Хотя НАСА запустит следующий крупный космический телескоп в 2018 году, когда стареющий Хаббл уйдет на пенсию, мы потеряем видение ультрафиолетовой Вселенной.
Для целого поколения Хаббл послужил окошком в глубокие и темные тайны Вселенной. От визуализации вулканов на спутнике Юпитера Ио до наблюдения драматического распада комет, зарождающихся галактик, и помощи в определении возраста Вселенной. Его данные играют важную роль в современном понимании ближайшего и дальнего космоса.
Но телескоп устарел, и с момента последнего визита в 2009 году его никто не поддерживает. Хотя обсерватория сейчас находится в отличном состоянии, сбор данных прекратится в 2020-х годах. Что же мы потеряем с его «отставкой»?
В НАСА быстро указали на телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2018 год. Ожидается, что он увеличит возможности Хаббла. Но при высоком разрешении и способности всматриваться в самые первые дни Вселенной у него не хватает одной возможности: ультрафиолетовый потенциал. (Также у него не будет тонкого спектрального разрешения Хаббла и способности наблюдать специальную линию H-альфа, полезную для туманностей и звезд).
Астрономы напоминают об ультрафиолетовых возможностях Хаббла, ведь с его смертью их не будет чем заменить. Земная атмосфера защищает нас от ультрафиолета, но для астрономии это плохо, поэтому съемка должна вестись с космоса. Ученые предполагают, что вряд ли до 2030-го года запустится новый ультрафиолетовый телескоп.
«Например, если мы будем наблюдать за звездным и планетным формированием, то нам нужно увидеть прирост газа на них», – сказал Адам Краус, астроном из университета штата Техас в Остине. Он объяснил, что когда газ падает на подающие надежды звезды и планеты, то они излучают большую часть своей энергии и ультрафиолетовых волн. В отличие от Хаббла, Уэбб не сможет этого увидеть.
Джейн Ригби, заместитель научного руководителя по операциям Уэбба, указывает на то, что новый телескоп предназначен для научных исследований, на которые Хаббл не способен. Уэбб имеет в 7 раз больше площадь сбора, а также работает вблизи абсолютного нуля (самая низкая возможная температура). Он сможет рассматривать пыльные места, где образуются звезды и галактики, пребывающие в глубоком «красном смещении» (спектральные линии, движущиеся по направлению к концу спектра) за счет космического расширения.
К счастью для астрономов, ожидается, что время работы Хаббла и Уэбба в космосе пересечется. У Хаббла большой архив наблюдения и Уэбб смог бы потратить время на просмотр знаменитых «глубоких полей» молодых галактик.
Также есть потенциал для создания стереоскопических или «3D» изображений нескольких объектов, так как Хаббл (на низкой околоземной орбите) будет в миллионах миль дальше от Уэбба. В Научном институте космического телескопа (STScl), управляющим Хабблом, некоторые астрономы предполагают, что можно снять ближайшие объекты.
«Вы могли видеть кольца Сатурна, торчащие из плоских страниц, Марс в виде глобуса или Юпитер и движение его лун», – сказал ученый проекта STScl Джоэл Грин. – «Но вам, наверное, хочется взглянуть и на то, как изменятся эти привычные облачные структуры в формате 3D».
Также появится возможность наблюдать за взрывом звезды (или сверхновой) и, благодаря расстоянию телескопов, выяснить, откуда исходит взрыв и изучить его особенности.
Кроме Уэбба планируются и другие обсерватории. Одна из них – Поисковой Широкоугольный Инфракрасный Телескоп (Wide Field Infrared Survey Telescope – WFIRST), который будет использовать оборудование класса Хаббла с более широким полем зрения. Его специализацией станет темная энергия и экзопланеты. Другой пример – транзитный поисковой спутник экзопланет (Transiting Exoplanet Survey Satellite – TESS), сосредоточенный на планетах, проходящих перед самыми яркими звездами в нашем небе. Его собираются запустить в 2020-х годах, если полностью утвердится финансирование миссии.
Но следующее поколение механизмов все еще разрабатывается. При планировании задач НАСА в значительной степени рассчитывает на Национальный научный фонд, который устраивает рассмотрение каждые 10 лет. Сейчас предложения пребывают в стадии разработки, прежде чем представить их членам следующего заседания, которое произойдет в 2020 году.
Это будет настоящее поле битвы, благодаря которому определится будущее ультрафиолетовой астрономии. НАСА планирует представить комиссии четыре концептуальных исследования, в том числе миссию Большого Ультрафиолетового/Оптического/Инфракрасного Поиска (LUVOIR). Его способности позволят наблюдать сразу несколькими длинами волн.
Если его запустят, то он изучит протопланетные диски, отыщет и сделает изображения черных дыр, создаст карту Млечного пути, и даже сможет рассмотреть ближайшие атмосферы экзопланет на наличие признаков обитаемости. Но он конкурирует с другими миссиями, среди которых есть сосредоточенность на инфракрасном свете (Far-IR Surveyor), рентгеновских лучах (X-ray surveyor) и более скромный ультрафиолетовый и оптический наблюдатель (HabEx). Последний может использовать специальный отдельный щит, чтобы отфильтровать звездный свет для прямых наблюдений планеты, чтобы было бы первым случаем в астрономии.
«Мы надеемся, что в 2020 году одна из этих миссий получит финансирование», – сказал главный научный сотрудник по программе исследования экзопланет НАСА Карл Стапелфилд. По его словам, цель не только в изучении ближайших звезд, но и остальной Вселенной.
Есть и другие ультрафиолетовые телескопы: Advanced Technology Large Aperture Space Telescope (ATLAST), который рассматривался на последней комиссии и Космический телескоп высокого разрешения (High Definition Space Telescope – HDST). Так что вариантов много.
Пока ведутся обсуждения, Уэбб готовится к запуску. Ригби очень надеется на научный потенциал телескопа.
«Посмотрите на путь Уэбба, и вы увидите, что его разрабатывали как наследие Хаббла», – сказала она. – «Мы добавили все то, чего Хаббл сделать не может. Но то, что он сделал, выглядит так изящно. Обсерватория Уэбба оптимизирована в совершенно другом направлении, потому что Хаббл итак дал нам 25 лет наблюдений в рамках диапазона своих возможностей».