Директор космического телескопа сказал, что лучшее еще впереди для телескопа Хаббла
Кен Сембах, директор Научного института космического телескопа, спустя три десятилетия жизни самой уважаемой в мире орбитальной обсерватории, размышляет о его будущем
Тридцать лет назад команда астронавтов НАСА вывела космический телескоп Хаббл из грузового отсека космического челнока на околоземную орбиту. Высоко над атмосферой, испаряющей звёздный свет нашей планеты, Хаббл мог изучать явления в космосе, которые наземные обсерватории никогда не смогут увидеть. Это был не первый космический телескоп, но он, безусловно, самый долговечный и самый производительный - во многом благодаря инновационному дизайну, который позволил посетить, отремонтировать и модернизировать Хаббл. Сегодня он необратимо преобразил астрономию, что привело не только к новым глубоким открытиям во Вселенной, но и к планам создания еще более амбициозных космических телескопов.
Хотя глаза Хаббла находятся на высоте более 500 километров над Землей, его сердце, вероятно, находится в Балтиморе: в залах, офисах и конференц-залах Научного института космического телескопа, где проводятся научные исследования обсерватории. Чтобы ознаменовать три десятилетия открытия Хаббла, Scientific American поговорил с директором института Кеном Сембахом о самых революционных открытиях телескопа, его работе во время пандемии коронавируса и о том, как долго он может продолжаться.
Кен Сембах, директор Научного института космического телескопа.
->Как вы относитесь к Хабблу как директору Научного института космического телескопа?
-> Я отвечаю за научные операции Хаббла, а также за другие работы, которые мы выполняем там, такие как наука и полеты предстоящего космического телескопа Джеймса Вебба и управление Архивом космических телескопов Микульского. Таким образом, Хаббл является одним из компонентов работы, которую выполняет Институт. У меня есть отличная команда людей, возглавляемая офисом миссии, который отвечает за повседневные операции Хаббла, которые мы выполняем там.
->Что самое интересное в твоей работе, когда дело касается Хаббла?
-> Я получаю огромное удовлетворение от того, что вся команда Хаббла работает вместе, чтобы превратить великую научную идею в нечто захватывающее. Это смешно. Но есть и кое-что еще - перк, который входит в мою позицию. Это называется «дискреционное время директора».«И это то, что дает мне до 10 процентов времени телескопа для использования по моему выбору - обычно для особо важных наблюдений, которые могут быть слишком чувствительными ко времени или слишком амбициозными, чтобы пройти через обычные каналы для распределения времени телескопа». Иногда это просто то, что все признают, что нам нужно, но они не на переднем крае, они не новенькие и не блестящие - фундаментальные вопросы фундаментальной науки, которые нужно сделать, чтобы подняться на вершину. пика, к которому все хотят добраться.
->Некоторые из самых больших успехов Хаббла, которые действительно продвигали область вперед за эти годы, стали результатом дискреционного времени директора. Я думаю, что лучшими примерами этого являются «Глубокие поля». Первое Глубокое Поле Хаббла, последующее Ультра Глубокое Поле, Поля Границы, которые последовали за ним, - все они в основном вышли из режиссера в то время, говоря: «Это достаточно важно и достаточно революционно. И хотя другие могут не согласиться со мной, мы пойдем вперед и сделаем это от имени сообщества ».
->Так, например, я использовал время своего директора, чтобы просто начать что-то под названием ULLYSES - Ультрафиолетовая наследственная библиотека молодых звезд в качестве основных стандартов. Это будет самая большая программа Хаббла, которая когда-либо выполнялась. На 1000 орбитах телескопа вокруг Земли это даст уникальную возможность получения изображения и спектроскопии в обсерватории с помощью ультрафиолетовых лучей. В сочетании с другими наблюдениями с текущих и будущих объектов, таких как Gaia, ALMA [Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama] и [JWST], это может позволить нам окончательно захватить и раскрыть детали звездообразования, к которым мы не могли получить доступ раньше , Если мы не поймем звездообразование в течение десятилетия - с помощью этой программы, со всеми этими удивительными возможностями - мы, вероятно, никогда не поймем этого.
->И ни одно из этих ультрафиолетовых наблюдений не могло быть сделано с чем-то кроме Хаббла?
->Вот так. Вы не сможете сделать это. Вы не можете получить ультрафиолет от наземных обсерваторий, потому что атмосфера Земли блокирует этот свет. Таким образом, вам нужен космический телескоп, чтобы сделать это. И сейчас Хаббл - единственный, кто способен предоставить такую информацию. и его запланированное продолжение, обсерватория WFIRST , оба находятся в инфракрасном диапазоне, поэтому они не могут этого сделать. Прямо сейчас только Хаббл видит этот вид света, за исключением нескольких незначительных исключений, которые не приближаются к возможностям Хаббла. Поэтому, когда Хаббл уходит, мы можем быть слепы к ультрафиолетовой вселенной.Прямо сейчас, даже несмотря на то, что мы находимся на 30 лет жизни, я думаю, что для Хаббла лучшее еще впереди.
->В самом деле? Какое «лучшее» может быть? И сколько еще Хаббл может длиться?
->Урок последних трех десятилетий заключается в том, что Хаббл всегда удивляет нас новыми и интересными вещами, где бы они ни выглядели. Это ключевой вклад в огромный рост наших знаний о вселенной, который мы наблюдали в последние годы. И чем больше мы учимся, тем больше мы узнаем, что нам нужно учиться больше - отчасти, поэтому у нас все еще есть такой невероятный спрос. Мы по-прежнему получаем более 1000 предложений каждый год от исследователей по всему миру, надеющихся использовать Хаббл для изучения всего - от объектов солнечной системы до вещей на краю видимой вселенной.
->Будучи реалистом, я думаю, что у Хаббла осталось добрых пять лет. И мы эксплуатируем обсерваторию таким образом, чтобы сохранить ее с научной точки зрения продуктивной до 2025 года. Значит ли это, что мы дойдем до 2025 года? Нет, завтра что-то может пойти не так - ведь это космический бизнес. Но, опять же, может быть, мы сможем добраться до 2030 года. У Хаббла много встроенной избыточности. И его посещали, ремонтировали и совершенствовали астронавты пять раз за всю свою жизнь. Каждая из этих миссий по обслуживанию омолодила обсерваторию и дала ей новые возможности - лучшую электронику, лучшие механические компоненты, лучшие детекторы и тому подобное. Тот факт, что большинство из этих новых вещей не потерпели неудачу, означает, что они прошли стадию младенческой смертности. Они могут пройти еще 10 или 15 лет. Большая часть Хаббла вполне здорова. Что меня беспокоит, так это некоторые оригинальные вещи для обсерватории, такие как датчики точного наведения и электроника. Они купались в космическом излучении каждый день в течение 30 лет. В конце концов, это берет свое.
Что касается преобразующих вещей, которые Хаббл все еще мог бы сделать: во-первых, Хаббл мог оказать большое влияние на астрономию с несколькими мессенджерами - когда вы используете обсерватории гравитационных волн для обнаружения таких вещей, как слияние черных дыр и нейтронных звезд, а затем изучаете эти вещи с другие, более традиционные услуги. Это область исследований, которая открывает совершенно новое окно для самых массивных и энергичных событий, происходящих во вселенной, вещей, которые пульсируют самой тканью пространства-времени. Хаббл может очень помочь нам рассказать, что произошло ночью, что на самом деле столкнулось или слилось, чтобы вызвать эту рябь.Кроме того, есть еще одна из первоначальных проблем, которые Хаббл был разработан, чтобы помочь решить, которая определяет, насколько быстро расширяется Вселенная - то, что называется постоянной Хаббла. Сейчас растет напряжение между измеренными значениями постоянной Хаббла, между значениями, основанными на космическом микроволновом фоне, и значениями, основанными на наблюдении относительно близкой вселенной с использованием сверхновых. Обсерватория помогла детализировать значение постоянной Хаббла в близлежащей вселенной с точностью до 10 процентов, как было обещано изначально. Тогда мы получили это до 3 процентов. Сейчас мы работаем, чтобы довести его до 1 процента. Мы можем скоро добраться до точки, где напряжение между этими двумя наборами оценок таково, что для описания происходящего действительно нужны совершенно новые типы физики. Может быть, есть другой аромат нейтрино там. Обнаружение чего-то подобного было бы огромным.
-> И с приходом давайте вспомним, что все, на что люди будут смотреть с помощью , тоже захотят взглянуть на Хаббла, чтобы получить более полную картину, в то время как обе обсерватории оперативно перекрываются. Исследования звездообразования, первые галактики, экзопланеты - все выиграют от совместной работы этих двух обсерваторий.
->Так что все это заставляет меня поверить, что лучшие годы Хаббла еще впереди.
->Как вы думаете, НАСА должна рассмотреть еще одну миссию по обслуживанию?
->Это, безусловно, стоит посмотреть. Не существует очевидного преемника возможностей Хаббла в области ультрафиолетового и действительно синего оптического света в ближайшем будущем - в 2020-х и, возможно, в 2030-х годах. Если Хаббл действительно закончится в 2025 году, у нас может быть разрыв в 10, 15, может быть, даже 20 лет, прежде чем другой большой телескоп сможет подключиться к сети с такими возможностями. И как это повредит для поля? Вы захотите, чтобы Хаббл или что-то в этом роде сочеталось с наблюдениями многих других запланированных будущих миссий.
-> Знаешь, я бы никогда не сделал ставку против Хаббла. Но есть много аспектов, чтобы рассмотреть с точки зрения потенциальной экономической выгоды, связанной с любым потенциальным восстановлением Хаббла. Сделки должны быть сделаны. Я бы сказал, что было бы близоруко захлопнуть дверь.