Телескоп RST полетел. Чего от него ждать?

30 августа 2026 года ракета-носитель Falcon Heavy успешно вывела в космос со стартового комплекса № 39А Космического центра Кеннеди (США) телескоп «Нэнси Грейс Ро́ман» (Grace Roman Space Telescope, RST). Это один из приоритетных мировых проектов в рамках космической астрономии: обсерватория будет проводить наблюдения в видимом и ближнем ИК-диапазоне, должна помочь в изучении экзопланет и решении проблемы темной энергии. Об устройстве этого инструмента, названного в честь Нэнси Ро́ман (одной из первых женщин — руководителей NASA), его задачах и перспективах в эфире канала ТрВ-Наука ¹ беседуют главный редактор газеты Борис Штерн и астроном Владимир Сурдин (ГАИШ МГУ). Вопросы от читателей задает Алексей Кудря.

Владимир Георгиевич Сурдин — астроном, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ГАИШ МГУ, доцент физфака МГУ, автор научно-популярных книг и лекций по астрономии.

Нэнси Грейс Ро́ман (1925–2018) — американский астроном, первый руководитель астрономических программ NASA (с 1959 года). Добилась финансирования и организовала работу над орбитальными обсерваториями, включая «Хаббл», за что получила прозвище «мать „Хаббла“».

‌

«Новый телескоп очень похож на „Хаббл“. Почему?»

Борис Штерн: Неделю назад состоялся запуск космического телескопа имени Нэнси Грейс Ро́ман. Амбициозный проект, большой телескоп, говорят, в сто раз мощнее «Хаббла». Хотя это заблуждение — по чувствительности и разрешению он такой же, как «Хаббл», просто поле зрения в сто раз больше по площади. Расскажи в общих чертах: что за телескоп, откуда такое название?

Владимир Сурдин: Начнем с самого простого: откуда название. Сначала его называли техническим именем: Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), широкоугольный инфракрасный телескоп для обзоров неба. И подчеркивали, что это миссия для изучения темной энергии. Но в 2020 году ему дали имя дамы-астронома, которая работала почти всю жизнь в NASA, — Нэнси Грейс Ро́ман. Она родилась в 1925 году, умерла в 2018-м. 93 года очень активной и насыщенной жизни. И ее называют «мамой „Хаббла“» — первого настоящего космического телескопа. Она приложила к его созданию огромные усилия, вложила в его разработку все свои знания и немалый энтузиазм.

А теперь — новый телескоп. И он очень похож на «Хаббл». Тот же диаметр, примерно те же параметры. Почему это так? История крайне интересная.

В 1976 году американцы заменили систему своих спутников разведки. До этого у них там были фотографические камеры, потом — телевизионные, а в 1976-м впервые был создан спутник с цифровым изображением, который летает на низкой орбите и передает огромные информационные потоки — оцифрованные, чистые, четкие. Эти спутники до сих пор работают, их называют Keyhole, т. е. «замочная скважина». Так вот, диаметр их объектива, вернее, зеркала — примерно 2,5 м. Кто помнит параметры телескопа «Хаббл», сразу же скажет: и у него такое же. Только спутники для разведки смотрят на Землю, а телескопы — на небо. К тому же шпионы летают низко, чтобы видеть мелкие детали на поверхности Земли, а космические обсерватории, как правило, — на высоких орбитах. Тот же «Хаббл» запустили на орбиту примерно на 600 км. И с тех пор он смотрит в космос, но потихонечку приближается к Земле. И сегодня летает уже довольно низко — чуть выше МКС, а это 400 с небольшим километров. Так что скоро упадет — где-нибудь в 2030-х.

Keyhole (KH, «замочная скважина») — серия американских разведывательных спутников. KH-11 KENNEN, запускаемый с декабря 1976 года, — первый спутник с электронно-оптической системой, передающий цифровые изображения в реальном времени; параметры засекречены, диаметр зеркала оценивается в 2,4 м, внешнее сходство с «Хабблом» и породило сравнения. Само же зеркало «Хаббла» изготовила фирма Perkin-Elmer по заказу NASA. А в 2012 году Национальное разведывательное управление США передало NASA два неиспользованных зеркальных телескопа с апертурой 2,4 м, один из них и стал основой телескопа «Ро́ман».

«Хаббл» запустили в 1990-м, а в 2012-м военные «подарили» астрономам зеркало, которое стало основой для телескопа «Ро́ман». Так что это, грубо говоря, «объедки» с военного стола, которые достались астрономам и стали работать на науку.

Б. Ш.: Так, зеркало почти то же самое. А чем же «Ро́ман» отличается от «Хаббла»?

В. С.: Во-первых, летать он будет далеко. «Хаббл» крутится вокруг Земли с периодом в полтора часа. Каждые 45 минут на солнышке, другие — в тени, это сильные перепады температур, неблагоприятные моменты для работы. И самое главное: зеркало «Хаббла» было изготовлено с большой ошибкой. Первые пару лет он давал очень нерезкие изображения. Потом заменили ему один прибор на корректор изображения — и тогда «Хабблу» будто очки надели — картинки стали хорошие. Это было возможно потому, что «Хаббл» рядом с Землей, и туда американцы несколько раз на «шаттлах» присылали ремонтников.

А телескоп «Ро́ман» будет летать не рядом с Землей, а в 1,5 млн км от нее, в точке Лагранжа L₂. Барражируя рядом с ней, он будет иметь период обращения вокруг Солнца ровно в один земной год. То есть он всегда будет относительно недалеко, с ним удобно будет поддерживать связь. И он будет с одной стороны от Земли, а Солнце — с другой. Мы всегда будем видеть его на фоне черного, спокойного ночного неба. Солнечные радиопомехи не будут мешать управлять телескопом и получать данные. А поток информации будет огромный — примерно 300 Мбит/с. Потому что там гигантская матрица, которая снимает в сотни раз бо́льшую по площади картинку, чем «Хаббл» ².

«Всего два прибора — фотоаппарат и коронограф. Но оба — крайне сложные»

Б. Ш.: А за счет чего у него большое поле зрения?

В. С.: Ну, что значит «большое»? Вообще-то у всех телескопов маленькое поле зрения, но оно бывает очень маленьким и не очень маленьким. Вот «Хаббл» и следующий космический телескоп, «Джеймс Уэбб», имеют одинаковые поля зрения — они видят на небе клочочек размером 2,5’×2,5’. Возьмите книгу, откройте ее на любой странице, найдите точку в конце предложения, отнесите эту книгу на 2,5–3 м от своих глаз — вот угловой размер этой точки и есть поле зрения «Хаббла» и «Уэбба». Они видят далеко, но крошечные клочочки, и всё небо за миллион лет не рассмотрят. Работают по отдельным маленьким объектам.

«Ро́ман» — это первый космический телескоп достаточно большого калибра, с мощным объективом, способный снимать в сто раз бо́льшую площадь.

Б. Ш.: Там 0,28 квадратных градуса.

В. С.: За счет чего это сделано? Во-первых, усложнили конструкцию самого телескопа. На «Хаббле» довольно традиционная и простая конструкция, так называемый Ричи — Кретьен. Два зеркала — практически это кассегреновская система, но с более хитрыми зеркалами гиперболическими. И там не исправлены многие оптические аберрации: кривизна поля и астигматизм. У «Ро́мана» более сложная система — так называемый трехзеркальный анапланат, где исправлены сферическая аберрация, кома, астигматизм, и даже определенной хитростью исправили кривизну поля. То есть детекторы света можно ставить довольно плоские.

Во-вторых, там очень сложная система активной оптики — электронной системы, которая может подправлять параметры телескопа: двигать зеркала, менять их форму, перенастраивать. У «Хаббла» этого не было. Один раз сделали, запустили — работай как хочешь. А здесь мы можем медленно, раз в несколько секунд подправлять резкость, форму поля зрения и т. д.

Но чем-то нужно было и пожертвовать: упростили приборную базу. Там всего два прибора. Казалось бы, это очень мало. «Фотоаппарат» широкого поля и внезатменный коронограф. Но оба прибора крайне сложные, особенно коронограф — я пока в нём разбирался, волосы дыбом становились.

Поскольку поле большое, не всегда все объекты на нём будут вас интересовать. Одну большую фотографию вы сделаете, а потом приметесь за изучение конкретных объектов. Для этого у телескопа есть возможность выделять из всего поля отдельные маленькие кусочки и направлять их свет для детального изучения, т. е. пропускать сквозь светофильтры. Там целый набор светофильтров на этаких колесиках крутится. Есть и спектрограф. Очень интересный! Школьники знают, что в спектрографе есть стеклянная призма, а студенты уже понимают, что призма — давно устаревшая вещь, и мы пользуемся дифракционными решетками. Но недостатки есть и у них. Так вот, у «Ро́мана» совместили эти достоинства и ушли от недостатков. Прибор называется гризма, от grid («решетка») и «призма». И вот у такой дифракционной решетки с профилированными штрихами очень хорошее качество: она почти весь свет отбрасывает в один порядок дисперсии. А значит, мы можем не терять свет, которого и так мало в астрономии.

«Телескоп будет шарить по небу и измерять скорости и яркости всего, до чего сможет дотянуться»

Б. Ш.: Какие предельные возможности у этого телескопа?

В. С.: Они меньше, чем у «Хаббла», во всех отношениях. Угловое разрешение у «Хаббла» после ремонта было больше — 0,05‘‘, а у «Ро́мана» — 0,1’’. То есть в два раза ухудшится резкость картинки.

Б. Ш.: Это просто за счет диапазона — более длинная волна ³.

В. С.: Кстати, про волну-то я не сказал. В этом смысле «Ро́ман» тоже, как ни странно, уступает и «Хабблу», и «Уэббу». «Хаббл» хорошо видит голубые лучи, обычные, желто-зеленые, и неплохо — ближний инфракрасный диапазон. «Джеймс Уэбб» очень хорошо видит ближний и даже средний ИК-диапазон. А у «Ро́мана» более узкий диапазон, он голубой практически не видит ⁴. В отличие от «Хаббла», на котором в ходе многократных ремонтов меняли камеры, и они становились всё более спектрально широкие и чувствительные. Так что в этом смысле он не очень хорош. И качество картинки в два раза хуже, чем у «Хаббла»: не такое хорошее разрешение. Зато по большому полю. Это его преимущество. И замечательный коронограф.

Б. Ш.: А на «Джеймсе Уэббе» есть коронограф?

В. С.: Конечно, есть. Он довольно хорош ⁵. Но на этом — лучше. Тут споров нет, для «Ро́мана» сделали суперкоронограф!

Напомню: коронографом мы издавна называем прибор, который позволяет увидеть солнечную корону, не дожидаясь затмений. Уже полвека назад астрономы стали на Земле делать как бы искусственные солнечные затмения: в телескоп вставляют такую заслоночку, закрывают солнечный диск, и тогда вроде бы видна корона. На самом деле корона толком не видна, видна хромосфера и самая нижняя часть короны.

В космосе это легче: атмосфера не мешает, не рассеивает свет. И тут коронограф суперинтересный. У него большой набор разных диафрагм: можно отсекать один свет, другой, свет, рассеивающийся внутри телескопа на разных его элементах. В общем, лучший из тех, что летали в космос, и из тех, что астрономы мечтали когда-нибудь иметь.

Итак, есть два прибора. Фотография с возможностью получать спектры, и широкополосные, и узкополосные, через фильтры и через гризму. И коронограф. Зачем он? Конечно, никто не будет смотреть этим телескопом на Солнце, ему это противопоказано. Коронографом мы закрываем звездочку. И рядом с ней пытаемся найти планету и даже получить ее спектр. Это классная возможность.

Алексей Кудря: Можно ли сказать, что в деле поиска экзопланет новый телескоп заменит нам «Кеплер»?

В. С.: Нет, не заменит. Потому что у «Кеплера» была очень четкая задача: смотреть в одну точку на небе и непрерывно измерять яркость примерно 200 тыс. звезд. Если какая-то звезда регулярно мигает — значит, вокруг нее крутится планета. И эту задачу он решал. А «Ро́ман», наоборот, будет шарить своим объективом по всему небу и измерять — ну, Борис об этом расскажет, — измерять скорости и яркости всех объектов, до которых сможет дотянуться. Желательно далеких галактик.

«Инженеры с Земли будут играть с этим телескопом, как захотят»

Б. Ш.: А сама коробка-то телескопа какая?

В. С.: Она немножко отличается от «Хаббла», хотя внешне и похожа. Диаметр примерно тот же, около 4 м. А вот длина меньше. Это очень хорошо, потому что наводить длинный телескоп — это довольно большая процедура. Земли-то нет под ногами, опираться не на что. В телескопах это делают с помощью тяжелых маховиков — гиродинов или датчиков, измеряющих поворот, — гироскопов. Но когда внутри какого-то устройства есть подвижный элемент, он в первую очередь и выходит из строя. Вот бедный «Хаббл» уже потерял почти все свои гироскопы и с трудом переводит свой взгляд с одного объекта на другой.

Б. Ш.: Я бы «Кеплер» вспомнил. Это просто трагедия.

В. С.: Да, трагедия. За три года вообще всё сломалось — и привет. Он не смог как следует стабилизировать себя. А у «Ро́мана» есть шесть гиродинов. Это запас: достаточно трех. При этом он легче, потому что корпус покороче, ему легче себя разворачивать. «Хаббл» весит 11 тонн, а «Ро́ман» — 9. Есть надежда, что гиродины, не так сильно нагруженные работой, будут функционировать дольше. Потому что ремонтную бригаду к нему уже не пошлешь. За полтора миллиона километров люди еще не научились летать.

И меня немножко напрягает то, что «Ро́ман» не защищен от солнечного тепла. «Хаббл» хотя бы половину своего времени проводит в тени Земли и успевает охладиться.

Б. Ш.: Подожди, у него нет такого экрана, как у «Джеймса Уэбба»?

В. С.: Никакого ⁶. Внешне он почти не отличим от «Хаббла»: труба и панели солнечных батарей. Он весь будет на Солнце 24 часа в сутки. Там есть пассивная система охлаждения, такой маленький радиатор, просто чтобы приемники инфракрасные чуть-чуть охладить. Но, в общем, конструкцию будет довольно сильно термически напрягать. И поэтому там очень много элементов системы активной оптики. До того там всё сделано активным, что это коснулось даже фокальной плоскости — она состоит из 18 матриц ⁷, они все подвижны, все могут гулять, могут настраиваться. Вот где будет резкость, в каком месте, — туда и подъедет эта матрица. Такого еще не было ни у кого, кстати.

Б. Ш.: Уточняющий вопрос. Все эти напряжения — из-за разворотов? Потому что источник-то стабильный.

В. С.: Ну да, повернулся немножко — и другие тепловые нагрузки. Он, конечно, немножко серебристый, его покрыли какой-то тепловой изоляцией, но это мало чего дает. Он весь живой. Там столько настроек, которыми можно будет резкость наводить по полю, в разных местах поля зрения. Матрицы можно будет двигать, наклонять. Такие тетраподы там, маленькие ножки, которые двигают матрицы. Это круто. Инженеры будут играть с этим телескопом, как они захотят.

Такое уже отчасти было на «Джеймсе Уэббе». Помнишь, когда он полетел, через полгода в него попал крошечный метеорит… И одна из его панелек — там 18 сегментов главного зеркала — от этого удара сдвинулась. Но там как раз была система активной оптики, и инженеры ее радиокомандами выправили, так что «Джеймс Уэбб» работает хорошо. То есть приходится учитывать, что они оба летают в полутора миллионах километров от Земли, и можно только вот по радио управлять их внутренней жизнью. Для того всё это задумано и сделано.

Б. Ш.: Это к тому, что человек теперь уже не нужен на борту космического аппарата. Мы с Земли можем всё время там ремонтировать внутри.

«Может получиться потрясающе: прямая оптика от гамма-всплеска!»

Б. Ш.: По поводу планирующихся наблюдений. Основной их пункт — высокоширотный обзор ⁸. Что значит «высокоширотный»? Имеется в виду галактическая широта. То есть он смотрит перпендикулярно галактической плоскости, там, где меньше всего фона, засветки, звезд. И регистрирует далекие галактики, их распределение в пространстве, их красное смещение. Здесь используется главное преимущество «Ро́мана» — большое поле зрения. Он одновременно захватывает большое пространство и набирает большую статистику галактик. Это, в принципе, та же задача, что у телескопа «Евклид», и здесь они будут конкурентами. Но у «Евклида» есть некое преимущество в спектроскопии. Поэтому благодаря большому полю зрения он даст некую дополнительную информацию «Евклиду», но «Евклид» снимет сливки. Такое мое мнение.

В. С.: Но у «Ро́мана» больше диаметр объектива, он глубже заглянет.

Б. Ш.: Может быть. Что касается красных смещений — может быть. Но на самом деле вот эти критические красные смещения, которые нам дает космология, — не столь большие. Не десятка, не семерка, а двойка-тройка. Именно тогда на расширение Вселенной начала влиять темная энергия — и это самый интересный вопрос и самая интересная эпоха. Тогда мы смотрим, как менялась крупномасштабная структура Вселенной, или более точно — корреляция между галактиками. Я про это рассказывал отдельно ⁹. Это программа, посвященная исследованию уравнения состояния темной энергии: как она менялась со временем и менялась ли вообще. Так вот, самый интересный диапазон — это красное смещение от единицы до, наверное, тройки. Четверка уже меньше сказывается. Поэтому очень большое зеркало здесь и не нужно. То есть «Евклид» туда «дотягивает» прекрасно и отлично там меряет красное смещение. И в этой задаче они будут конкурировать, и преимущество у «Евклида» — просто потому, что он ей посвящен. Моя точка зрения: все проекты, которые посвящены одной задаче, добиваются большего.

В. С.: Специализация всегда глубже уходит.

Б. Ш.: Конечно. Есть и контрпример, конечно, — «Хаббл», но он был первым. Дальше идем: экзопланеты — «Кеплер», темная энергия — «Евклид». Что́ еще у нас из прорывных вещей намечается? Есть, конечно, всякая космология типа реликтовых гравитационных волн, но если оставаться в оптике, то экзопланеты и темная энергия — это две основные задачи астрофизики. И, скорее всего, они будут решены теми приборами, которые этому посвящены.

Хотя, прошу прощения, есть еще сверхновые. С ними у «Ро́мана» будет всё в порядке. Но тоже есть мощный конкурирующий телескоп — обсерватория имени Веры Рубин. Она наземная, в этом ее недостаток, но там огромное зеркало, в этом преимущество. Также у нее есть программа, посвященная обзору всего неба. Ну, не всего, конечно, но огромного куска неба. Очень важный момент в программе «Веры Рубин» — то, что она будет делать обзор своего неба во времени. То есть будет снимать всё небо с довольно короткой периодичностью, и там «вылезут» все сверхновые, все переменные источники и т. д.

У «Ро́мана» тоже есть такая задача. Я говорил про высокоширотный обзор: это две с чем-то тысячи квадратных градусов — глубокий обзор; и пять тысяч квадратных градусов — мелкий обзор. Где-то 6% и 12% неба.

В. С.: Да, всё небо — это около 41 тыс. квадратных градусов.

Б. Ш.: Важно, что там тоже будет более узкий обзор, тоже высокоширотный, и как раз посвященный тому, как меняется картинка во времени. Не знаю, как лучше это перевести: Time domain survey.

В. С.: Обзор временны́х областей?

Б. Ш.: Или просто временной обзор. Что тут хорошего? Будут разрешаться времена короче, чем у «Веры Рубин». Ну, «Вера Рубин» когда еще вернется к этой точке неба? Через несколько дней. С таким интервалом она уловит все сверхновые, но явления более короткой переменности упустит.

А здесь будет более короткая переменность, но в более узком угле, где-то 18 квадратных градусов. «Ро́ман» выловит не только все сверхновые, но и много более кратковременных вещей. А если туда попадет, например, гамма-всплеск (правда, с малой вероятностью), то это может получиться потрясающе: прямая оптика от гамма-всплеска!

В этих 18 градусах будет много чего интересного: всякие квазары, блазары, и телескоп сможет снимать тонкую структуру временны́х характеристик этих объектов. И это здорово, конечно, но опять противоречит другим целям — более широкому обзору. Понятно, что часть времени он должен делать более широкий обзор, часть времени — более узкий. Программа у «Ро́мана» довольно разбросанная. Но это еще не всё.

Область наблюдений галактического балджа. (Утвержденные программы первого цикла исследований и наблюдений — roman.ipac.caltech.edu/cycle1-approved-programs)

‌

В течение примерно 15 месяцев будут проводиться наблюдения нашего галактического балджа. Это галактическая плоскость и пять кадров снизу от нее. Телескоп будет смотреть эти пять полей и одно поле прямо в центре Галактики. Вопрос: увидит ли он чего-то прямо в центре? Я не знаю. Может, через ближний инфракрасный что-то там пробьется.

А нижние пять полей находятся немножко сбоку, чтобы видеть звезды, и это совершенно другая программа, тоже по-своему полезная: ловить микролинзированием планеты ¹⁰. И такая фишка, ягодка на торте: первичные черные дыры планетарной массы ¹¹. Это ерунда, конечно, но всё равно для физиков забава.

«Астрофизикам интересна космология, а публике нужны хорошие картинки»

В. С.: Слушайте, я хочу сделать прогноз. Вспомните, как первые месяцы нам представляли результаты телескопа «Джеймс Уэбб». Он ведь тоже был заточен на космологию: увидеть границы Вселенной и т. д. Но давал совершенно разнообразные картинки: и спутники планет в Солнечной системе, и изображения Плутона, Нептуна, Урана. Дело в том, что у «Ро́мана» тоже есть такие возможности. Особенно, конечно, его потрясающий коронограф, который, конечно, и станет основным источником новостей первые полгода, а то и год. Кому интересна космология, обзоры, длящиеся там годами? Вам-то она нужна, астрофизикам. А публике нужны хорошие картинки. Например, сообщение, что экзопланета демонстрирует свою атмосферу.

А ведь она и правда может продемонстрировать атмосферу на таком коронографе! Там же спектры планет будут получаться. Я уверен, что первые результаты с телескопа «Ро́ман» будут касаться экзопланет. Навелся, сфотографировал — и у тебя спектр атмосферы планеты, про которую ты до сих пор ничего не знал, только размер и массу. А тут — химический состав атмосферы. Конечно, это будут самые публичные результаты. А потихонечку…

Б. Ш.: «Пиарные», я бы сказал.

В. С.: Да, «пиарные». Дорогой телескоп, миллиарды долларов он стоит ¹². Надо объяснить публике, куда эти миллиарды ушли. И для чего почти двадцать лет его делали.

Б. Ш.: Конечно, это будет представлено в красивой обертке.

А. К.: Первые картинки «Джеймса Уэбба» были очень интересны, т. е. их было интересно обрабатывать, выкладывать, всем нравилось капитально. Сейчас с «Джеймса Уэбба» практически ничего интересного не приходит.

Б. Ш.: Ну как ничего интересного?

А. К.: Картинок интересных не приходит. Именно для публики.

Б. Ш.: Ну, картинок нет, а результаты с него идут.

В. С.: Да. Ему позволили теперь делать длинные многочасовые экспозиции, глядя на далекие галактики. Помните, какой был шум сначала? Сфотографировали красную точку через светофильтр и говорят: «О, супердалекая галактика, родившаяся через пять лет (это ирония; речь о сотнях миллионов лет. — Прим. ред.) после Большого взрыва». А потом сказали: ладно, вот вам двадцать часов для наблюдений, получите ее спектр. Получили спектр — никакая она не «очень далекая». Она просто далекая, но не предельно ¹³. Вот так же будет и любой нормальный телескоп работать после первого хайпа, когда все успокоятся.

«Не надо относиться к „Ро́ману“ как к последнему слову техники»

В. С.: Известно, что внезатменный коронограф, который впервые летает на «Ро́мане», фактически является прототипом другого, гораздо более мощного. Уже несколько лет готовится к полету супертелескоп Habitable Worlds Observatory — обсерватория для поиска пригодных для жизни планет. И надо сейчас отработать приборы, которые на нём полетят. Вот этот коронограф — просто лабораторная мышь, на которой будут отрабатывать методы для будущего, гораздо более дорогого и большого космического телескопа. Так что не надо относиться к «Ро́ману» как прямо к последнему слову техники. Последнее слово ждет полета, оно еще не готово.

Б. Ш.: Вот здесь я двумя руками «за» — за эту методику, за ее испытания и за тот проект. Он будет посвящен правильно — конкретным вещам, и, скорее всего, именно он и будет прорывным.

А. К.: А телескоп имени Веры Рубин — он же делает обзор только южной части неба?

В. С.: Ну, где стоит, туда и смотрит. Он в Южном полушарии. Есть и небольшой кусочек северного неба.

А. К.: А не нужен ли нам тогда телескоп, который смотрел бы северную часть неба?

В. С.: Мечта такая есть. Даже знаем, где его поставить. На Гавайских островах, на почти пятикилометровой вершине Мауна-Кеа. Но гавайские жители протестуют ¹⁴. И теперь Европа говорит: «Давайте нам этот второй „Рубин“, мы его на Канарах поставим». Там тоже на острове Ла-Пальма шикарная вершина, ну, немножко пониже, чем гавайская. И вот пока непонятно, на каком острове поставят второй «Рубин», но он будет ¹⁵.

Б. Ш.: Кстати, в программе «Ро́ман» подчеркивается, что поле зрения высокоширотного обзора будет пересекаться с полем «Веры Рубин». Это особенно важно по сверхновым. И те, и другие будут отлавливать сверхновые, и взаимная калибровка — это всегда очень важная вещь.

В. С.: Да. А то в последние годы было так: некий супертелескоп делает некое заявление, а подтвердить его нечем. Нет другого телескопа, сравнимого с ним по мощности. И все сидят и ждут, когда же он будет.

«Зачем нам нужны сто тысяч экзопланет?»

Б. Ш.: Еще пару слов про пиарные вещи. Наблюдение балджа. Подчеркивается, что будет открыто 10⁵ новых экзопланет. Что это за экзопланеты? Понятно, что нормальных экзопланет с большим периодом обращения он не откроет совсем. Он будет смотреть в эти пять полей, в каждое — довольно короткое время, и откроет крупные короткопериодические планеты, т. е. горячие и теплые юпитеры и нептуны в гигантском количестве. Вопрос: зачем они нам в гигантском количестве нужны? И так уже их полным-полно!

В. С.: Это вопрос кому?

Б. Ш.: Это вопрос в пространство.

В. С.: Да не знаю, экзопланеты — штука полезная.

Б. Ш.: 10⁵ — это 100 тыс. экзопланет. И что с ними делать?

В. С.: На сегодняшний день около 9 тысяч открыто. И уже какие-то закономерности можно «вытаскивать»: каких больше, каких меньше, у каких звезд они есть, у каких — нет. Но 100 тысяч — еще лучшая статистика.

Б. Ш.: Да, но это статистика тех планет, которые сами по себе малоинтересны. То есть, во-первых, данные будут довольно слабыми, потому что это тусклые звезды, и сразу большой порог обрезания по размеру планеты, иначе ее не видно. Их много, но что из этой статистики можно вытащить — это большой вопрос. Тоже неизвестно к кому. Кроме того, среди задач телескопа есть скан галактической плоскости. Вот это я совсем не понимаю, зачем. Для этого, наверное, не обязательно такой широкоугольный телескоп. В общем, мое общее впечатление — что слишком разнообразная программа для этого телескопа. Может быть, полезная с точки зрения пиара, но, скорее всего, проигрышная с точки зрения науки и с точки зрения конкуренции с другими инструментами.

В. С.: Я думаю, что нет. И вот по какой причине. Прошедшие примерно десять лет летал и работал телескоп «Гайя» — только сейчас он закончил функционировать. Это астрометрический инструмент, который по всему небу измерил положения и скорости движения и даже немножко спектры двух миллиардов звезд. Но он был слабоват. Небольшие объективы. А «Ро́ман» дополнит эти данные более тонкими спектрами. И тогда у нас будет гораздо более полное представление о нашей галактике.

Б. Ш.: Понятно, что он сделает кучу всяких полезных вещей. Но это куча полезных вещей рассыпана по разным направлениям. Это тоже хорошо, но от таких инструментов трудно ждать каких-то прорывов, мне так кажется.

В. С.: А бог его знает. Чем больше наблюдаешь, тем больше вероятность что-то интересное найти.

«Он будет отражать всю динамику расширения Вселенной»

Б. Ш.: Теперь во славу этого проекта, как и всех других последних проектов NASA, данные будут немедленно доступны научной общественности. Сразу после отладки. Как на «Ферми», где они выкладываются прямо в тот же день ¹⁶.

В. С.: Это другое дело. «Ферми» — телескоп, так сказать, ждущий каких-то фантастических взрывов. Там нельзя терпеть, тянуть. На «Хаббле» другая ситуация. Группа астрономов придумывает для него задачу. Эту задачу обсуждают. Если она того сто́ит, ее посылают на «Хаббл». Он куда надо разворачивается, фотографирует, и эти данные не выкладывают в общий банк. Их отдают авторам идеи, и авторы должны полгода их обрабатывать и опубликовать результат. Через полгода данные выкладывают на общий сервер.

Б. Ш.: А здесь будет устроено так: будет часть программы, где тот самый Time allocation committee рассматривает заявки, и авторы одобренных заявок получат данные. Но это только часть ¹⁷ всей программы. А из основной части программы, обзорной, данные будут публиковаться сразу.

А. К.: У телескопа также еще заявлены программы поиска темной материи, темной энергии. Что имеется в виду?

Б. Ш.: Поиска темной материи, насколько я знаю, нет. Темной энергии — да.

В. С.: А первичные черные дыры, по-твоему, не темная материя?

Б. Ш.: Нет, это отдельно. Их должно быть столько для темной материи, что это уже закрыто на уровне планетарных масс черных дыр ¹⁸. Имитировать темную материю могут только астероидные массы. А по поводу «Ро́мана» имеется в виду темная энергия. Это как раз наблюдение галактик, красных смещений — та самая программа, параллельная с «Евклидом». Это карта, это поиск корреляций, так называемых барионных акустических осцилляций. То есть некий пик корреляционной функции и его положение будет отражать всю динамику расширения Вселенной. Меняется темная энергия или она постоянна — это очень важная вещь.

«Чисто астрономические приложения многих раззадорят на поисковые работы»

А. К.: Все-таки вот этот телескоп, он кому важнее, кому нужнее — астрофизикам или астрономам?

В. С.: Борис скажет, что астрофизикам, а я скажу, что астрономам.

Б. Ш.: Вот, скажем, сверхновые — это астрономия или астрофизика?

В. С.: И то, и другое.

Б. Ш.: Скажем, сверхновые Ia — это некие стандартные свечи ¹⁹. Они нужны и тем, и другим.

В. С.: Но ведь механизмы взрыва сверхновых не до конца понятны. Вы выделяете просто из большого «зоопарка» сверхновых те, которые работают как стандартные свечи. А есть же масса других типов сверхновых, про которые еще непонятно, как они возникают: идут термоядерные реакции или работает гравитация… Мы же будем открывать этим телескопом все эти разнообразные сверхновые, и это будет огромный материал для астрофизики. А для астрономов, да, Ia — это, как говорят, стандартная свечка для измерения расстояний.

Б. Ш.: Вот. Сверхновые стандартные свечи — это и решение хаббловской напряженности (Hubble Tension), это и темная энергия. Что касается других сверхновых — в общих чертах понятно, где какие, почему и как. Но там полно деталей, которые непонятны. И это тоже очень интересно.

В. С.: Или вот еще одна любопытная задача. Недавно у звезды Бетельгейзе был открыт спутник… И меня спрашивают: что за проблема? Почему так долго его не открывали? Звезда яркая, изучать легко, она близкая к нам и т. д. А всё равно даже сейчас есть сомнения, есть ли этот спутник. Он есть. Если туда навести космический коронограф, который сейчас полетел на телескопе «Ро́ман», то сразу будут интересные детали. Он закроет центральную часть этого сверхгиганта, и мы увидим, что́ рядом с ним. А не закрыв, не увидим, потому что Бетельгейзе, как фонарь, ослепляет любой телескоп.

Так что чисто астрономические приложения этих инструментов, конечно, многих раззадорят на такие поисковые работы: что рядом с яркими звездами, что рядом с яркими планетами. Вы знаете, сколько у планет Солнечной системы спутников? Вот кто мне из вас, знатоков, отцов, скажет, сколько в Солнечной системе спутников планет?

Б. Ш.: Вопрос: где талию будем делать? Что считать спутником?

В. С.: Всё размером больше нескольких километров. Кто знает?

Б. Ш.: Ну, наверное, сотни.

В. С.: Почти 500 штук! Мы их, если взять в среднем последние десять лет, почти еженедельно открываем. И это интересно: как они возникали, где формировались, как планеты их приобрели, как они их теряют, как спутники падают на планеты и что они с ними делают. И это тоже работа для космического телескопа. Посмотрите, чего «Джеймс Уэбб» нафотографировал. Таких шикарных снимков колец Урана и Нептуна никто вообще не мог до него получить по-человечески ²⁰. Он это делает. Казалось бы, это задача, которую перед ним не ставили. «Смотри на край Вселенной, для тебя это главное». А он тут в Солнечную систему смотрит и много чего интересного находит.

«Мы учим студентов-астрономов, а у них в руках очень мало приборов»

В. С.: Жалко, что всё это мы обсуждаем, глядя на чужие инструменты. А у нас ведь не первый год лежит уже почти готовый, очень хороший ультрафиолетовый телескоп «Спектр-УФ». Он чисто российского производства, с некоторыми приборами из других стран, например из Китая. И вот он лежит и уже никак не полетит в космос. А вот у него конкурентов не было бы.

Б. Ш.: Вот, кстати, да, в ультрафиолете вообще удивительно мало инструментов.

В. С.: А это полновесный космический аппарат с большим зеркалом, лежит и не летит. Вот обидно!

Б. Ш.: А в ультрафиолете есть что наблюдать. И звезды есть горячие. И аккреционные диски квазаров.

В. С.: Да. Всё горячее надо смотреть в ультрафиолете.

Б. Ш.: И там провал, кстати. Приводится спектральное распределение энергии квазара: видны гамма, радио, инфракрасная, оптика… А вот где пик, UV bump называется ²¹, — пробел. Нет ультрафиолетовых инструментов.

В. С.: Да, давайте свой запускать скорее. «Радиоастрон» полетел и хорошо работал. «Рентген-Гамма» полетел и до недавних пор тоже хорошо работал. И сейчас тоже неплохо работает, но только в половину своих возможностей: немцы отключили свой телескоп.

Б. Ш.: Наука — общемировая вещь, конечно, но национальная наука тоже важна, чтобы просто поддерживать интеллектуальный тонус в стране.

В. С.: Конечно. Мы учим студентов-астрономов, а у них в руках очень мало приборов. Они только обрабатывают те данные, которые приходят откуда-то со стороны.

А. К.: Кстати, а «Миллиметрон»-то ожидается?

В. С.: Делается. Медленно-медленно… Это очень дорогая машина. Криогенная техника на борту должна быть, охлаждающая приемники. Его делают на предприятии имени Лавочкина, но медленно, денег нет.

Б. Ш.: Потом сам по себе-то «Миллиметрон» не столь интересен. Он интересен в режиме интерферометра. А это самая сложная часть задачи.

«Конкуренция — неподходящее слово. Телескопы дополняют друг друга»

В. С.: Итак, нам осталось подождать еще месяца два-три, пока этот «Ро́ман» долетит до своей точки Лагранжа, устроится там, выйдет на гало-орбиту, охладится немножечко — ему все-таки надо охладиться, там инфракрасные приемники, всю аппаратуру проверят… В общем, только к Новому году пойдут интересные результаты.

А. К.: Не могу не задать вопрос из телеграм-каналов. Люди обеспокоены тем, что телескоп «Ро́ман» может столкнуться с телескопом «Джеймс Уэбб».

В. С.: Между ними расстояние будет в сотни тысяч километров. Это еще надо суметь там встретиться!

Б. Ш.: А не может ли быть такого, что, скажем, осенью будет большой релиз данных «Евклида», и после, скажем, первого года этого высокоширотного обзора станет ясно, что «Ро́ман» неконкурентен, неконкурентоспособен по сравнению с «Евклидом», и программа будет существенно пересмотрена?

В. С.: Конкуренция тут неподходящее слово. Они дополняют друг друга. На Земле стоит несколько десятков тысяч телескопов, маленьких, больших, несколько десятков очень крупных. И они не конкуренты друг другу.

А. К.: Осталось пожелать удачи новому телескопу. Пусть летит.

Б. Ш.: Безусловно. При всех наших сомнениях — пожелаем удачи, и чтобы мы оказались неправы, чтобы там были тоже какие-то прорывные результаты. Больше телескопов, хороших и разных.

В. С.: Точно.

Фото, иллюстрации, инфографика: NASA и открытые источники

¹ Видеоверсию см. на YouTube-канале youtu.be/fglJEet_uMI, а также rutube.ru/channel/36379070/ и vk.com/trvscience.

² Поле зрения широкоугольной камеры «Ро́мана» — 0,281 квадратного градуса, примерно 200 полей ИК-камеры «Хаббла». Это область неба размером с полтора лунных диска.

³ Разрешение ограничено дифракцией и пропорционально длине волны, поэтому в инфракрасном диапазоне «Ро́ман» видит с меньшим разрешением, чем «Хаббл» в оптике.

⁴ Камера WFI «Ро́мана» работает в диапазоне 0,48–2,3 мкм; приборы «Хаббла» охватывают всё от ультрафиолета (0,1 мкм) до ближнего инфракрасного диапазона(1,7 мкм); «Джеймса Уэбба» — от 0,6 до 28 мкм.

⁵ На «Джеймсе Уэббе» коронографические маски есть в приборах NIRCam и MIRI; с их помощью, в частности, получены прямые снимки экзопланет и околозвездных дисков.

⁶ Крупного теплового экрана, как у «Уэбба», у «Ро́мана» действительно нет, но защита от Солнца есть: солнечные батареи образуют экран, закрывающий корпус, плюс нижний солнцезащитный щит и бленда, затеняющие приборы.

⁷ 18 детекторов 4096×4096 пикселей (всего около 300 Мп) — инфракрасных КМОП-матриц на теллуриде кадмия-ртути H4RG-10.

⁸ Высокоширотный обзор «Ро́мана» (High Latitude Wide Area Survey) будет состоять из нескольких ярусов: около 2 400 квадратных градусов среднего по глубине обзора в нескольких фильтрах, еще около 2 700 квадратных градусов широкого обзора в одном фильтре и 19 квадратных градусов глубокого. Параллельно ведется высокоширотный временной обзор (High Latitude Time Domain Survey) площадью около 18 квадратных градусов для поиска сверхновых.

⁹ www.trv-science.ru/2024/12/vselennaya-stala-vyglyadet-interesnee/

¹⁰ Гравитационное микролинзирование вызывает кратковременное усиление блеска далекой звезды, когда точно перед ней проходит другое тело, в том числе планета на широкой орбите.

¹¹ Гипотетические черные дыры, возникшие в первые мгновения после Большого взрыва, а не при коллапсе звезд, могут иметь любую массу, в том числе планетарную или астероидную.

¹² Примерно 4 млрд долл. вместе с запуском и пятью годами эксплуатации.

¹³ Речь о нескольких «кандидатах в самые далекие галактики» первых месяцев работы «Уэбба», отобранных только по цветам (фотометрическим красным смещениям); последующая спектроскопия показала, что часть из них — более близкие пылевые галактики. Так, объект CEERS-93316 с фотометрическим z ~16 оказался галактикой с z ~4,9.

¹⁴ Для коренных гавайцев эта гора является священным местом.

¹⁵ «Второй Рубин» для северного неба пока остается идеей, а спор Мауна-Кеа против Ла-Пальмы шел вокруг Тридцатиметрового телескопа (TMT).

¹⁶ Сообщения о гамма-всплесках рассылаются за секунды, а данные основного инструмента попадают в открытый архив в течение одного-двух дней.

¹⁷ Около четверти времени работы телескопа в первые пять лет.

¹⁸ Получены ограничения, по которым первичные черные дыры массой от планетарных до звездных могут составлять не более 1% тёмной материи. А вот в «окне» астероидных масс их может быть больше.

¹⁹ Термоядерные взрывы белых карликов; их пиковая светимость почти одинакова, что позволяет использовать их для измерения расстояний.

²⁰ Речь о снимках космических и наземных обсерваторий. «Вояджер-2» все эти кольца фотографировал.

²¹ Широкий максимум в спектре квазаров в УФ-области, связываемый с тепловым излучением внутренних, самых горячих частей аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры.