Connect with us

Астрономия

Скрытая Вселенная телескопа Hersсhel

Published

on

Сегодня за пределами земной атмосферы работает два десятка космических телескопов, которые изучают Вселенную во всех диапазонах электромагнитного спектра.

Обсерватория Herschel была запущена Европейским Космическим Агентством (ESA) в 2009 г. для изучения Вселенной в дальнем инфракрасном диапазоне и на субмиллиметровых волнах. Эта замечательная миссия предоставила астрономам первую детальную картину скрытого космоса, показав звезды, формирующиеся в плотных облаках пыли и газа, непрозрачных для видимого света. Если же говорить о внегалактической астрономии, результаты миссии Herschel рассказали нам о том, как на протяжении истории Вселенной менялась скорость образования новых звезд и как на эту скорость влияла межзвездная среда. Но, пожалуй, самое важное — то, что эти результаты сопровождались получением совершенно удивительных снимков!

Европейский инфракрасный телескоп

Основная цель миссии Herschel — наблюдение формирования звезд в нашей и других галактиках. Кроме Европейского Космического Агентства, в ее организации приняла активное участие NASA.

20 лет назад телескоп Hubble сделал знаменитый снимок «Столпов Творения», в действительности представляющих собой гигантские башни из пыли, внутри которых скрываются рождающиеся звезды. «Столпы Творения» — часть более крупной туманности M16 под названием «Орел» — светящегося облака межзвездного газа.

Чтобы понять, что находится внутри этих пылевых структур, необходимо использовать другой диапазон электромагнитных волн. В конце XVIII столетия сэр Уильям Гершель (Sir William Herschel) проверял гипотезу о том, что лучи синего цвета представляют собой излучение с большей энергией. При помощи призмы он разложил световой луч в спектр и разместил термометры таким образом, чтобы сравнить температуру воздуха, нагретого излучением с разной длиной волны. Взглянув на термометр, который расположенный в темном участке за пределами красного конца спектра, ученый обнаружил, что тот тоже нагрелся под действием некоего невидимого излучения, которое мы сейчас называем инфракрасным или тепловым. Потом были открыты другие виды излучения, и теперь мы можем осуществлять наблюдения во всех диапазонах электромагнитного спектра.

Астрономия подразделяет инфракрасный диапазон на ближний, средний и дальний (по отношению к видимому свету). Этот диапазон шире визуального на два порядка и соответствует температурам в десятки и сотни кельвинов. Обсерватория Herschel способна регистрировать излучение субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона.

В видимом свете можно наблюдать лишь внешние области пылевых облаков, скрывающих внутри звезды. Herschel дает возможность увидеть эти звезды вместе со свечением пыли, вызванным их светом, а также места, где прямо сейчас идет формирование новых светил. Межзвездная пыль вносит значительную составляющую в общее свечение неба, которая до определенного момента оставалась вне поля зрения астрономов, а теперь наблюдается обсерваторией Herschel.

Излучение среднего и дальнего инфракрасного диапазона полностью поглощается молекулами воды, присутствующими в земной атмосфере. Поэтому для работы с ним нужна именно космическая обсерватория. Herschel был выведен в точку Лагранжа L2, находящуюся на расстоянии 1,5 млн км от Земли в направлении, противоположном Солнцу, и для него это идеальное положение в пространстве. Размеры обсерватории — 8×4×4 м, ее взлетная масса — 4 тонны. Диаметр ее главного зеркала равен 3,5 м: это самое большое цельное зеркало, которое когда-либо запускали в космос. Для охлаждения трех научных приборов до температуры 0,3 K на борту космического аппарата находилось 2200 литров жидкого гелия. Рабочий диапазон принимаемого излучения составлял от 70 до 700 мкм.

Никаких светофильтров на борту не установлено: все излучение рабочего диапазона принималось одновременно, а при завершающей обработке оно кодируется цветом таким образом, что синий соответствует более теплой материи (коротковолновое изучение), а красный — более холодной (длинноволновое изучение).

Что показал нам Herschel

Тестовый снимок галактики М51

Галактика M51. Первым снимком, который передал Herschel после выхода на рабочую позицию, стала фотография галактики M51, на которой были обнаружены светящиеся области пыли, отмечающие места, где идет формирование новых звезд. Прибор SPIRE продемонстрировал, что весь инфракрасный фон наполнен далекими галактиками, чей свет вследствие красного смещения изменил свою длину волны настолько существенно, что попал в диапазон приема датчиков инфракрасной обсерватории (на тестовом снимке не видны).

Северная полярная область небесной сферы

Окрестности полюса мира. Из наиболее примечательных изображений, полученных телескопом Herschel, заслуживает упоминания снимок приполярной области небесной сферы, на котором видны мощные облака светящейся в инфракрасном диапазоне холодной галактической пыли, укрывающие, словно вуалью, Полярную звезду и ее окрестности. Если присмотреться к фрагменту этой области, можно заметить, что позади холодной пыли открывается внегалактическое пространство, усеянное очень далекими галактиками. Инфракрасный «цвет» этих галактик почти совпадает с «цветом» пыли, поэтому отличить эти пятнышки света от пылевых скоплений переднего плана часто бывает трудно.

Область звездообразования в созвездии Орла

«Жемчужины» Орла. В этом созвездии Herschel обнаружил неизвестную область звездообразования, удаленную от нас примерно на тысячу световых лет и содержащую около семисот «новорожденных» звезд. Их окружает сложная система газово-пылевых волокон. Весь комплекс является частью огромной тороидальной формации, известной под названием «Пояс Гулда» (Gould’s Belt).

Разнообразные структуры межзвездной пыли, нагретой до температуры около 200 K (до -50…-100°C), ранее были недоступны космическим телескопам, работавшим в диапазонах, намного более близких к видимому. Кроме того, здесь заметны тонкие волокна, в которых просматриваются крохотные «жемчужины» — плотные облака протозвездных туманностей. Они конденсируются из холодного газа, постепенно сжимаясь и нагревая его.

RCW120

RCW120. На снимке объекта, имеющего индекс RCW120, можно увидеть, как массивная звезда своим ветром — потоками заряженных частиц (в основном протонов) — выталкивает всю окружающую пыль из своих окрестностей, образуя пузырь, граница которого представляет собой область повышенной плотности и температуры. Плотность вещества на изображении характеризуется яркостью, а температура — синим цветом, оттенки которого отражают интенсивность излучения среднего инфракрасного диапазона, попавшего на датчики телескопа. Этот снимок также подтверждает, что образование звезд новых поколений может «запускаться» светом более старых ярких светил, своим световым давлением и звездным ветром сжимающих облака пыли и газа в своих окрестностях. Этот объект интересен еще и тем, что звезда в центре массой в десяток солнечных (ее излучение Herschel «не видит») окружена пылью и газом, общая масса которых оценивается в две тысячи масс Солнца. Процесс звездообразования на самом деле не очень эффективен: из всего этого материала на формирование звезд пойдет едва ли больше 10%, поэтому ученым интересно понаблюдать за тем, как эта масса со временем начнет распределяться, распадаясь на отдельные протозвезды, и что с ней будет дальше — в течение следующих 10 млн лет.

Область звездообразования W3

Область звездообразования W3. Газово-пылевые сгустки, в которых идет формирование звезд малой массы, на этом изображении видны как желтые «вкрапления» в более холодном межзвездном веществе, показанном красным цветом. Горячие светила с массами более восьми солнечных испускают мощное излучение, сильно нагревающее окружающий газ и пыль, из-за чего на данном снимке они выглядят голубыми.

Объект W3 GMC — необычно большое скопление молодых звезд, расположенное на расстоянии 6200 световых лет в галактическом рукаве Персея. Здесь продолжается образование как массивных, так и сравнительно «легких» объектов. Вначале, как показывает анализ снимка, идет формирование звезд по краям газово-пылевого сгустка, а затем новорожденные светила «сбивают» вещество в его центр, вызывая, таким образом, активные процессы звездообразования и в этом регионе. Это значит, что звездный ветер может работать «в противоположном направлении», образуя не только пузыри в межзвездном газе, но и его уплотнения.

Столпы Творения

Столпы Творения. Туманность M16 «Орел» стала знаменитой после того, как были опубликованы ее детальные снимки, сделанные обсерваторией Hubble и запечатлевшие гигантские колонны вещества, в которых рождаются новые звезды. Конечно же, после этого ее активно изучали и другие космические телескопы. Эти структуры светятся в среднем инфракрасном диапазоне на фоне более холодных облаков пыли, а в дальних пределах туманности находятся плотные протозвезды, которые полностью скрыты пылью на снимках телескопа Hubble.

На изображении, переданном обсерваторией Herschel, красный цвет соответствует материи с температурой около 10 K (-263°C), излучающей на волне 250 мкм, голубой — 40 K (-233°C, 70 мкм). Заметна сложная волокнистая структура с огромными полостями, подобными той, которая окружает «Столпы творения», очертания которых с трудом угадываются на этом снимке. Из пыли и газа, в изобилии содержащихся в туманности, продолжают формироваться новые звезды.

Область DR21

Регион DR21 в созвездии Лебедя. Лебедь X (Cygnus X) — гигантское молекулярное облако, обширная область звездообразования, расположенная в созвездии Лебедя примерно в 5000 световых лет от Солнца. Одной из самых примечательных деталей этого облака является сложная сеть волокон и колонн вещества, обеспечивающих интенсивную звездообразовательную активность. Это регион DR21 — необычно плотная волокнистая структура, в которой рождаются очень массивные звезды. Он представляет собой своеобразный «узел», где сходятся волокна материала практически со всех направлений, чтобы сформировать протозвезды и «зажечь» их — запустить в них термоядерные реакции.

Туманность «Кокон»

Туманность IC 5146 «Кокон» также содержит межзвездную материю в виде волокон. После определения их толщины стало ясно, что они сжимаются не гравитацией, а под действием сверхзвуковой ударной волны, идущей от остатков взрыва сверхновой (расположенных за левым краем снимка). Детальное изучение изображений, переданных обсерваторией, выявило в общей сложности 27 волокон вещества, имеющих очень близкую ширину — порядка 0,3 светового года. Здесь же зарегистрировано более 350 «беззвездных» газово-пылевых сгустков, встроенных в волокнистые структуры. 45 из них, скорее всего, являются гравитационно связанными протозвездными глобулами — «зародышами» будущих звезд. Все они расположены в самых плотных, неустойчивых волокнах, в основном вдоль основного «потока», видимого в центральной части изображения.

Светящаяся полость в левой части снимка (собственно туманность «Кокон») представляет собой область ионизированного водорода, освещенную молодой и яркой звездой класса B0 — ее свет водород «переизлучает» в видимой части спектра. Некоторые молодые звездные объекты заметны как яркие пятна вдоль основных волокон; другие тоже находятся в туманности, но не видны на этом изображении.

Комплекс областей звездообразования IC 5146 расположен на расстоянии около 1500 световых лет и также относится к объектам Пояса Гулда — гигантского кольца из звезд и газово-пылевых туманностей, окружающего Солнце.

Телескоп Herschel внес очень существенный вклад в науку. Примерно треть от общего числа его наблюдений касалась проблем звездообразования, чуть меньше трети было посвящено изучению галактик, и еще одна треть — космологии. Общее количество наблюдательного времени достигло 23 476 часов. На основе исследований, проведенных телескопом, уже написано 1277 статей.

17 июня 2013 г. на борт космического аппарата отправили команду на полное выключение систем управления и научных приборов. Тем не менее, обработка полученных им данных займет еще не один год, и среди них, несомненно, найдется место новым открытиям.

Наш канал в Телеграм
Continue Reading
Click to comment
Подписаться
Уведомление о
guest

0 комментариев
Inline Feedbacks
View all comments

Астрономия

Первый советский планетарий открыл дорогу в космос обычным людям

Published

on

By

«Пролетарка, пролетарий, заходите в планетарий» – это стихотворение Владимира Маяковского, посвященное открытию первого советского планетария, состоявшемуся в Москве 5 ноября 1929 года. «Теперь у нас есть свой “дом звезд”», – говорили тогда жители столицы, что вовсе не случайно. Еще бы, ведь в то время начало работы учреждения, раскрывающего людям тайны звездного неба и бескрайнего космического пространства, было для граждан СССР поистине эпохальным событием.

Московский планетарий стал 13-м в мире! Так, 10 аналогичных учреждений работало в Германии, а два – в Вене и Риме, и потому его по праву можно было назвать самой настоящей диковинкой. Идея создания «дома звезд» принадлежала Давиду Рязанову, директору Института К. Маркса и Ф. Энгельса, который убедил Моссовет в необходимости открытия этого научно-просветительского объекта.

С помощью Цейса

К строительству планетария власти столицы подошли основательно, выделив на строительство и закупку оборудования 250 тысяч рублей. К весне 1928 года советское торговое представительство в Берлине договорилось с фирмой Цейса о поставке в Москву протекционного аппарата «Планетарий», позволяющего зрителям наблюдать за движением небесных тел.

Кроме того, с компанией «Диккергоф», сотрудники которой уже соорудили 12 предыдущих планетариев, велись переговоры о возведении матерчатого купола – экрана карты звездного неба. А тем временем в Москве уже шло сооружение заветного здания, проект которого, в стиле модного в то время «конструктивизма», подготовил и молодые архитекторы Михаил Барщ и Михаил Синявский. Возведение практически фантастического в то время объекта отметил и журнал «Огонек», опубликовавший в сентябре 1928 года такую заметку: «Замечательно, что при нашей материальной бедности, при нашем жестком импортном плане мы ввозим и устанавливаем дорогостоящее сооружение, какого нет во многих столицах. Привлекая внешней эффектностью, планетарий вместе с тем поможет трудящимся расширить свой умственный кругозор. Поэтому постройку его нужно приветствовать как событие исключительной культурной важности». С этим утверждением нельзя было не согласиться, так как Московский планетарий четко выполнил все возложенные на него задачи.

Эпоха под ночным небом

Открытие учреждения было приурочено к 12-й годовщине Октябрьской революции. Практически с первых дней сотрудники планетария занялись просвещением народных масс. Так, в первые дни его работы посетители не только могли полюбоваться красотами ночного неба, раскинувшегося над каждой точкой земного шара, но и послушать лекции о сотворении мира и строении Вселенной. Но это было только начало. Затем при планетарии начали работать музей, библиотека-читальня, а в 1934 году здесь открылись астрономический кружок и свой «Звездный театр». Причем в планетарии ставили пьесы, рассказывающие о судьбах таких видных исследователей, как Джордано Бруно, Галилей и Коперник, а играли настоящие профессиональные актеры. В годы войны кроме обычных лекций сотрудники «дома звезд» оказывали профессиональную помощь офицерам Красной армии, консультируя по практическим вопросам летчиков и разведчиков перед их «заброской» в тыл врага. Все годы, пока шли военные действия. Московский планетарий работал в обычном режиме, и лишь однажды он закрылся всего лишь на два месяца. Когда же в СССР началась «космическая эпоха», планетарий переживал необыкновенный наплыв посетителей. Еще бы, ведь только здесь можно было достаточно объективно послушать о космических полетах, результатах исследований, которые велись за пределами земного шара, ну и, конечно, о том, что принесет народу освоение безвоздушного пространства.

В 1977 году московский «дом звезд» пережил глобальную реконструкцию. Так, устаревший аппарат «Планетарий» был заменен новым оборудованием. Удивительно, но его тоже, как и предшественника, изготовили по специальному заказу в ГДР. Правда, собирали заветный прибор уже на народном предприятии «Карл Цейс Йена», в которое после войны была преобразована фирма Цейса.

А вот в лихие 90-е для планетария наступили суровые времена. Так, в 1994 году он закрылся на реконструкцию, продолжавшуюся долгие годы. Дело в том, что заполучить его здание пожелали сразу несколько компаний, однако же «звездный дом», где прошла целая советская эпоха, смог отбиться от нападений «захватчиков». В 2011 году Московский планетарий вновь распахнул двери для посетителей. Вот только это уже новая часть его истории.

Наш канал в Телеграм
Continue Reading

Астрономия

Древнейший телескоп

Published

on

By

Историки науки утверждают, что наброски простейшего телескопа были обнаружены в рукописях Леонардо да Винчи. Но вот первую подзорную трубу в 1608 году изготовил голландский мастер-оптик Ханс Липперсгей. А на следующий год итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей впервые воспользовался телескопом для наблюдения звездного неба.

Возможно, в древности существовали прототипы телескопа

Но, оказывается, у древних мастеров тоже были возможности изготовить примитивную телескопическую трубу. Дело в том, что им уже были известны линзы. Так, в гробнице Тутанхамона, который жил примерно тридцать три столетия назад, были обнаружены очки – два тонких спила изумруда, соединенные бронзовыми пластинами, похожими на оправу. А император Нерон (I век н. э.) наблюдал схватки гладиаторов через отшлифованный изумруд. А в Каирском музее хранятся линзы, выточенные из стекла и горного хрусталя. И этим творениям древнего человека, по утверждениям ученых, несколько тысячелетий.

К числу наиболее древних оптических стекол относится линза из древнеассирийской столицы Нимруда, датируемая 2700 годом до н. э. Она имеет почти овальную форму и грубую шлифовку. У нее трехкратное увеличение, правда, не безукоризненное.

Генри Лейард, обнаруживший эту линзу в 1853 году, предположил, что она могла использоваться в качестве лупы. Впрочем, ее могли применять как зажигательное стекло для получения огня. А вот известный итальянский ученый Джованни Петтинато предложил, что линзу использовали древние ассирийцы в простейшем телескопе. И этот факт якобы объясняет, откуда у этого народа столь обширные сведения о небесных объектах. В то же время многие специалисты эту гипотезу отвергают, ссылаясь на отсутствие описания телескопа в древних ассирийских трактатах по астрономии.

Также известно, что в древних манускриптах по астрономии имеются рисунки колец Сатурна и пяти его основных спутников, а также изображения лун Юпитера и двух небольших лун Марса. В то же время ряд исследователей утверждает, что увидеть их можно даже невооруженным глазом. И тем не менее многие ученые склоняются к мысли, что для четкого наблюдения колец и лун Сатурна все-таки необходим телескоп с линзами около 13 сантиметров в диаметре. Или даже с линзами диаметром до 10 сантиметров.

Однако археологи долгое время не могли обнаружить хотя бы незначительные фрагменты телескопа, изготовленного в древние времена. И для этого имеются вполне логичные объяснения. Ведь если даже несколько тысячелетий назад и впрямь существовали подобные инструменты, то по причине особой сложности их изготовления они являлись весьма редкими. А значит, сохраниться до нашего времени они вряд ли могли. Поэтому для археологов античный телескоп – это невероятное событие.

Впрочем, отсутствие находок древнего телескопа еще не доказывает, что подобных приборов не существовало. Так, если астрономы минойской цивилизации обладали некими знаниями о движениях планет и их лун, то эти сведения, скорее всего, являлись прерогативой элиты. И когда около 1450 года до н.э. минойская культура внезапно погибла, накопленные знания исчезли вместе с ней. И в их числе вполне могла быть и технология изготовления телескопа.

Наш канал в Телеграм
Continue Reading

Астрономия

Новые признаки темной материи

Published

on

By

Новое исследование гамма-излучения, приходящего из центра Млечного Пути, подтвердило, что некоторая его часть может быть связана с темной материей, взаимодействующей с «видимым» веществом только посредством гравитации. Используя общедоступные данные, полученные космическим телескопом Fermi, ученые из Национальной лаборатории Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory), Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики (CFA), Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Чикаго показали, что в галактическом центре образуются гамма-лучи более высоких энергий, чем можно было бы объяснить известными источниками. Однако этот избыток излучения хорошо объясняется присутствием некоторых форм темной материи.

Галактический центр густо населен гамма-источниками — взаимодействующими двойными системами и изолированными пульсарами в остатках сверхновых. Часть гамма-лучей возникает при столкновении высокоэнергетических частиц с атомами межзвездного газа. Но именно в этих регионах астрономы рассчитывают найти самую высокую в Галактике плотность темной материи: ее повышенная концентрация естественным образом коррелирует с «обычным» веществом, и в прошлом ее сгустки вполне могли служить «зародышами» древних звездных систем.

Истинная природа темной материи пока неизвестна. Самыми вероятными кандидатами в ее составляющие считаются «вимпы» (Weakly Interacting Massive Particles) — слабо взаимодействующие массивные частицы. Теоретиками предложен широкий выбор «вимпов». Некоторые из них способны при столкновении взаимно уничтожаться или инициировать воспроизводство промежуточных, быстро распадающихся частиц. Оба этих сценария сопровождаются возникновением гамма-лучей — самой энергичной формы излучения, доступной телескопу LAT на борту спутника Fermi.

После «вычитания» всех известных гамма-источников из полученных LAT изображений галактического центра на снимках четко проявился избыток гамма-излучения на некоторых участках. Этот избыток сильнее всего заметен в области энергий от 1 до 3 млрд электрон-вольт (примерно в миллиард раз больше, чем у фотонов видимого света) и простирается, по меньшей мере, на 5 тыс. световых лет. Строго говоря, ученые пока не исключают менее «экзотических» объяснений этого ореола, но гипотезы, связанные с наличием темной материи, в данный момент выглядят наиболее убедительными.

Наш канал в Телеграм
Continue Reading

Trending

Copyright © 2017 Zox News Theme. Theme by MVP Themes, powered by WordPress.