оскільки вони вносять помітні короткоперіодичні обурення в рух зірки, які можуть бути виявлені зі зміщення ліній спектра.
Крім того, досить велика ймовірність проходження планети перед диском зірки, що дозволяє оцінити розмір планети зменшення світності зірки.
Художнє зображення гарячої екстрасолнечной планети XO-1 b
Характеристики:
- Нагрівання поверхні до температури 1000-1500 К(А іноді і майже до 3000 К), обумовлене близьким розташуванням до зірки, викликає додаткове теплове розширення, так що радіуси подібних планет більше, ніж у аналогічних, але розташованих на більшій відстані від батьківської зірки.
- Ексцентриситет орбіти зазвичай близький до нуля, оскільки зменшується через дії приливних сил.
Вважається, що біля самої зірки недостатньоматеріалу для утворення планет. Всі планети цього типу утворилися в зовнішній частині системи, а потім мігрували до центру через гальмування в газопиловій диску.
Існує також підклас гарячих юпітерів, що називається короткоперіодичними гарячими юпітерами. Вони є «гарячі-гарячі» юпітери, тобто найбільш близькі до зір гарячі юпітери.
Період обертання таких планет навколо зіркистановить 1-2 дня, а температура може часто сягає 2000 ° C (при цьому температура поверхні самої зірки часто лише в 2-3 рази більше температури поверхні планети). Найбільш гарячим короткоперіодичних гарячим Юпітером (а також найгарячішою відомої екзопланетою) є планета WASP-33 b.
При дуже малій відстані до зірки і не дужевеликій масі планети (менше 2 мас Юпітера) планета не утримується своєю гравітацією від розігріву, що призводить до її сильному термічному розширенню і падіння щільності до екстремально низьких значень. Така планета швидше являє собою газова хмара, ніж повноцінну планету і називається пухкої планетою.
екзопланети
Екзопланета - планета, що знаходиться поза Сонячноюсистеми. Довгий час завдання виявлення планет біля інших зірок залишалося невирішеним, оскільки планети надзвичайно малі і тьмяні в порівнянні зі зірками, а самі зірки знаходяться далеко від Сонця (найближча — на відстані 4,24 світлових років). Перші екзопланети були виявлені наприкінці 1980-х років.
Зараз такі планети стали відкривати завдякиудосконаленим науковим методам, найчастіше межі їхніх можливостей. Станом на 6 січня 2021 року достовірно підтверджено існування 4396 екзопланет у 3242 планетних системах, з яких у 720 є більше однієї планети.
Кількість надійних кандидатів в екзопланетизначно більше. Так, за проектом «Кеплер» на січень 2020 року значилося ще 2420 кандидатів, а за проектом «TESS» на січень 2020 року - 1082 кандидата, проте для отримання ними статусу підтверджених планет потрібно їх повторна реєстрація за допомогою наземних телескопів.
Загальна кількість екзопланет у галактиці ЧумацькийШлях оцінюється не менше ніж у 100 мільярдів, з яких від 5 до 20 мільярдів, можливо, є землеподібними. Також, згідно з поточними оцінками, близько 34% сонцеподібних зірок мають у населеній зоні планети, які можна порівняти із Землею.
Загальна кількість планет поза Сонячною системою,нагадують Землю і виявлених за станом на серпень 2016 року, становить 216. У кінці жовтня 2020 року вчені підрахували загальну кількість можливо населених екзопланет в галактиці Чумацький шлях, їх число становить близько 300 мільйонів.
Переважна більшість відкритих екзопланетвиявлено з використанням різних непрямих методик детектування, а не візуального спостереження. Більшість відомих екзопланет - газові гіганти і більше схожі на Юпітер, ніж на Землю. Це пояснюється обмеженістю методів виявлення (легше виявити короткоперіодічние масивні планети).
Анімація хронології відкриття екзопланет.Колір точки означає метод відкриття. Горизонтальна вісь - розмір велика піввісь. Вертикальна вісь - маса. Для порівняння білим кольором позначені планети сонячної системи
Згідно з прогнозами вчених, тільки в галактиціЧумацький Шлях (де і знаходиться наша планета Земля) їх число за останніми даними близько 300 мільйонів. Під населеними планетами мається на увазі наявність на них мікробів, рослин і тварин, але не обов'язково цивілізацій чи іншої розумного життя.
Обчислення вчених показали, що якщо в найближчідесятиліття буде відкрита хоча б одна планета з можливими слідами життя, це буде означати, що в нашій галактиці є й інші подібні світи з ймовірністю 95-97%.
Відкриття екзопланет дозволило астрономам зробитивисновок: планетні системи - явище в космосі поширене. Досі немає загальновизнаної теорії освіти планет, але тепер, коли з'явилася можливість підвести статистику, ситуація в цій галузі змінюється на краще.
Більшість виявлених систем сильно відрізняєтьсявід сонячної - швидше за все, це пояснюється селективність застосовуваних методів (найлегше виявити короткоперіодічние масивні планети). У більшості випадків планети, подібні до Землі, і менші за розмірами, на даний момент (серпень 2012 року), виявити можливо тільки транзитним методом.
Які цілі нової програми телескопа Roman?
Оскільки метод допомагає виявити навітьневеликі планети, з широким діапазоном орбіт, вчені очікують, що огляд нового телескопа відкриє аналоги майже кожної планети в нашій Сонячній системі. А також більш екзотичні світи - планети-гіганти на крихітних орбітах, відомі як гарячі юпітери, і так звані «не відбулися зірки» - коричневі карлики.
Попередні місії по «полюванні» за планетами впершу чергу шукали нові світи відносно близько від нас, на відстані до декількох тисяч світлових років. Безпосередня близькість робить можливим більш детальне вивчення. Однак астрономи вважають, що вивчення тіл, близьких до ядра нашої галактики, може дати нове розуміння того, як еволюціонують планетні системи.
На відміну від зірок в диску галактики, якізнаходяться один від одного на комфортних відстанях, зірки близько ядра розташовані набагато щільніше. Roman міг би з'ясувати, чи впливає таке близьке розташування зірок на орбіти планет. Якщо зірка проходить близько до планетної системи, її гравітація може вивести планети зі своїми звичайних орбіт.
Наднові також частіше зустрічаються поблизу центругалактики. Ці катастрофічні події настільки інтенсивні, що можуть створювати нові елементи, які викидаються в навколишнє середовище, коли зірки, що вибухають, помирають. Астрономи вважають, що це може вплинути формування планет.
Виявлення світів в цьому регіоні може допомогти нам більше дізнатися про фактори, що впливають на процес формування планет.
Коли телескоп почне роботу?
Roman Space Telescope вже отримав зелене світлодля розробки та випробувань. Однак, швидше за все, це почнеться тільки після 2021 року; року, тому що NASA планує зосередити свою увагу та бюджет на тому, щоб спочатку закінчити космічний телескоп Джеймса Вебба, старт якого запланований на 2021 рік.
Читати далі:
Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять
Радари виявили останній форт тлінкітов на Алясці. Його шукали понад 100 років
Третина перехворіли COVID-19 повертаються в лікарню. Кожен восьмий - вмирає