
Как только телескоп будет запущен к маю 2027 года, астрономы получат обширные снимки сверхновых с гравитационными линзами, которые могут быть использованы для измерения скорости расширения Вселенной.
Существует множество независимых способов, с помощью которых астрономы могут измерить текущую скорость расширения Вселенной, известную как постоянная Хаббла. Различные методы дали разные значения, называемые натяжением Хаббла. Большая часть космологических исследований Roman будет посвящена неуловимой темной энергии, которая влияет на то, как Вселенная расширяется с течением времени. Одним из основных инструментов для этих исследований является довольно традиционный метод, который сравнивает внутреннюю яркость объектов, таких как сверхновые типа Ia, с их воспринимаемой яркостью для определения расстояний. В качестве альтернативы астрономы могли бы использовать Roman для изучения гравитационно-линзовых сверхновых. Этот метод исследования постоянной Хаббла отличается от традиционных методов, потому что он основан на геометрических методах, а не на яркости.
“Roman - идеальный инструмент для начала изучения сверхновых с гравитационными линзами”, - сказал Лу Стролджер из Научного института космических телескопов (STScI) в Балтиморе, один из руководителей группы, готовящейся к исследованию этих объектов Roman. “Они редки, и их очень трудно обнаружить. Нам повезло обнаружить несколько из них достаточно рано. Широкое поле зрения Roman и повторные снимки в высоком разрешении увеличат эти шансы ”.
Используя различные обсерватории, такие как космический телескоп НАСА "Хаббл" и космический телескоп Джеймса Уэбба, астрономы обнаружили во вселенной всего восемь сверхновых с гравитационными линзами. Однако только два из этих восьми были жизнеспособными кандидатами для измерения постоянной Хаббла из-за типа сверхновых, к которым они относятся, и продолжительности их изображений с задержкой во времени.
Гравитационное линзирование происходит, когда свет от объекта, подобного взрыву звезды, на своем пути к Земле проходит через галактику или скопление галактик и отклоняется огромным гравитационным полем. Свет распространяется по разным траекториям и формирует множественные изображения сверхновой на небе, какой мы ее видим. В зависимости от различий в траекториях, изображения сверхновых появляются с задержкой от нескольких часов до месяцев или даже лет. Точное измерение этой разницы во времени прибытия между несколькими изображениями приводит к комбинации расстояний, которые ограничивают постоянную Хаббла.
“Измерение этих расстояний принципиально иным способом, чем более распространенными методами, в данном случае с использованием одной и той же обсерватории, может помочь пролить свет на то, почему различные методы измерения дали разные результаты”, - добавил Джастин Пьерэл из STScI, соруководитель программы Strolger.
Обширные исследования Roman позволят составить карту Вселенной намного быстрее, чем это делает Хаббл, поскольку телескоп “видит” на одном изображении площадь, более чем в 100 раз превышающую площадь Хаббла.
“Вместо того, чтобы собирать несколько снимков деревьев, этот новый телескоп позволит нам увидеть весь лес в одном снимке”, - объяснил Пьерэл.
В частности, в рамках High Latitude Time Domain Survey будет многократно наблюдаться один и тот же участок неба, что позволит астрономам изучать цели, которые меняются с течением времени. Это означает, что потребуется просмотреть огромное количество данных – более 5 миллиардов пикселей каждый раз, – чтобы найти эти очень редкие события.
Команда, возглавляемая Стролджером и Пьерэлом из STScI, закладывает основу для поиска сверхновых с гравитационными линзами в данных Roman в рамках проекта, финансируемого программой NASA Research Opportunities in Space and Earth Science (ROSES) Nancy Grace Roman Space Telescope Research and Support Participation Opportunities program.
“Поскольку они редки, использование всего потенциала сверхновых с гравитационными линзами зависит от высокого уровня подготовки”, - сказал Пьерэл. “Мы хотим заранее подготовить все инструменты для поиска этих сверхновых, чтобы не тратить время на просмотр терабайт данных, когда они поступят”.
Проект будет осуществляться командой исследователей из различных центров и университетов НАСА по всей стране.
Подготовка будет проходить в несколько этапов. Команда создаст конвейеры обработки данных, предназначенные для автоматического обнаружения сверхновых с гравитационными линзами на изображениях Roman. Чтобы подготовить эти конвейеры, исследователи также создадут имитационные изображения: необходимо 50 000 имитированных линз, а на данный момент известно только 10 000 реальных линз.
Конвейеры сокращения объема данных, созданные командой Стролджера и Пьерэла, дополнят конвейеры, создаваемые для изучения темной энергии сверхновых типа Ia.
“Roman - это действительно первая возможность создать образец сверхновых с гравитационными линзами золотого стандарта”, - заключил Стролджер. “Все наши приготовления сейчас позволят создать все компоненты, необходимые для обеспечения того, чтобы мы могли эффективно использовать огромный потенциал космологии”.
Источник: NASA
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На изображении:
На этом снимке космического телескопа "Хаббл" показана мощная гравитация галактики, встроенной в массивное скопление галактик, что дает несколько изображений единственной далекой сверхновой, находящейся далеко позади нее. На изображении показано расположение галактики в большом скоплении галактик под названием MACS J1149.6 + 2223, расположенном более чем в 5 миллиардах световых лет от нас. На увеличенном врезном изображении галактики стрелки указывают на множественные копии взрывающейся звезды, названной Сверхновой Рефсдал, расположенной в 9,3 миллиардах световых лет от Земли.
Авторы: НАСА, ЕКА и С. Родни (JHU) и команда FrontierSN; Т. Треу (UCLA), П. Келли (UC Berkeley) и команда ГЛАССА; Дж. Лотц (STScI) и команда Frontier Fields; М. Постман (STScI) и команда CLASH; и З. Левей (STScI)