Мощь телескопа Роман, способная разоблачить скрытые нейтронные звёзды

Астрономы стоят на пороге прорывного открытия, которое может изменить наше понимание Вселенной. Новое исследование показывает, что предстоящий Nancy Grace Roman Space Telescope от NASA может обнаружить неуловимые нейтронные звёзды , скрытые остатки массивных звёзд, которые взорвались. Эти космические объекты, обычно невидимые для большинства телескопов, могут быть раскрыты с помощью гравитационного микролинзирования , явления, которое «Роман» уникально оснащён изучать.

Мощь гравитационного микролинзирования

Нейтронные звёзды , это невероятно плотные остатки звёзд, переживших взрывы сверхновых. Они содержат массу, превышающую солнечную, в сфере размером не больше города, но остаются в основном необнаруживаемыми из-за своей тусклости и изоляции в просторах космоса. «Большинство нейтронных звёзд относительно тусклы и находятся в одиночестве», , объяснила Zofia Kaczmarek, исследователь из Гейдельбергского университета в Германии, которая возглавила исследование. «Их невероятно трудно обнаружить без какой-либо помощи».

Исследование, опубликованное в журнале Astronomy and Astrophysics, предполагает, что Nancy Grace Roman Space Telescope от NASA может изменить ситуацию. Инновационный подход «Романа», известный как гравитационное микролинзирование, позволит обнаружить эти слабые объекты, измеряя, как их мощная гравитация искривляет и усиливает свет далёких звёзд, расположенных позади них.

Гравитационное микролинзирование происходит, когда массивный объект, такой как нейтронная звезда, проходит между Землёй и далёкой звездой, искажая её свет. Это кратковременное усиление яркости позволяет астрономам обнаруживать объекты, которые иначе остались бы скрытыми. Продвинутые возможности «Романа» позволяют измерять как увеличение яркости (фотометрия), так и тонкое смещение позиции фоновой звезды (астрометрия). Комбинация этих измерений обеспечивает более точный способ идентификации и изучения нейтронных звёзд. Подробнее о возможностях «Романа» , на STScI's Roman mission page.

Новые сведения о звёздных остатках

Способность телескопа «Роман» наблюдать микролинзирование с непревзойдённой точностью позволит не только обнаружить нейтронные звёзды, но и получить важные данные об их массе. «По-настоящему круто в использовании микролинзирования то, что можно получить прямые измерения массы», , сказал Peter McGill, соавтор исследования из Lawrence Livermore National Laboratory. «Фотометрия говорит нам, что что-то прошло перед звездой, но именно величина сдвига позиции звезды сообщает, насколько этот объект массивен».

По данным NASA, этот новый метод измерения массы может помочь решить несколько давних загадок астрофизики. Например, учёные пока не знают распределение масс нейтронных звёзд и чёрных дыр, а также где проходит граница между этими двумя типами объектов. Открытия «Романа» могут стать прорывом в определении того, чем отличаются эти звёздные остатки по размеру и весу, а также насколько быстро нейтронные звёзды перемещаются по галактике после получения мощных «толчков» во время своего формирования.

«Мы не знаем распределение масс нейтронных звёзд, чёрных дыр или где одна заканчивается и начинается другая с какой-либо уверенностью. „Роман“ станет настоящим прорывом в этом».

Peter McGill, Lawrence Livermore National Laboratory, via NASA

Обширное обследование скрытой популяции

Исследовательская группа воспользуется Galactic Bulge Time Domain Survey телескопа «Роман» , масштабным наблюдательным проектом, который будет сканировать миллионы звёзд на обширных участках неба с высокой частотой. Обследование в основном направлено на идентификацию экзопланет с помощью фотометрического микролинзирования, но newfound способность измерять астрометрическое микролинзирование открывает совершенно новую область в астрофизических исследованиях.

Способность телескопа наблюдать такую обширную область неба позволит обнаружить изолированные нейтронные звёзды, которые могут быть разбросаны по Млечному Пути, , популяцию, которую до сих пор было почти невозможно изучать. «Мы видим небольшую выборку, которая не отражает общей картины», , сказала Качмарек. «Даже одно измерение массы было бы очень мощным. Если мы найдём хотя бы одну изолированную нейтронную звезду, это уже невероятно стимулирует наши исследования».

Способность «Романа» идентифицировать эти объекты может предоставить астрономам первую крупную выборку изолированных нейтронных звёзд, помогая пролить свет на популяцию, которая оставалась скрытой от предыдущих обследований.

Новая глава в микролинзировании и космических открытиях

Уникальное сочетание фотометрических и астрометрических возможностей «Романа» позволяет ему преследовать не одну научную цель, а множество. Макгилл отметил, что способность обнаруживать нейтронные звёзды и чёрные дыры с помощью микролинзирования изначально не входила в конструкцию «Романа», но оказалась одним из его самых захватывающих применений. «Это не входило в первоначальный план», , сказал он. «Но астрометрические возможности „Романа“ оказались действительно хорошими для обнаружения нейтронных звёзд и чёрных дыр, так что мы можем добавить совершенно новый вид науки в обследования „Романа“».

Ожидаемые открытия могут преобразить наше понимание Вселенной. Раскрывая ранее скрытые нейтронные звёзды, «Роман» откроет новую главу в изучении звёздных остатков и динамики нашей галактики. С помощью этой технологии NASA готова раскрыть давно утерянную популяцию объектов, которые десятилетиями ускользали от учёных.

Ссылки:

• NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope
• Heidelberg University (Zofia Kaczmarek)
• Astronomy and Astrophysics journal
• STScI Roman Mission
• Lawrence Livermore National Laboratory
• DOE Lawrence Livermore National Laboratory
• NASA Astrophysics - Black Holes
• NASA: Roman Poised to Transform Hunt for Neutron Stars
• NASA Roman Science Goals - Galactic Bulge Survey