Римский коронограф станет революционным инструментом. Он послужит технологической демонстрацией для испытания новых инструментов, блокирующих свет звезд, чтобы обнаружить планеты, скрытые их сиянием.
Коронограф будет установлен на космическом телескопе Нэнси Грейс Роман — следующем космическом телескопе НАСА, запуск которого запланирован на май 2027 года. За прошедшую неделю были завершены испытания прибора. В частности, была проведена самая полная на сегодняшний день проверка его способности блокировать свет звезд.
После этого прибор Roman Coronagraph Instrument был отправлен из JPL в Калинфорнии в Центр космических полетов имени Годдарда в Мэриленде, где он присоединился к остальным элементам космической обсерватории.
Беспрецедентный инструмент
Когда свет от звезды попадает в коронограф, прибор использует небольшие круговые заслоны, называемые масками, чтобы эффективно блокировать свет звезды, как Луна блокирует свет Солнца во время полного солнечного затмения. Благодаря этому более слабые объекты вблизи звезды становятся более заметными.
На действующих космических аппаратах уже есть коронографы, оснащенные специальными масками для удаления как можно большего количества звездного света, чтобы можно было разглядеть орбитальные миры. Однако эти приборы в основном способны обнаружить планеты, которые очень велики или находятся далеко от звезды; они не могут найти миры, похожие на Землю по размеру и положению.
Из другой звездной системы наша планета выглядела бы примерно в 10 миллиардов раз тусклее, чем Солнце, к которому она также находится очень близко. Попытка сфотографировать Землю напрямую была бы похожа на попытку разглядеть пятнышко биолюминесцентной водоросли рядом с маяком с расстояния 5000 км. При использовании предыдущих технологий коронографии даже свечение замаскированной звезды полностью перекрывает свечение планеты, похожей на Землю.
Таким образом, прибор Roman Coronagraph Instrument продемонстрирует технику, способную удалять больше нежелательного звездного света, чем предыдущие космические коронографы, благодаря использованию нескольких движущихся частей. Эти подвижные части сделают его первым «активным» коронографом, летающим в космосе.
Его главные инструменты — два деформируемых зеркала, каждое диаметром всего 5 см, поддерживаемые более чем 2000 крошечных поршней, которые двигаются вверх и вниз. Поршни работают вместе, изменяя форму деформируемых зеркал, чтобы они могли компенсировать нежелательный рассеянный свет, проливающийся по краям масок. В следующем видеоролике представлен обзор работы прибора.
Самый полный тест, проведенный на данный момент на приборе Roman Coronagraph Instrument, инженеры прозвали «рытьем темной дыры». Для его проведения команда поместила коронограф в герметичную камеру, предназначенную для имитации холодного, темного вакуума космоса. Используя специальные лазеры и оптику, они воспроизвели свет звезды в том виде, в каком он проявляется при наблюдении из космоса.
Во время теста показания камеры коронографа показали область в форме пончика вокруг центральной звезды, которая постепенно темнеет по мере того, как команда направляет все больше звездного света в сторону от нее (отсюда и прозвище). В космосе экзопланета в этой темной области будет появляться медленно, по мере того как прибор будет выполнять свою работу с помощью деформируемых зеркал.
Испытания показали, что при максимальной мощности прибор Roman Coronagraph Instrument может получить изображение экзопланеты типа Юпитера вокруг звезды, подобной нашему Солнцу: большой холодной планеты, находящейся за пределами обитаемой зоны звезды.
Результат испытания коронографа космического телескопа Нэнси Грейс Роман, получившего название «рытье темной дыры». Слева свет звезд проникает в поле зрения, когда используются только неподвижные компоненты. На центральном и правом снимках видно, что при активации подвижных компонентов прибора звездный свет удаляется в большем количестве.
Прямое фотографирование внесолнечных планет
За последние 30 лет было открыто и подтверждено существование более 5000 планет вокруг других звезд, но большинство из них было обнаружено косвенным путем: их присутствие предполагалось на основании того, как они влияют на родительскую звезду. На самом деле, менее 70 экстрасолнечных планет были сфотографированы напрямую.
Планеты, которые удалось непосредственно сфотографировать на сегодняшний день, не похожи на Землю: большинство из них гораздо больше, горячее и, как правило, находятся дальше от своих звезд. Благодаря этим характеристикам их легче обнаружить, но они также менее пригодны для жизни в том виде, в котором мы ее знаем.
Развитие возможностей для прямого визуального наблюдения планет, похожих на Землю, потребует промежуточных шагов, и одним из них является прибор Roman Coronagraph Instrument. То, что НАСА узнает из него, поможет разработать инструменты будущего, которые, возможно, будут использоваться в концепции миссии американского агентства, которая в настоящее время называется Habitable Worlds Observatory и направлена на фотографирование по меньшей мере 25 землеподобных планет.
