O antigo Arzamas-16 (hoje Sarov), berço da primeira bomba atômica e também o Centro Nuclear Federal da Federação Russa surpreendeu novamente: os cientistas Sarov criaram um supertelescópio de raios X para procurar civilizações extraterrestres ART-XC. Ele se tornará parte do Observatório Astrofísico Internacional "Spectrum-X-ray-Gamma". Este observatório inclui dois telescópios ao mesmo tempo. Além do produto dos cientistas de Sarov, o observatório também inclui um telescópio da Alemanha com óptica de incidência oblíqua eRosita.

O observatório astrofísico internacional "Spectrum-X-ray-Gamma" deveria subir ao céu em 2013. Mas as dificuldades técnicas atrapalharam: a questão do veículo lançador estava sendo resolvida há muito tempo. Como resultado, eles se recusaram a ajudar a Ucrânia. O gelo finalmente quebrou. O observatório está se preparando para ser lançado no espaço.

Megaprojeto do século 21

“Cientistas russos começaram a discutir o projeto Spektr-RG com parceiros estrangeiros já em março de 2005”, diz o Doutor em Ciências Técnicas, Professor Igor Ostretsov. - O observatório adquiriu sua forma final no outono de 2008, ao mesmo tempo em que a posição do aparelho foi finalmente escolhida - no ponto de Lagrange L2 do sistema Sol-Terra e a instrumentação - dois telescópios de raios-X - foi fixada. Em seguida, foi assinado um acordo entre a Roskosmos e a agência aeroespacial alemã DLR. A base do observatório será a plataforma Navigator, desenvolvida na NPO com o nome de Lavochkin.”

“Neste megaprojeto do século 21, trabalharam não apenas cientistas do Instituto de Pesquisa de Física Experimental de toda a Rússia de Sarov, mas também funcionários do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, NPO em homenagem a S.A. Lavochkin (Khimki), bem como cientistas (já mencionados) do Instituto Max Planck (Garsching), do Instituto de Astrofísica (Potsdam), - disse o vice-diretor do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, Doutor em Física e Ciências Matemáticas Mikhail Pavlinskiy. - "Spektr-X-ray-Gamma" pela primeira vez fará um levantamento completo de todo o céu com uma sensibilidade recorde, resolução angular e de energia em uma faixa de energia dura. Cerca de 3 milhões de novos núcleos de galáxias ativas e até 100.000 novos aglomerados de galáxias serão descobertos. O observatório será capaz de registrar todos os grandes aglomerados de galáxias que existem no Universo.”

O observatório está planejado para ser levado ao ponto de Lagrange L2 no sistema Sol-Terra a uma distância de 1,5 milhão de quilômetros da Terra. A data ideal de lançamento da espaçonave é 25 de setembro de 2017. O voo até o ponto de Lagrange deve levar 100 dias. O programa de trabalho do observatório é projetado para 7 anos, dos quais os primeiros 4 anos serão ocupados por um levantamento de todo o céu. Os 3 anos restantes estão planejados para observação seletiva no céu.

O observatório deve ser lançado ao espaço usando um veículo de lançamento pesado Proton. Mas outras opções também estão sendo consideradas.

Tecnologias Subnano

“O projeto prevê a criação de um observatório astrofísico de raios X orbital com uma faixa de energia estendida para energias duras”, diz Doutor em Ciências Técnicas Dmitry Litvin. - Durante um ciclo de trabalho de sete anos, será criado um mapa das fontes de raios X. Ao mesmo tempo, espera-se que vários milhares de fontes extragalácticas sejam descobertas. Estudos detalhados de raios-x de objetos galácticos e extragalácticos serão realizados. Como resultado, espera-se uma expansão significativa de dados experimentais sobre a evolução do Universo, em particular, sobre o problema amplamente discutido da matéria “escura”.

Óptica de foco de espelho com o nível necessário de resolução angular em uma faixa espectral tão difícil está sendo criada na Rússia pela primeira vez. No mundo, apenas a NASA tem essa tecnologia. Para garantir a refletividade necessária, a superfície deve ser praticamente ideal, pois o tamanho permitido de microrugosidade não deve exceder o tamanho de um átomo. Não é mais necessário falar de nano, mas de tecnologia subnano.

A propósito, na fase inicial, foram realizadas negociações para uma representação mais ampla no projeto com a Agência Espacial Européia, bem como o Centro de Pesquisa Espacial do Reino Unido. E foi planejado para configurar um monitor de raios-X todo o céu para corrigir a aparência de fontes intensas em tempo real, bem como um espectrômetro de raios-X de resolução ultra-alta. Por várias razões, vários dispositivos não foram incluídos no projeto. O telescópio espelho de raios X alemão eROSITA será usado na faixa espectral de 0,5 a 10 keV. A energia de fótons relativamente baixa facilita a fabricação de óptica de espelho e permite o uso de espectrômetros de silício bem desenvolvidos. Consequentemente, uma alta resolução angular pode ser esperada com eficiência de detecção e resolução espectral suficientes. O telescópio expandirá e refinará os dados observacionais de projetos anteriores.

O telescópio russo de espelhos de raios X ART-XC foi projetado para energias de fótons de 6 a 30 keV. Dominar o alcance espectral mais difícil do telescópio russo complica a produção de óptica e a parte de gravação, mas é de particular interesse por várias razões: maior poder de penetração, capacidade de observar regiões distantes do espaço e olhar dentro de sistemas fortemente absorventes. correspondência com o espectro de emissão das regiões mais quentes do Universo.

2 bilhões de planetas

“Além da busca por “energia escura”, o Spektr-RG estudará nêutrons e supernovas, explosões de raios gama”, o professor Igor Ostretsov continua nossa conversa. - Os dados obtidos devem ajudar os cientistas no estudo da misteriosa energia "escura". Com a compreensão da natureza desse fenômeno, será possível provar a existência da quinta dimensão: o mundo familiar contém três dimensões espaciais e uma temporal.

A análise de raios-X concentrados dará aos cientistas informações sobre os processos físicos e a geometria de suas fontes, que podem ser estrelas coronariamente ativas, binários de raios-X, anãs brancas, remanescentes de supernovas.

“Formas de vida podem existir dentro de buracos negros, inclusive na forma de civilizações altamente desenvolvidas, que, por vários motivos, não querem divulgar sua localização para seus “irmãos em mente”, diz um funcionário do Instituto de Pesquisas Nucleares da Academia Russa de Ciências Vyacheslav Dokuchaev. - Mas o problema é que o chamado horizonte de eventos - a região primária dos buracos negros, onde o tempo e o espaço se fundem - não permite detectar essas formas de vida.
Segundo os astrofísicos, a Via Láctea pode conter cerca de dois bilhões de planetas. Essa avaliação foi feita com base na análise de dados coletados pelo telescópio Kepler.”

Terceira revolução

E hoje os cientistas estão falando sobre a terceira revolução na astronomia e astrofísica. A era espacial trouxe a segunda revolução na astronomia e astrofísica após a primeira, a invenção do telescópio óptico por Galileu Galilei no século XVI. Cientistas de Sarov prepararam a terceira revolução.

Observe que o trabalho na criação de um supertelescópio começou três vezes e três vezes a tecnologia não permitiu avançar. E somente no Instituto de Pesquisa de Física Experimental de toda a Rússia em Sarov essa tecnologia foi dominada. O observatório em órbita produzirá um levantamento completo de todo o céu com sensibilidade recorde, resolução angular e de energia. Um dos instrumentos centrais que serão usados ​​para resolver as tarefas científicas definidas para o Spektr RG será um telescópio capaz de isolar e analisar sinais fracos de raios-X de alta radiação de fundo. Para atingir esse objetivo, foram desenvolvidos concentradores de raios-X exclusivos, baseados em óptica policapilar, inventada pelo professor M. Kumakhov no Instituto de Óptica de Raios-X.
Tanto o telescópio de raios-X quanto os espelhos de raios-X diferem na medida em que permitem que você olhe para o Universo de forma transparente, e isso possibilita explorá-lo de uma maneira completamente nova. O telescópio ajudará a explorar nova física e novos fenômenos físicos do cosmos. A sensibilidade do telescópio do Centro Nuclear Federal excederá em 10 vezes todos os telescópios de raios-X existentes.

Ambos os telescópios - russos e alemães - estão hoje nas oficinas de montagem da NPO Lavochkin em Khimki. Eles estão esperando que os encaixes com o satélite comecem. De acordo com o Programa Espacial Federal, o lançamento da espaçonave foi planejado para 2013, depois um ano depois ... Há esperança de que o lançamento ocorra em setembro de 2017. Hoje está planejado que o observatório espacial Spektr-RG possivelmente será lançado em órbita no Proton-M com o estágio superior DM-3.

Como os telescópios foram inventados?

O primeiro telescópio apareceu no início do século XVII: vários inventores inventaram simultaneamente as lunetas. Esses tubos foram baseados nas propriedades de uma lente convexa (ou, como também é chamado, um espelho côncavo), agindo como uma lente no tubo: a lente recolhe os raios de luz em foco, e uma imagem ampliada é obtida, que pode ser visualizada através da ocular localizada na outra extremidade do tubo. Uma data importante para os telescópios é 7 de janeiro de 1610; então o italiano Galileu Galilei apontou pela primeira vez um telescópio para o céu - e foi assim que ele o transformou em um telescópio. O telescópio de Galileu era bem pequeno, com pouco mais de um metro de comprimento, e o diâmetro da lente era de 53 mm. Desde então, os telescópios têm crescido constantemente em tamanho. Telescópios realmente grandes localizados em observatórios começaram a ser construídos no século 20. O maior telescópio óptico de hoje é o Grand Canary Telescope, em um observatório nas Ilhas Canárias, com um diâmetro de lente de até 10 m.

Todos os telescópios são iguais?

Não. O tipo principal de telescópios são ópticos, eles usam uma lente, um espelho côncavo ou uma série de espelhos, ou um espelho e uma lente juntos. Todos esses telescópios trabalham com luz visível - isto é, eles olham para planetas, estrelas e galáxias da mesma forma que um olho humano muito aguçado olharia para eles. Todos os objetos do mundo têm radiação, e a luz visível é apenas uma pequena fração do espectro dessas radiações. Olhar para o espaço apenas através dele é ainda pior do que ver o mundo ao redor em preto e branco; então perdemos muita informação. Portanto, existem telescópios que funcionam com outros princípios: por exemplo, radiotelescópios que captam ondas de rádio ou telescópios que captam raios gama - eles são usados ​​para observar os objetos mais quentes do espaço. Existem também telescópios ultravioleta e infravermelho, que são adequados para detectar novos planetas fora do sistema solar: na luz visível de estrelas brilhantes é impossível ver os planetas minúsculos que as orbitam, mas na luz ultravioleta e infravermelha isso é muito mais fácil de ver. Faz.

Por que precisamos de telescópios?

Boa pergunta! Deveria ter perguntado antes. Enviamos veículos para o espaço e até para outros planetas, coletamos informações sobre eles, mas na maioria das vezes a astronomia é uma ciência única, pois estuda objetos aos quais não tem acesso direto. O telescópio é a melhor ferramenta para obter informações sobre o espaço. Ele vê ondas que não são acessíveis ao olho humano, os menores detalhes, e também registra suas observações - então, com a ajuda desses registros, você pode notar mudanças no céu.

Graças aos telescópios modernos, temos uma boa compreensão de estrelas, planetas e galáxias, e podemos até detectar partículas e ondas hipotéticas antes desconhecidas pela ciência: por exemplo, matéria escura (estas são as partículas misteriosas que compõem 73% do universo) ou ondas gravitacionais (eles estão tentando ser detectados usando o observatório LIGO, que consiste em dois observatórios localizados a uma distância de 3.000 km um do outro).É melhor fazer com telescópios para esses fins, como com todos os outros dispositivos - enviá-los para o espaço.

Por que enviar telescópios para o espaço?

A superfície da Terra não é o melhor lugar para observar o espaço. Nosso planeta cria muita interferência. Primeiro, o ar na atmosfera de um planeta funciona como uma lente: ele desvia a luz dos objetos celestes de maneira aleatória e imprevisível - e distorce a maneira como os vemos. Além disso, a atmosfera absorve muitos tipos de radiação, como ondas infravermelhas e ultravioletas. Para contornar essa interferência, telescópios são enviados ao espaço. É verdade que isso é muito caro, então isso raramente é feito: em toda a história, enviamos cerca de 100 telescópios de vários tamanhos para o espaço - na verdade, isso não é suficiente, mesmo os grandes telescópios ópticos da Terra são várias vezes maiores. O telescópio espacial mais famoso é o Hubble, e o telescópio James Webb, com lançamento previsto para 2018, será uma espécie de sucessor dele.

Quão caro é?

Um poderoso telescópio espacial é muito caro. A semana passada marcou o 25º aniversário do lançamento do Hubble, o telescópio espacial mais famoso do mundo. Cerca de US$ 10 bilhões foram alocados para isso o tempo todo; parte desse dinheiro é para reparos, porque o Hubble precisava ser consertado regularmente (isso foi descontinuado em 2009, mas o telescópio ainda está em operação). Logo após o lançamento do telescópio, aconteceu uma história estúpida: as primeiras imagens tiradas por ele eram de qualidade muito pior do que o esperado. Acontece que, devido a um pequeno erro de cálculo, o espelho do Hubble não era reto o suficiente, e toda uma equipe de astronautas teve que ser enviada para consertá-lo. Custou cerca de US$ 8 milhões.O preço do telescópio James Webb está sujeito a mudanças e provavelmente aumentará mais perto do lançamento, mas até agora está em cerca de US$ 8 bilhões - e vale cada centavo.

O que há de tão especial
no telescópio James Webb?

Será o telescópio mais impressionante da história da humanidade. O projeto foi concebido em meados dos anos 90 e agora está finalmente chegando à sua fase final. O telescópio voará 1,5 milhão de km da Terra e entrará em uma órbita ao redor do Sol, ou melhor, até o segundo ponto de Lagrange do Sol e da Terra - este é um local onde as forças gravitacionais de dois objetos são equilibradas e, portanto, o terceiro objeto (neste caso, um telescópio) pode permanecer imóvel. O telescópio James Webb é grande demais para caber em um foguete, então ele voará quando dobrado, e no espaço ele se abrirá como uma flor em transformação; Veja isso vídeo para entender como isso vai acontecer.

Depois disso, ele poderá olhar mais longe do que qualquer telescópio da história: 13 bilhões de anos-luz da Terra. Como a luz, como você pode imaginar, viaja na velocidade da luz, os objetos que vemos estão no passado. Grosso modo, quando você olha para uma estrela através de um telescópio, você a vê como ela parecia dezenas, centenas, milhares e assim por diante anos atrás. Portanto, o telescópio James Webb verá as primeiras estrelas e galáxias como eram após o Big Bang. Isso é muito importante: entenderemos melhor como as galáxias se formaram, como surgiram as estrelas e os sistemas planetários, poderemos entender melhor a origem da vida. Talvez o telescópio James Webb até nos ajude a vida extraterrestre. Há uma ressalva: muitas coisas podem dar errado durante uma missão e, como o telescópio estará muito distante da Terra, será impossível enviá-lo para consertá-lo, como foi o caso do Hubble.

Qual é o significado prático de tudo isso?

Esta é uma pergunta frequentemente feita à astronomia, especialmente considerando quanto dinheiro é gasto com isso. Duas respostas podem ser dadas a isso: em primeiro lugar, nem tudo, especialmente a ciência, deve ter um significado prático claro. A astronomia e os telescópios nos ajudam a entender melhor o lugar da humanidade no universo e a estrutura do mundo em geral. Em segundo lugar, a astronomia ainda tem benefícios práticos. A astronomia está diretamente relacionada à física: entendendo a astronomia, entendemos muito melhor a física, porque existem fenômenos físicos que não podem ser observados na Terra. Digamos que se os astrônomos provarem a existência de matéria escura, isso afetará muito a física. Além disso, muitas das tecnologias que foram inventadas para o espaço e a astronomia também são usadas na vida cotidiana: você pode pensar em satélites, que agora são usados ​​para tudo, desde televisão até navegação GPS. Finalmente, a astronomia será muito importante no futuro: para sobreviver, a humanidade precisará extrair energia do Sol e fósseis de asteróides, se estabelecer em outros planetas e possivelmente se comunicar com civilizações alienígenas - tudo isso será impossível se não desenvolver astronomia e telescópios agora.

• Tradução

Exemplos de telescópios (operacionais em fevereiro de 2013) operando em comprimentos de onda em todo o espectro eletromagnético. Os observatórios estão localizados acima ou abaixo da parte do espectro que normalmente observam.

Quando o Telescópio Espacial Hubble foi lançado em 1990, faríamos um caminhão inteiro de medições com ele. Íamos ver estrelas individuais em galáxias distantes que não tínhamos visto antes; medir o Universo profundo de uma forma que antes não era possível; perscrute regiões de formação de estrelas e veja nebulosas em resolução sem precedentes; capturar erupções nas luas de Júpiter e Saturno com mais detalhes do que nunca. Mas as maiores descobertas – energia escura, buracos negros supermassivos, exoplanetas, discos protoplanetários – foram imprevistas. Essa tendência continuará com os telescópios James Webb e WFIRST? Nosso leitor pergunta:

Sem fantasiar sobre alguma nova física radical, quais resultados de Webb e WFIRST irão surpreendê-lo mais?

Para fazer tal previsão, precisamos saber de quais medidas esses telescópios são capazes.



O telescópio James Webb concluído e lançado como visto por um artista. Preste atenção à proteção de cinco camadas do telescópio contra o calor do sol

James Webb é um telescópio espacial de nova geração a ser lançado em outubro de 2018 tradução]. Uma vez totalmente comissionado e resfriado, se tornará o observatório mais poderoso da história da humanidade. Seu diâmetro será de 6,5 m, a luminosidade excederá o Hubble uma em sete vezes e a resolução será quase três vezes. Ele cobrirá comprimentos de onda de 550 a 30.000 nm - da luz visível ao infravermelho. Será capaz de medir as cores e espectros de todos os objetos observáveis, levando ao limite o benefício de quase todos os fótons que entram nele. Sua localização no espaço nos permitirá ver tudo dentro do espectro que ele percebe, e não apenas aquelas ondas para as quais a atmosfera é parcialmente transparente.

O conceito do satélite WFIRST, com lançamento previsto para 2024. Terá que nos fornecer as medições mais precisas da energia escura e outras incríveis descobertas cósmicas.

O WFIRST é a principal missão da NASA para a década de 2020 e está programado para ser lançado em 2024. O telescópio não será grande, infravermelho, não cobrirá nada além do que o Hubble não pode fazer. Ele só vai fazer isso melhor e mais rápido. Quanto melhor? O Hubble, estudando uma determinada área do céu, coleta luz de todo o campo de visão e é capaz de fotografar nebulosas, sistemas planetários, galáxias, aglomerados de galáxias, simplesmente coletando muitas imagens e costurando-as. O WFIRST fará o mesmo, mas com um campo de visão 100x maior. Em outras palavras, tudo o que o Hubble pode fazer, o WFIRST pode fazer 100 vezes mais rápido. Se tomarmos as mesmas observações que foram feitas durante o experimento Hubble eXtreme Deep Field, quando o Hubble observou a mesma parte do céu por 23 dias e encontrou 5.500 galáxias lá, o WFIRST encontraria mais de meio milhão durante esse período.

Imagem do experimento Hubble eXtreme Deep Field, nossa observação mais profunda do universo até o momento

Mas estamos mais interessados ​​não nas coisas que conhecemos, que descobriremos com a ajuda desses dois belos observatórios, mas nas coisas sobre as quais ainda não sabemos nada! A principal coisa que é necessária para esperar essas descobertas é uma boa imaginação, uma ideia do que ainda podemos encontrar e uma compreensão da sensibilidade técnica desses telescópios. Para que o Universo revolucione nosso pensamento, não é necessário que a informação que descobrimos seja radicalmente diferente da que conhecemos. E aqui estão sete candidatos para o que James Webb e WFIRST podem descobrir!

Comparação de tamanho de planetas recém-descobertos orbitando a estrela vermelha escura TRAPPIST-1 com as luas galileanas de Júpiter e o sistema solar interno. Todos os planetas encontrados ao redor de TRAPPIST-1 são semelhantes em tamanho à Terra, mas a estrela só se aproxima de Júpiter em tamanho.

1) Atmosfera rica em oxigênio em um mundo potencialmente habitável do tamanho da Terra. Há um ano, a busca por mundos do tamanho da Terra nas zonas habitáveis ​​de estrelas semelhantes ao Sol estava no auge. Mas a descoberta de Proxima b e dos sete mundos do tamanho da Terra em torno de TRAPPIST-1, mundos do tamanho da Terra orbitando pequenas anãs vermelhas, criou uma tempestade de amarga controvérsia. Se esses mundos são habitados e têm atmosfera, então o tamanho comparativamente grande da Terra comparado ao tamanho de suas estrelas sugere que durante o trânsito poderemos medir o conteúdo de sua atmosfera! O efeito absorvente das moléculas - dióxido de carbono, metano e oxigênio - pode fornecer a primeira evidência indireta de vida. James Webb poderá ver e os resultados podem chocar o mundo!

O cenário do Big Rip se desenvolverá se detectarmos um aumento na força da energia escura ao longo do tempo

2) Evidência da impermanência da energia escura e o possível início do Big Rip. Um dos principais objetivos científicos do WFIRST é observar estrelas a distâncias muito grandes em busca de supernovas do Tipo Ia. Esses mesmos eventos nos permitiram descobrir a energia escura, mas em vez de dezenas ou centenas, ela coletará informações sobre milhares de eventos localizados a grandes distâncias. E nos permitirá medir não apenas a taxa de expansão do Universo, mas também a mudança dessa taxa ao longo do tempo, com uma precisão dez vezes maior do que hoje. Se a energia escura diferir da constante cosmológica em pelo menos 1%, nós a encontraremos. E se for apenas 1% a mais em módulo do que a pressão negativa da constante cosmológica, nosso Universo terminará com um Big Rip. Isso definitivamente será uma surpresa, mas temos apenas um Universo e devemos ouvir o que ela está pronta para anunciar sobre si mesma.

A galáxia mais distante conhecida até hoje, confirmada pelo Hubble através de espectroscopia, é visível para nós como era quando o universo tinha apenas 407 milhões de anos

3) Estrelas e galáxias de épocas anteriores ao que nossas teorias predizem. James Webb, com seus olhos infravermelhos, será capaz de olhar para o passado quando o universo tinha 200-275 milhões de anos - apenas 2% de sua idade atual. Isso deve incluir a maioria das primeiras galáxias e a formação tardia das primeiras estrelas, mas também podemos encontrar evidências de que gerações anteriores de estrelas e galáxias existiram ainda mais cedo. Se for assim, significará que o crescimento gravitacional desde o momento do aparecimento do fundo cósmico em micro-ondas (380.000 anos) até a formação das primeiras estrelas deu errado. Este será definitivamente um desafio interessante!

O núcleo da galáxia NGC 4261, como os núcleos de um grande número de galáxias, mostra sinais da presença de um buraco negro supermassivo, tanto no infravermelho quanto nas faixas de raios-X

4) Buracos negros supermassivos que apareceram antes das primeiras galáxias. Até os momentos mais remotos do passado que pudemos medir, até o momento em que o universo tinha cerca de um bilhão de anos, as galáxias contêm buracos negros supermassivos. A teoria padrão diz que esses buracos negros se originaram das primeiras gerações de estrelas que se fundiram e caíram no centro dos aglomerados, e depois acumularam matéria e se transformaram em buracos negros supermassivos. A esperança padrão é encontrar a confirmação desse esquema e dos buracos negros nos estágios iniciais de crescimento, mas será uma surpresa se os encontrarmos já totalmente formados nessas galáxias muito primitivas. James Webb e WFIRST serão capazes de lançar luz sobre esses objetos, e encontrá-los em qualquer forma será um avanço científico sério!

Planetas descobertos pelo Kepler, classificados por tamanho, em maio de 2016, quando lançaram a maior amostra de novos exoplanetas. Os mundos mais comuns são ligeiramente maiores que a Terra e ligeiramente menores que Netuno, mas mundos de baixa massa simplesmente podem não ser visíveis para o Kepler.

5) Exoplanetas de baixa massa, apenas 10% da Terra, podem ser os mais comuns. Esta é a especialidade do WFIRST: procurar microlentes em grandes áreas do céu. Quando uma estrela passa na frente de outra estrela, do nosso ponto de vista, a curvatura do espaço produz um efeito de ampliação, com aumento previsível e consequente diminuição do brilho. A presença de planetas no sistema que estava em primeiro plano mudará o sinal de luz e nos permitirá reconhecê-los com maior precisão, reconhecendo massas menores do que qualquer outro método pode fazer. Com o WFIRST, vamos sondar todos os planetas até 10% da massa da Terra, um planeta do tamanho de Marte. Os mundos semelhantes a Marte são mais comuns do que os semelhantes à Terra? WFIRST pode nos ajudar a descobrir isso!

Uma ilustração de CR7, a primeira galáxia conhecida a conter estrelas da população III, as primeiras estrelas do universo. James Webb pode tirar uma foto real desta e de outras galáxias

6) As primeiras estrelas podem vir a ser mais massivas do que as que existem agora. Ao estudar as primeiras estrelas, já sabemos que elas são muito diferentes das atuais: eram quase 100% hidrogênio e hélio puros, sem outros elementos. Mas outros elementos desempenham um papel importante no resfriamento, irradiação e prevenção de estrelas superdimensionadas desde o início. A maior estrela conhecida hoje está localizada na Nebulosa da Tarântula e tem 260 vezes a massa do Sol. Mas no início do Universo poderia haver estrelas 300, 500 e até 1000 vezes mais pesadas que o Sol! James Webb deve nos dar a chance de descobrir, e ele pode nos contar algo incrível sobre as primeiras estrelas do universo.

A saída de gás em galáxias anãs ocorre durante a formação ativa de estrelas, devido à qual a matéria comum voa para longe e a matéria escura permanece.

7) A matéria escura pode não ser tão dominante nas primeiras galáxias como é hoje. Provavelmente, finalmente poderemos medir galáxias em partes distantes do universo e determinar se a proporção de matéria comum para matéria escura está mudando. Com a formação intensiva de novas estrelas, a matéria comum flui para fora da galáxia, a menos que a galáxia seja muito grande - o que significa que em galáxias primitivas e escuras, deveria haver mais matéria normal em relação à matéria escura do que em galáxias escuras que não são longe de nós. Tal observação confirmaria o entendimento atual da matéria escura e atingiria as teorias da gravidade modificada; a observação oposta poderia refutar a teoria da matéria escura. James Webb será capaz de lidar com isso, mas as estatísticas observacionais acumuladas do WFIRST realmente esclarecerão tudo.

A ideia de um artista de como seria o universo quando as primeiras estrelas se formaram

Todas essas são apenas possibilidades, e há muitas possibilidades para listar aqui. O ponto principal de observar, acumular dados e fazer pesquisas científicas é que não sabemos como o universo funciona até que façamos as perguntas certas para nos ajudar a descobrir. James Webb se concentrará em quatro questões principais: primeira luz e reionização, reunião e crescimento de galáxias, nascimento de estrelas e formação de planetas, e a busca por planetas e a origem da vida. O WFIRST se concentrará em energia escura, supernovas, oscilações acústicas bariônicas, exoplanetas - tanto microlente quanto observação direta, e observações de grandes áreas do céu no infravermelho próximo, que excederão em muito as capacidades de observatórios anteriores, como 2MASS e WISE.

Mapa infravermelho de todo o céu obtido pela espaçonave WISE. O WFIRST excederá em muito a resolução espacial e a profundidade de campo disponíveis para o WISE, permitindo-nos olhar cada vez mais fundo.

Temos uma compreensão surpreendentemente boa do universo de hoje, mas as perguntas que James Webb e WFIRST serão respondidas só estão sendo feitas hoje, com base no que já aprendemos. Pode acontecer que não haja surpresas em todas essas frentes, mas é mais provável que não apenas encontremos surpresas, mas que nossas suposições sobre sua natureza se mostrem completamente erradas. Parte do interesse científico é que você nunca sabe quando ou como o universo irá surpreendê-lo com algo novo. E quando ela o faz, chega a maior oportunidade de toda a humanidade avançada: ela nos permite aprender algo completamente novo e muda a maneira como entendemos nossa realidade física.

Universo

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O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS para abreviar) é uma próxima missão da NASA que pesquisará cerca de 200.000 estrelas em busca de sinais de exoplanetas.

Em uma nota! Exoplanetas, ou planetas extra-solares, são planetas fora do sistema solar. O estudo desses objetos celestes há muito tempo é inacessível aos pesquisadores - ao contrário das estrelas, eles são muito pequenos e escuros.

À procura de exoplanetas com condições semelhantes às da Terra, a NASA dedicou todo um programa. É composto de três etapas. Investigador Principal, George Reeker do Instituto de Astrofísica e Pesquisa Espacial. Kavli chamou o projeto de "a missão do século".

O satélite foi proposto como missão em 2006. A startup foi patrocinada por empresas conhecidas como a Fundação Kavli, Google e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts também apoiaram a iniciativa.

Em 2013, o TESS foi incluído no programa NASA Explorer. TESS é projetado para 2 anos. Espera-se que no primeiro ano a espaçonave explore o Hemisfério Sul, no segundo - o Hemisfério Norte.

“O TESS prevê a descoberta de milhares de exoplanetas de todos os tamanhos, incluindo dezenas comparáveis ​​em tamanho à Terra”, disse o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que lidera a missão, em comunicado.

Metas e objetivos do telescópio

O satélite é uma extensão da missão bem-sucedida do Telescópio Espacial Keppler da NASA, lançado em 2009.
Como o Kepler, o TESS pesquisará com base nas mudanças no brilho das estrelas. Quando um exoplaneta passa na frente de uma estrela (chamado de trânsito), obscurece parcialmente a luz emitida pela estrela.

Essas quedas no brilho podem indicar que um ou mais planetas giram em torno da estrela.

No entanto, ao contrário do Keppler, a nova missão se concentrará em estrelas 100 vezes mais brilhantes, selecionará as mais adequadas para estudo detalhado e identificará alvos para futuras missões.

O TESS varrerá o céu dividido em 26 setores de 24 por 96 graus. Câmeras poderosas na espaçonave capturarão as menores mudanças na luz das estrelas em todos os setores.

O gerente de projeto Riker observou que durante a missão, a equipe espera descobrir vários milhares de planetas. “Esta tarefa é mais ampla, vai além da detecção de exoplanetas. Imagens do TESS farão uma série de descobertas em astrofísica”, acrescentou.

Características e características

O telescópio TESS é mais avançado que seu antecessor, o telescópio Keppler. Eles têm o mesmo objetivo, ambos usam uma técnica de busca de "trânsito", mas as possibilidades são diferentes.

Reconhecendo mais de dois mil exoplanetas, Keppler passou sua missão principal observando um trecho estreito do céu. O TESS tem um campo de visão quase 20 vezes maior, o que permite detectar mais objetos celestes.

O próximo bastão no estudo de exoplanetas será o Telescópio Espacial James Webb.

O Webb irá escanear objetos identificados pelo TESS com mais detalhes em busca de vapor de água, metano e outros gases atmosféricos. Está programado para ser colocado em órbita em 2019. Esta missão deve ser a última.

Equipamento

Segundo a NASA, a espaçonave movida a energia solar possui quatro telescópios ópticos de grande angular chamados refratores. Cada um dos quatro dispositivos possui câmeras semicondutoras embutidas com resolução de 67,2 megapixels, capazes de operar na faixa espectral de 600 a 1.000 nanômetros.

Equipamentos modernos devem fornecer uma visão ampla de todo o céu. Os telescópios observarão um determinado local por entre 27 e 351 dias e depois passarão para o próximo, passando sucessivamente pelos dois hemisférios durante um período de dois anos.

Os dados de monitoramento serão processados ​​e armazenados a bordo do satélite por três meses. O dispositivo transmitirá à Terra apenas os dados que possam ser de interesse científico.

Orbitar e lançar

Uma das tarefas mais difíceis para a equipe foi o cálculo de uma órbita única para a espaçonave.

O dispositivo será lançado em uma órbita elíptica alta ao redor da Terra - ele dará a volta à Terra duas vezes no tempo até que a Lua complete um círculo. Este tipo de órbita é o mais estável. Não há detritos espaciais e radiação forte que possam desativar o satélite. O dispositivo irá facilmente trocar dados com os serviços terrestres.

Datas de lançamento

No entanto, também há um menos - essa trajetória limita as possibilidades temporárias do lançamento: deve ser sincronizada com a órbita da lua. O navio possui uma pequena "janela" - de março a junho - se esse período for perdido, a missão não poderá concluir as tarefas planejadas.

1. De acordo com o orçamento publicado da NASA, a manutenção do telescópio exoplanetário em 2018 custará à agência quase US$ 27,5 milhões, de um custo total do projeto de US$ 321 milhões.
2. A espaçonave irá girar em uma órbita que nunca foi usada antes. A órbita elíptica, chamada P/2, é exatamente metade do período orbital da lua. Isso significa que o TESS fará uma revolução completa ao redor da Terra a cada 13,7 dias.
3. Pelo direito de lançar um satélite, a corporação aeroespacial de Elon Musk enfrentou séria concorrência com Boeng. Estatísticas e NASA estavam do lado
4. O desenvolvimento de instrumentos - de telescópios de bordo a receptores ópticos - foi financiado pelo Google.

Espera-se que o TESS descubra milhares de candidatos a exoplanetas. Isso ajudará os astrônomos a entender melhor a estrutura dos sistemas planetários e fornecer informações sobre como nosso sistema solar se formou.

Onde você pode ver as estrelas?

Uma pergunta bastante razoável - por que colocar telescópios no espaço?. Tudo é muito simples - você pode ver melhor do espaço. Até hoje, para estudar o Universo, são necessários telescópios com uma resolução que não pode ser obtida na Terra. É por isso que os telescópios são lançados no espaço.

Diferentes tipos de visão

Todos esses dispositivos têm "visão" diferente. Alguns tipos de telescópios estudam objetos espaciais na faixa de infravermelho e ultravioleta, outros - no raio-X. Esta é a razão para a criação de sistemas espaciais cada vez mais perfeitos para o estudo profundo do Universo.

telescópio espacial Hubble

Telescópio Espacial Hubble (HST)
O telescópio Hubble é um observatório espacial inteiro em órbita baixa da Terra. A NASA e a Agência Espacial Européia trabalharam em sua criação. O telescópio foi lançado em órbita em 1990 e hoje é o maior dispositivo óptico que observa na faixa do infravermelho próximo e ultravioleta.

Durante seu trabalho em órbita, o Hubble enviou à Terra mais de 700 mil imagens de 22 mil objetos celestes diferentes - planetas, estrelas, galáxias, nebulosas. Milhares de astrônomos o usaram para observar os processos que ocorrem no Universo. Assim, com a ajuda do Hubble, foram descobertas muitas formações protoplanetárias em torno das estrelas, foram obtidas imagens únicas de fenômenos como auroras em Júpiter, Saturno e outros planetas e muitas outras informações inestimáveis.

Observatório de Raios-X Chandra

Observatório de Raios-X Chandra
O Telescópio Espacial Chandra foi lançado ao espaço em 23 de julho de 1999. Sua principal tarefa é observar raios-X provenientes de regiões cósmicas de energia muito alta. Tais estudos são de grande importância para entender a evolução do universo, bem como estudar a natureza da energia escura - um dos maiores mistérios da ciência moderna. Até o momento, dezenas de dispositivos foram lançados no espaço que realizam pesquisas na faixa de raios-X, mas, no entanto, o Chandra continua sendo o mais poderoso e eficaz nessa área.

Spitzer O Telescópio Espacial Spitzer foi lançado pela NASA em 25 de agosto de 2003. Sua tarefa é observar o Cosmos na faixa do infravermelho, na qual se podem ver estrelas em resfriamento, nuvens moleculares gigantes. A atmosfera da Terra absorve radiação infravermelha, em conexão com isso, esses objetos espaciais são quase impossíveis de observar da Terra.

Kepler O telescópio Kepler foi lançado pela NASA em 6 de março de 2009. Seu propósito especial é a busca de exoplanetas. A tarefa do telescópio é monitorar o brilho de mais de 100.000 estrelas por 3,5 anos, durante o qual deve determinar o número de planetas semelhantes à Terra que estão a uma distância adequada para a vida de seus sóis. Compile uma descrição detalhada desses planetas e as formas de suas órbitas, estude as propriedades das estrelas com sistemas planetários e muito mais. Até o momento, Kepler identificou cinco sistemas estelares e centenas de novos planetas, 140 dos quais têm características semelhantes à Terra.

Telescópio Espacial James Webb

Telescópio Espacial James Webb (JWST)
Supõe-se que quando o Hubble cumprir seu mandato, o telescópio espacial JWST tomará seu lugar. Será equipado com um enorme espelho de 6,5 m de diâmetro, com o objetivo de detectar as primeiras estrelas e galáxias que surgiram como resultado do Big Bang.
E é até difícil imaginar o que ele verá no espaço e como isso afetará nossas vidas.