Новый космический телескоп НАСА «Нэнси Грейс Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope) существенно расширит масштабы поиска планет за пределами Солнечной системы. По оценкам ученых, обсерватория способна обнаружить около 100 тысяч ранее неизвестных миров. Для сравнения: за все время наблюдений международное научное сообщество подтвердило существование лишь около 6,3 тысячи экзопланет.
Главное отличие новой миссии заключается в географии поиска. До сих пор астрономы исследовали преимущественно близлежащие области нашей Галактики в пределах нескольких тысяч световых лет от Земли. Телескоп «Роман» будет нацелен на малоизученные и удаленные структуры Млечного Пути, включая его густонаселенный центр – галактический балдж. Это позволит сопоставить условия формирования планетных систем в разных частях Галактики.
Для поиска новых миров обсерватория задействует два метода. Первый – транзитный, основанный на фиксации периодического падения яркости звезды, когда планета проходит перед ее диском. Этим способом ученые рассчитывают найти основную часть планет – около 100 тысяч объектов, преимущественно крупных газовых гигантов на близких орбитах. Второй метод – гравитационное микролинзирование. Он использует гравитационное поле близкой звезды как линзу, увеличивающую свет более далекого светила. Микролинзирование поможет открыть более тысячи планет, расположенных далеко от своих родительских звезд, включая аналоги Земли и Марса в зонах обитаемости.
Исследование центральных областей Млечного Пути поможет прояснить происхождение самой Солнечной системы. Сейчас Земля находится примерно в 27 тысячах световых лет от центра Галактики. Однако химический состав Солнца указывает на то, что наша система зародилась примерно на 10 тысяч световых лет ближе к центру, а затем мигрировала на периферию. Звезды во внутренних областях Галактики старше и богаче тяжелыми элементами – кремнием, кислородом и магнием. Высокая концентрация этих элементов напрямую влияет на вероятность формирования планет и их конечные характеристики.
Помимо открытия новых миров, «Роман» соберет климатические данные о тысячах экзопланет, в первую очередь о «горячих Юпитерах». Анализируя изменения их яркости при прохождении за диском звезды, телескоп сможет определять температуру дневной и ночной сторон планет, а также моделировать направление ветров и тепловые потоки в их атмосферах. Эти масштабные статистические данные дополнят точечные химические исследования, которые сейчас проводит телескоп «Джеймс Уэбб».
В рамках проекта планируется непрерывно отслеживать состояние более 100 миллионов звезд в районе галактического балджа. Чтобы справиться с таким объемом информации, ученые из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, уже сейчас обучают алгоритмы машинного обучения на искусственно сгенерированных массивах данных. Это позволит начать обработку реальной информации сразу после запуска телескопа. Все собранные материалы будут открыты для мирового научного сообщества.
