Ученые-астрономы разрабатывают план реализации одной из самых крупных миссий, направленной на изучение центральной части Млечного Пути. Запуск космического телескопа NASA Нэнси Грейс Роман, запланированный не ранее сентября 2026 года, позволит впервые сделать исследование галактического балджа – плотной области вблизи центра нашей галактики – приоритетной научной задачей. Этот регион на протяжении десятилетий находился под наблюдением с помощью наземных и космических обсерваторий, в том числе телескопов NASA Хаббл и Джеймс Уэбб, однако телескоп Роман сможет осуществлять наблюдения с существенно большей скоростью и охватывать значительно большую территорию.
Галактический балдж характеризуется высокой концентрацией звезд, планет и свободно перемещающихся тел. Благодаря широкому углу обзора телескоп Roman сможет систематически наблюдать миллионы звезд и выявлять тысячи новых экзопланет. Чтобы подготовиться к этой миссии, астрономы планируют предварительно использовать телескоп Хаббл для изучения тех же областей балджа, которые впоследствии будут включены в основную программу Galactic Bulge Time-Domain Survey телескопа Roman. Сопоставление архивных изображений Хаббла с данными, полученными телескопом Roman, позволит исследователям более точно интерпретировать процессы, протекающие в этом регионе.
Шон Терри, руководитель проекта из Университета Мэриленда и Центра космических полетов имени Годдарда NASA, сообщил, что приоритетной задачей обзора Хаббла было охватить как можно большую область небесной сферы. Ученые подчеркивают, что это имеет ключевое значение для исследования микролинзирования – явления, при котором гравитация массивного объекта искажает свет, проходящий между наблюдателем и расположенной вдалеке звездой.
Аналогичные явления наблюдаются в значительно меньшем масштабе, чем классическое гравитационное линзирование галактик и скоплений галактик. При микролинзировании в качестве линз выступают отдельные звезды, планеты, нейтронные звезды или даже черные дыры. Этот метод позволит телескопу «Роман» обнаружить сотни так называемых «планет-изгоев», выброшенных из своих звездных систем. Также миссия сможет найти ранее неизвестные одиночные нейтронные звезды и черные дыры, масса которых сопоставима с солнечной.
Программа Galactic Bulge Time-Domain Survey будет включать шесть наблюдательных сезонов, каждый из которых продлится 72 дня. В течение каждого сезона телескоп Roman будет получать изображения выбранного участка балджа каждые 12 минут. Таким образом, будет охвачена площадь около 1,7 квадратного градуса, что приблизительно равно размеру восьми с половиной полным лунам, видимым на небе.
Джей Андерсон, один из авторов исследования и сотрудник Научного института космического телескопа в Балтиморе, подчеркнул, что техника микролинзирования даст возможность провести детальную инвентаризацию тел, сравнимых по массе с планетой Марс, находящихся на линии, соединяющей Землю и звёздами центральной области Млечного Пути. Благодаря этому методу исследователи смогут обнаруживать объекты, не зависимо от их состава.
Сложность установления источника света во время микролинзирования представляет собой одну из основных трудностей. Когда яркая звезда-линза оказывается на одной линии со звездой в балдже, астрономам становится непросто различить, какой свет исходит от какого объекта. Поэтому предварительное картирование области имеет первостепенное значение. Если удается заранее определить источники света, то анализ последующих событий становится значительно более точным.
Чтобы получить эти предварительные сведения, весной 2025 года Хаббл приступил к всестороннему изучению тех же областей, которые впоследствии будут наблюдаться телескопом Роман. Этот проект оказался более масштабным, чем два предыдущих обзора, проводившихся Хабблом, каждый из которых охватывал приблизительно половину квадратного градуса и в конечном итоге позволил создать самую большую мозаику галактики Андромеды, на формирование которой потребовалось более десяти лет.
Андерсон подчеркнул, что главная задача этих наблюдений – выявление объектов до их вовлечения в процессы микролинзирования. Когда через несколько лет телескоп Роман зарегистрирует подобное явление, ученые смогут использовать архивные данные, полученные с телескопа Хаббла, для определения параметров обеих звезд, задействованных в этом процессе.
Полученные данные, предоставленные Хабблом, позволят более точно рассчитывать массы звезд и их планет. Событие микролинзирования позволяет измерить только соотношение масс звезды и планеты, однако дополнительные наблюдения до и после этого события позволяют определить массы каждого объекта по отдельности. Ранее Хаббл уже использовался для измерения масс звезд и экзопланет, находящихся в Млечном Пути.
По мнению Терри, полученные данные позволят ученым не только устанавливать пропорции масс, но и с высокой степенью достоверности определять, например, что перед ними находится планета, масса которой соответствует массе Сатурна, вращающаяся вокруг звезды, масса которой составляет 0,8 солнечной массы. Это существенно повышает достоверность полученных результатов.
Помимо поиска экзопланет, масштабный обзор, проведенный телескопом Хаббла, позволит обнаружить области межзвездного поглощения – это плотные скопления пыли и газа, которые рассеивают и блокируют звездный свет. Полученные данные позволят астрономам создать детальные карты областей галактического центра, где наблюдения затруднены или невозможны.
Данные, полученные Хабблом, послужили базой для формирования нового крупномасштабного каталога звезд. По мнению ученых, данный обзор позволит зафиксировать от 20 до 30 миллионов точечных источников света. После окончания работы телескоп Роман сможет существенно расширить этот каталог до 200–300 миллионов объектов. Помимо этого, телескоп Роман создаст наиболее детальные изображения небесных участков, когда-либо полученные.