Астрономы возродили идею создания на Луне «Большого телескопа»

Группа астрономов из Техасского университета в Остине обнаружила, что идея телескопа, отложенная НАСА десять лет назад, может решить проблему, которую не может решить ни один другой телескоп: он сможет изучать самые первые звезды во Вселенной. Команда, возглавляемая научным сотрудником NASA Hubble Анной Шауэр, опубликует свои результаты в следующем выпуске Astrophysical Journal.

«На протяжении всей истории астрономии телескопы становились все более мощными, что позволяет нам исследовать источники из более ранних космических времен — все ближе к Большому взрыву», — сказал профессор и член команды Фолькер Бромм, теоретик, десятилетиями изучавший первые звезды. «Предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) достигнет того времени, когда галактики впервые сформировались».

«Но теория предсказывает, что было еще более раннее время, когда галактик еще не существовало, но когда сначала сформировались отдельные звезды — неуловимые звезды населения III. Этот момент «самого первого света» выходит за рамки возможностей даже мощного JWST, а вместо этого нам нужен «совершенный» телескоп».

Первые звезды сформировались около 13 миллиардов лет назад. Они уникальны, рождены из смеси газов водорода и гелия и, вероятно, в десятки или сотни раз больше Солнца. Новые расчеты ученых показывают, что ранее предложенная установка, жидкостный зеркальный телескоп, который будет работать с поверхности Луны, сможет изучать эти звезды. Предложенный в 2008 году группой под руководством Роджера Ангела из Университета Аризоны, этот объект был назван Лунным жидкостным зеркальным телескопом (LLMT). Однако НАСА провело анализ этого предложенного объекта десять лет назад, но решило не продолжать проект.

Предлагаемый лунный телескоп с жидкостным зеркалом, который Анна Шауэр назвала «Абсолютно большим телескопом», будет иметь зеркало диаметром 100 метров. Он будет работать автономно с поверхности Луны, получая энергию от солнечной станции сбора энергии на Луне и передавая данные на спутник на лунной орбите.

Зеркало телескопа будет не из стекла с покрытием, а из жидкости, так как оно легче и, следовательно, дешевле для транспортировки на Луну. Зеркало телескопа было бы вращающимся чаном с жидкостью, увенчанным металлической — и, следовательно, отражающей — жидкостью. (В предыдущих жидкостных зеркальных телескопах использовалась ртуть.) Чан должен вращаться непрерывно, чтобы поверхность жидкости имела правильную параболоидную форму, чтобы работать как зеркало.

Телескоп будет стационарным и расположен внутри кратера на северном или южном полюсе Луны. Чтобы изучить первые звезды, он будет постоянно смотреть на один и тот же участок неба, чтобы собрать от них как можно больше света.

«Мы живем во вселенной звезд», — говорят исследователи. «Это ключевой вопрос, как звездообразование началось на раннем этапе космической истории. Появление первых звезд знаменует собой решающий переход в истории Вселенной, когда изначальные условия, установленные Большим взрывом, уступили место постоянно увеличивающейся космической сложности, в конечном итоге способствующей появлению жизни, и разумных существ, подобным нам».

«Этот момент первого света находится за пределами возможностей телескопов настоящего или ближайшего будущего. Поэтому важно думать о «совершенном» телескопе, который способен непосредственно наблюдать за этими неуловимыми первыми звездами на краю времени».

Команда ученых предлагает, чтобы астрономическое сообщество пересмотрело отложенный план лунного телескопа с жидким зеркалом, чтобы изучить самые первые звезды во Вселенной.

Anna T. P. Schauer et al, The Ultimately Large Telescope—what kind of facility do we need to detect Population III stars? Astrophysics of Galaxies arXiv:2007.02946v2 , arxiv.org/abs/2007.02946