Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST или Webb) может заслужить все похвалы, но целая новая эра телескопов — в космосе и на земле — произведет революцию в астрономии в ближайшие два десятилетия. 

От черных дыр до поиска жизни и не только, все величайшие загадки астрономии находятся на рассмотрении — и астрономы уже планируют, как их разгадать, используя инструменты, которые варьируются от самых больших космических телескопов до массивов крошечных радиотелескопов, разбросанных по пустыне на Земле. Даже если некоторые идеи кажутся притянутыми за уши, астрономы усердно работают над тем, как наилучшим образом воплотить эти проекты в жизнь и как они будут дополнять современные передовые инструменты, как объяснили ученые на 241-м заседании Американского астрономического общества, состоявшемся в Сиэтле и онлайн ранее в этом месяце. 

«JWST — это здорово, но этого недостаточно», — заявила на конференции Джейн Ригби, астроном из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде, которая руководила учеными в течение первого года работы обсерватории. Чтобы по-настоящему добиться прогресса, добавила она, потребуется «использовать все инструменты из нашего астрономического инструментария и планировать и создавать будущие инструменты».

Биология на чужих планетах

Начиная с меньшего масштаба, будущие астрономические установки, наконец, — будем надеяться — приведут к первому обнаружению жизни на другой планете в ближайшие годы. Астрономы-экзопланетчики ищут планеты вокруг других звезд, на которых существуют условия, в которых, вероятно, может процветать жизнь, и одновременно выясняют, как «распознать, может ли внесолнечная планета поддерживать жизнь», — заявила на конференции Виктория Медоуз, астробиолог из Вашингтонского университета. 

Однако распознавание жизни и понимание условий на планете — действительно сложные задачи. Нам нужно не только искать реальные признаки жизни, известные как биосигналы, но нам также необходимо понимать контекст, в котором мы обнаруживаем эти признаки — окружающую среду планеты, даже включая поведение звезды, вокруг которой она вращается. Волнующе, что «JWST и наземные телескопы смогут начать поиск жизни, например, прямо сейчас», — сказал Медоуз. 

Заглядывая в будущее, можно сказать, что главная обсерватория обитаемых миров (HWO), запланированная на 2030-е годы, сможет глубже заглянуть в атмосферу этих планет и даст нам еще лучший шанс обнаружить жизнь. В то время как JWST в основном использует транзиты — прохождение планеты перед своей звездой — для наблюдения экзопланет размером с Землю, обсерватория обитаемых миров будет использовать более прямой подход, отображая сами планеты вплоть до размеров, подобных Земле.

Гигантские обсерватории здесь, на Земле, также обещают новое понимание поиска жизни. Новый класс обсерваторий, известных как «Чрезвычайно большие телескопы» или ELTS, строится на Гавайях и в Чили. Эти гигантские проекты будут иметь зеркала диаметром около 98 футов (30 метров), что в два раза выше, чем голливудский знак, и почти в три раза больше, чем у любого другого существующего оптического телескопа. 

Хотя JWST, HWO и другие космические обсерватории являются мощными инструментами, они имеют высокую цену, поэтому астрономы, как и всегда, будут полагаться на дополнительные наземные телескопы — однако теперь эти наземные телескопы будут намного мощнее.

Самые большие черные дыры 

Предстоящие десятилетия также обещают новые способы видеть — или, скорее, слышать — Вселенную, включая способность обнаруживать больше типов гравитационных волн, или ряби в ткани пространства-времени. «LIGO [Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория] в настоящее время является единственным детектором гравитационных волн, который непосредственно наблюдал гравитационные волны, и это удивительно», — сказала Кьяра Мингарелли, астроном из Института Флэтайрон в Нью-Йорке, во время конференции. Однако LIGO рассматривает лишь небольшую часть всего спектра гравитационных волн — существует множество сигналов, которые он не в состоянии наблюдать.

Для этих других гравитационных волн, отличающихся более низкими частотами и более длительными сигналами, астрономам нужно будет дождаться космического детектора, известного как LISA, космическая антенна лазерного интерферометра. Подобно массивному детектору LIGO, LISA будет удерживать три спутника в огромном и идеальном треугольнике, поскольку все они вместе вращаются вокруг Земли. «Источниками LISA будут маленькие сверхмассивные черные дыры», — объяснил Мингарелли, в отличие от более мелких слияний, которые наблюдал LIGO. 

Чтобы найти сигнатуры гравитационных волн самых больших гигантов и другие причудливые дополнения к звуковому ландшафту Вселенной, которые недоступны даже LISA, астрономам понадобится другой метод, известный как синхронизация пульсаров. Пульсары — это вращающиеся мертвые ядра крупных звезд, каждое из которых выбрасывает в космос два луча света, подобно космическому маяку. Пульсары часто используются для определения времени событий в космосе, потому что они настолько предсказуемы, что их хронометраж отклоняется всего на 100 наносекунд в течение целого десятилетия. 

Когда гравитационные волны проходят через пульсары, астрономы могут заметить крошечные изменения в регулярном ритме пульсара. Этот метод обещает выявить сталкивающиеся пары черных дыр, в которых масса каждого партнера примерно в миллиард раз превышает массу нашего Солнца; с помощью этого метода можно также начать наблюдать танго черной дыры за 25 миллионов лет до слияния объектов.

Десятки радиотелескопов по всему миру, от Deep Synoptic Array в Калифорнии до телескопа MeerKAT в Южной Африке и за ее пределами, проходят модернизацию и совместно работают над сбором данных, необходимых для определения времени пульсара, чтобы выявить воздействие гравитационных волн от сверхмассивных черных дыр. 

Эти проекты — лишь малая часть идей астрономов относительно будущего освоения космоса. Но какими бы ни были технологии, от Ielts до космических телескопов гигантских размеров и не только, ученые надеются, что они помогут ответить на наши самые фундаментальные вопросы: откуда мы пришли и одиноки ли мы? Это историческое время для астрономии и для человечества в целом.

От Автора: https://www.space.com/future-astronomy-exoplanets-gravitational-waves?utm_term=ACABCB64-ED61-4AE6-BE28-52F86C8231C8&utm_campaign=58E4DE65-C57F-4CD3-9A5A-609994E2C5A9&utm_medium=email&utm_content