Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ
Знаменитый телескоп НАСА уже четверть столетия делает великолепные астрономические фотографии. Однако некоторые важнейшие астрономические открытия были сделаны благодаря его намного более скромным снимкам. Scientific American выбрал из них десять самых значимых. Малоизвестные фотографии «Хаббла», которые сыграли большую роль в освоении космоса, – в фотоленте.
© Фото : NASA, ESA, Gary Bower, Richard Green (NOAO) and the STIS Instrument Definition Team
Жизнь сверхмассивных черных дыр/Сверхмассивная черная дыра в галактике M84
Одно из самых известных открытий, сделанных благодаря космическому телескопу «Хаббл», заключается в том, что в центре практически всех галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса каждой из которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца. Теоретики давно предполагали, что именно эти черные дыры служат источниками мощных пучков излучения и адронных струй, испускаемых «активными» галактиками, однако окончательных доказательств их существования долгое время не было. Наконец, в 1997 году астрономы получили эти доказательства с помощью «Хаббла». Они отследили движение диска горячего газа, вращающегося вокруг ядра активной галактики М84, которая находится в Скоплении Девы, за полсотни миллионов световых лет от нас. Газ вращался со скоростью 400 километров в секунду в 26 световых годах от ядра M84, что предполагало наличие черной дыры массой в 300 миллионов солнц. Резкий «зигзаг» в центре снимка указывает на высокую скорость газа внутри диска. Красная область справа показывает, где свет, излучаемый диском, смещается в красную часть спектра по мере удаления газа от нас. Синяя область соответствует области, где длина световой волны сдвигается в синюю область спектра при приближении газа к нам.
Одно из самых известных открытий, сделанных благодаря космическому телескопу «Хаббл», заключается в том, что в центре практически всех галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса каждой из которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца. Теоретики давно предполагали, что именно эти черные дыры служат источниками мощных пучков излучения и адронных струй, испускаемых «активными» галактиками, однако окончательных доказательств их существования долгое время не было. Наконец, в 1997 году астрономы получили эти доказательства с помощью «Хаббла». Они отследили движение диска горячего газа, вращающегося вокруг ядра активной галактики М84, которая находится в Скоплении Девы, за полсотни миллионов световых лет от нас. Газ вращался со скоростью 400 километров в секунду в 26 световых годах от ядра M84, что предполагало наличие черной дыры массой в 300 миллионов солнц. Резкий «зигзаг» в центре снимка указывает на высокую скорость газа внутри диска. Красная область справа показывает, где свет, излучаемый диском, смещается в красную часть спектра по мере удаления газа от нас. Синяя область соответствует области, где длина световой волны сдвигается в синюю область спектра при приближении газа к нам.
© Фото : NASA, ESA, J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer and the HFF Team (STScI)
Свет из давнего прошлого/Галактики за скоплением Abell 2744
Скопление Abell 2744 настолько велико, что его гравитационное поле усиливает свет отдаленных галактик. Это позволяет нам видеть объекты, которые в противном случае оставались бы невидимыми. В 2014 году астрономы объявили, что, сфокусировав «Хаббл» на Abell 2744 и использовав скопление как гигантскую увеличивающую линзу, они смогли обнаружить самую отдаленную, тусклую и маленькую галактику, из всех виденных ранее. Галактика на снимках похожа на три маленьких красных кляксы (изображение утроилось, так как ее свет шел через скопление разными путями). Одну из этих клякс можно увидеть на фотографии. Объект находится более, чем в 13 миллиардах световых лет от Земли. Это означает, что его свет приходит из времен, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет – то есть несколько процентов от ее нынешнего возраста. Ширина галактики составляет 850 световых лет, а ее масса превышает массу нашего солнца лишь в 40 миллионов раз. Она намного меньше нашего Млечного пути (100 тысяч световых лет ширины, сотни миллиардов звезд). Дальнейшее ее изучение и изучение других подобных объектов должно помочь астрономам лучше понять, как формировались первые космические структуры.
Скопление Abell 2744 настолько велико, что его гравитационное поле усиливает свет отдаленных галактик. Это позволяет нам видеть объекты, которые в противном случае оставались бы невидимыми. В 2014 году астрономы объявили, что, сфокусировав «Хаббл» на Abell 2744 и использовав скопление как гигантскую увеличивающую линзу, они смогли обнаружить самую отдаленную, тусклую и маленькую галактику, из всех виденных ранее. Галактика на снимках похожа на три маленьких красных кляксы (изображение утроилось, так как ее свет шел через скопление разными путями). Одну из этих клякс можно увидеть на фотографии. Объект находится более, чем в 13 миллиардах световых лет от Земли. Это означает, что его свет приходит из времен, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет – то есть несколько процентов от ее нынешнего возраста. Ширина галактики составляет 850 световых лет, а ее масса превышает массу нашего солнца лишь в 40 миллионов раз. Она намного меньше нашего Млечного пути (100 тысяч световых лет ширины, сотни миллиардов звезд). Дальнейшее ее изучение и изучение других подобных объектов должно помочь астрономам лучше понять, как формировались первые космические структуры.
© Фото : NASA, ESA and A. Riess et al. (STScI, JHU, UC–Berkeley)
Уточнение «лестницы космических расстояний»/Цефеида SY Aurigae
Цефеиды — очень яркие звезды с хорошо известной светимостью — можно увидеть из ближайших галактик, они служат основой для «лестницы космических расстояний» — набора методов, позволяющего оценивать расстояния между галактиками. Чтобы определить расстояние до многих цефеид, используется древний тригонометрический метод измерения параллакса, при котором измеряется смещение звезд на небе при движении Земли по орбите. В 2014 году астрономы с помощью «Хаббла» измерили параллакс цефеиды SY Aurigae, расположенной за 7 500 световых лет от нашей планеты, то есть в 10 раз более удаленной, чем звезды, параллакс которых удавалось измерить раньше. Для этого ученые использовали технику «пространственного сканирования». Они делали фотографии, медленно поворачивая «Хаббл», чтобы в итоге получить изображение звезды как длинной линии в центре снимка. Это позволило исследователям измерить параллактическое смещение цефеиды с точностью до одной тысячной пикселя. Данная техника дает возможность точнее оценить темпы ускоренного расширения галактики и лучше понять природу темной энергии – таинственной силы, стоящей за этим явлением, открыть которое в 1998 году помогли наблюдения «Хаббла».
Цефеиды — очень яркие звезды с хорошо известной светимостью — можно увидеть из ближайших галактик, они служат основой для «лестницы космических расстояний» — набора методов, позволяющего оценивать расстояния между галактиками. Чтобы определить расстояние до многих цефеид, используется древний тригонометрический метод измерения параллакса, при котором измеряется смещение звезд на небе при движении Земли по орбите. В 2014 году астрономы с помощью «Хаббла» измерили параллакс цефеиды SY Aurigae, расположенной за 7 500 световых лет от нашей планеты, то есть в 10 раз более удаленной, чем звезды, параллакс которых удавалось измерить раньше. Для этого ученые использовали технику «пространственного сканирования». Они делали фотографии, медленно поворачивая «Хаббл», чтобы в итоге получить изображение звезды как длинной линии в центре снимка. Это позволило исследователям измерить параллактическое смещение цефеиды с точностью до одной тысячной пикселя. Данная техника дает возможность точнее оценить темпы ускоренного расширения галактики и лучше понять природу темной энергии – таинственной силы, стоящей за этим явлением, открыть которое в 1998 году помогли наблюдения «Хаббла».
© Фото : NASA, ESA and H. Richer (University of British Columbia)
Еще немного о возрасте Вселенной/Белые карлики в шаровом скоплении NGC 6397
Белые карлики — инертные сгоревшие останки солнц, подобных нашему — могут служить отличными «космическими часами». С их помощью можно установить нижнюю границу возраста Вселенной. Вначале они имеют примерно одинаковые размер и температуру и остывают за сотни миллиардов лет устойчивыми и предсказуемыми темпами. Самые старые и холодные белые карлики следует искать в шаровых скоплениях, которые содержат огромное количество звезд, возникших приблизительно в одно время. Эта фотография, сделанная «Хабблом» в 2006 году, демонстрирует самый холодный белый карлик из шарового скопления NGC 6397. По яркости он эквивалентен свече на Луне, увиденной с поверхности Земли, и выглядит как бледная точка между двумя яркими звездами в центре снимка. Изучение белых карликов NGC 6397 выявило, что скопление возникло почти 12 миллиардов лет назад – чуть более, чем через два миллиарда лет после рождения Вселенной.
Белые карлики — инертные сгоревшие останки солнц, подобных нашему — могут служить отличными «космическими часами». С их помощью можно установить нижнюю границу возраста Вселенной. Вначале они имеют примерно одинаковые размер и температуру и остывают за сотни миллиардов лет устойчивыми и предсказуемыми темпами. Самые старые и холодные белые карлики следует искать в шаровых скоплениях, которые содержат огромное количество звезд, возникших приблизительно в одно время. Эта фотография, сделанная «Хабблом» в 2006 году, демонстрирует самый холодный белый карлик из шарового скопления NGC 6397. По яркости он эквивалентен свече на Луне, увиденной с поверхности Земли, и выглядит как бледная точка между двумя яркими звездами в центре снимка. Изучение белых карликов NGC 6397 выявило, что скопление возникло почти 12 миллиардов лет назад – чуть более, чем через два миллиарда лет после рождения Вселенной.
© Фото : NASA, ESA, H. Bond (STScI) and M. Barstow (University of Leicester)
Проверка общей теории относительности/Белый карлик Сириус B
Из белых карликов ближе всего к нам находится Сириус B. Он расположен всего в 8,6 светового года от Земли и был бы идеальным кандидатом для изучения, если бы не находился рядом с Сириусом A — самой яркой звездой на ночном небе, свет которой мешал многим поколениям астрономов больше узнать о ее компаньоне. В 2005 году астрономы использовали «Хаббл», чтобы изолировать свет Сириуса B (на фотографии внизу слева) и наконец вычислить массу и температуру белого карлика. Оказалось, что он меньше Земли, его масса составляет 98% массы Солнца, а температура – 25 тысяч градусов Цельсия. Эти наблюдения также помогли проверить общую теорию относительности, так как исследователи смогли измерить так называемое гравитационное красное смещение – эффект, в результате которого свет от поверхности Сириуса B сдвигается в красную часть спектра из-за мощного гравитационного поля белого карлика.
Из белых карликов ближе всего к нам находится Сириус B. Он расположен всего в 8,6 светового года от Земли и был бы идеальным кандидатом для изучения, если бы не находился рядом с Сириусом A — самой яркой звездой на ночном небе, свет которой мешал многим поколениям астрономов больше узнать о ее компаньоне. В 2005 году астрономы использовали «Хаббл», чтобы изолировать свет Сириуса B (на фотографии внизу слева) и наконец вычислить массу и температуру белого карлика. Оказалось, что он меньше Земли, его масса составляет 98% массы Солнца, а температура – 25 тысяч градусов Цельсия. Эти наблюдения также помогли проверить общую теорию относительности, так как исследователи смогли измерить так называемое гравитационное красное смещение – эффект, в результате которого свет от поверхности Сириуса B сдвигается в красную часть спектра из-за мощного гравитационного поля белого карлика.
© Фото : NASA, ESA, S. Kulkarni (Caltech) and D.Golimowski (JHU)
Неуловимые коричневые карлики/Коричневый карлик Глизе 229B
Начиная с 1960-х годов, теоретики предполагали существование коричневых карликов, слишком больших и горячих, чтобы быть планетами, но слишком маленьких и холодных, чтобы быть звездами. Однако никто не видел ни одного коричневого карлика до середины 1990-х годов, когда астрономы начали находить их на фотографиях, сделанных мощными телескопами. В 1995 году с помощью «Хаббла» исследователи проследили за одним из кандидатов, обнаруженным наземным телескопом Хейла. В итоге оказалось, что у красного карлика Глизе 229 есть компаньон – коричневый карлик Глизе 229B. В отличие от других кандидатов на роль коричневого карлика, достаточно больших, чтобы с некоторой натяжкой называться звездами, Глизе 229B всего в 20-50 раз превышает по массе Юпитер, что определенно помещает его в класс искомых объектов. Изучение коричневых карликов, у части которых могут даже обнаружиться собственные планетные системы, позволяет узнать больше о формировании звезд и планет. Глизе 229B примерно в 100 тысяч раз тусклее нашего солнца. На момент его обнаружения он был самым тусклым объектом, вращающимся вокруг другой звезды, который смогли увидеть астрономы. Его фотографирование помогло исследователям сделать очередной шаг к получению фотографий еще менее ярких объектов, таких как экзопланеты.
Начиная с 1960-х годов, теоретики предполагали существование коричневых карликов, слишком больших и горячих, чтобы быть планетами, но слишком маленьких и холодных, чтобы быть звездами. Однако никто не видел ни одного коричневого карлика до середины 1990-х годов, когда астрономы начали находить их на фотографиях, сделанных мощными телескопами. В 1995 году с помощью «Хаббла» исследователи проследили за одним из кандидатов, обнаруженным наземным телескопом Хейла. В итоге оказалось, что у красного карлика Глизе 229 есть компаньон – коричневый карлик Глизе 229B. В отличие от других кандидатов на роль коричневого карлика, достаточно больших, чтобы с некоторой натяжкой называться звездами, Глизе 229B всего в 20-50 раз превышает по массе Юпитер, что определенно помещает его в класс искомых объектов. Изучение коричневых карликов, у части которых могут даже обнаружиться собственные планетные системы, позволяет узнать больше о формировании звезд и планет. Глизе 229B примерно в 100 тысяч раз тусклее нашего солнца. На момент его обнаружения он был самым тусклым объектом, вращающимся вокруг другой звезды, который смогли увидеть астрономы. Его фотографирование помогло исследователям сделать очередной шаг к получению фотографий еще менее ярких объектов, таких как экзопланеты.
© Фото : NASA, ESA, Brown et al. (NCAR, CfA, STScI, University of Arizona)
Состав атмосферы экзопланет/Транзит экзопланеты HD 209458 b
Экзопланета HD 209458 b была обнаружена в 1999 году благодаря гравитационному влиянию, которое она оказывает на свою звезду, похожую на Солнце и расположенную в 150 световых годах от Земли в созвездии Пегаса. Измерив это влияние, удалось выяснить, что масса планеты составляет около 70% от массы Юпитера. HD 209458 b совершает оборот вокруг своего солнца всего за 3,5 дня. Таким образом, эта планета настолько велика и вращается по настолько близкой орбите, что это дает нам хорошую возможность наблюдать ее транзит — то есть ее прохождение перед собственной звездой при взгляде с Земли. Впервые наблюдения за транзитом HD 209458 b были проведены в 1999 году. В 2001 году астрономы с помощью «Хаббла» наблюдали за ним четыре раза, зафиксировав «падение яркости» звезды (см. график). На тот момент это было беспрецедентное явление. Тщательный анализ полученных благодаря «Хабблу» данных о транзите экзопланеты также позволил обнаружить в свете звезды, прошедшем через атмосферу HD 209458 b, спектральный след натрия. Это означало появление первых сведений об атмосфере экзопланет, и именно с этого началась волна исследований транзита, таких как проект «Кеплер», запущенный НАСА в 2009 году и обнаруживший тысячи миров. Методы, опробованные «Хабблом» в 2001 году, в дальнейшем можно будет использовать для определения состава атмосферы на планетах меньшего размера (больше похожих на Землю) за пределами Солнечной системы.
Экзопланета HD 209458 b была обнаружена в 1999 году благодаря гравитационному влиянию, которое она оказывает на свою звезду, похожую на Солнце и расположенную в 150 световых годах от Земли в созвездии Пегаса. Измерив это влияние, удалось выяснить, что масса планеты составляет около 70% от массы Юпитера. HD 209458 b совершает оборот вокруг своего солнца всего за 3,5 дня. Таким образом, эта планета настолько велика и вращается по настолько близкой орбите, что это дает нам хорошую возможность наблюдать ее транзит — то есть ее прохождение перед собственной звездой при взгляде с Земли. Впервые наблюдения за транзитом HD 209458 b были проведены в 1999 году. В 2001 году астрономы с помощью «Хаббла» наблюдали за ним четыре раза, зафиксировав «падение яркости» звезды (см. график). На тот момент это было беспрецедентное явление. Тщательный анализ полученных благодаря «Хабблу» данных о транзите экзопланеты также позволил обнаружить в свете звезды, прошедшем через атмосферу HD 209458 b, спектральный след натрия. Это означало появление первых сведений об атмосфере экзопланет, и именно с этого началась волна исследований транзита, таких как проект «Кеплер», запущенный НАСА в 2009 году и обнаруживший тысячи миров. Методы, опробованные «Хабблом» в 2001 году, в дальнейшем можно будет использовать для определения состава атмосферы на планетах меньшего размера (больше похожих на Землю) за пределами Солнечной системы.
© Фото : NASA, ESA, SwRI, JHU/APL and the New Horizons KBO Search Team
Новые цели для «Новых горизонтов»/Объект 1110113Y из Пояса Койпера
В июле 2015 года космический аппарат НАСА «Новые горизонты» пролетит мимо Плутона и его лун и на этом завершит предварительную разведку нашей солнечной системы, которую он начал в 1960-х годах с первых межпланетных экспедиций. Предполагалось, что после Плутона «Новые горизонты» может посетить еще какой-нибудь объект пояса Койпера – обширного ледяного пояса осколков, частью которого считается Плутон. Проблема заключалась в том, что организаторы экспедиции, использовавшие наземные телескопы, так и не смогли обнаружить ни одного объекта пояса Койпера поблизости от траектории «Новых горизонтов». Все изменилось в 2014 году, когда для поиска нужной «иголки в стоге сена» применили «Хаббл». Целью «Новых горизонтов» стал объект 1110113Y, отобразившийся на снимках как белые точки, движущиеся мимо двух звезд на заднем плане. Диаметр 1110113Y составляет 30-45 километров. Астероид расположен в миллиарде километров за Плутоном, и космический аппарат должен добраться до него в 2019 году. Так «Хаббл» спас послеплутоновскую стадию миссии «Новых горизонтов».
В июле 2015 года космический аппарат НАСА «Новые горизонты» пролетит мимо Плутона и его лун и на этом завершит предварительную разведку нашей солнечной системы, которую он начал в 1960-х годах с первых межпланетных экспедиций. Предполагалось, что после Плутона «Новые горизонты» может посетить еще какой-нибудь объект пояса Койпера – обширного ледяного пояса осколков, частью которого считается Плутон. Проблема заключалась в том, что организаторы экспедиции, использовавшие наземные телескопы, так и не смогли обнаружить ни одного объекта пояса Койпера поблизости от траектории «Новых горизонтов». Все изменилось в 2014 году, когда для поиска нужной «иголки в стоге сена» применили «Хаббл». Целью «Новых горизонтов» стал объект 1110113Y, отобразившийся на снимках как белые точки, движущиеся мимо двух звезд на заднем плане. Диаметр 1110113Y составляет 30-45 километров. Астероид расположен в миллиарде километров за Плутоном, и космический аппарат должен добраться до него в 2019 году. Так «Хаббл» спас послеплутоновскую стадию миссии «Новых горизонтов».
© Фото : NASA, ESA, and L. Roth et al (SwRI, MSFC, JHU, UC–Santa Cruz and University of Cologne, Germany)
Вода из внешней области Солнечной системы/ Европа, спутник Юпитера
В последнее время астробиологи все чаще задумываются о том, что внеземную жизнь стоит искать не на сухом пустынном Марсе, а на ледяных лунах внешней части Солнечной системы – под ледяной поверхностью на них которых могут скрываться обширные моря. Особенно интересует исследователей Европа, спутник Юпитера. Судя по всему, на ней есть океан глубиной в 100 километров, содержащий вдвое больше воды, чем земные океаны. Однако до недавнего времени никто не знал, возможно ли добраться до этого резервуара, скрытого под многокилометровым слоем льда. В 2013 году астрономы объявили, что «Хаббл» засек выбросы водяного пара на южном полюсе Европы. Спектральный анализ выявил слабое ультрафиолетовое авроральное свечение атомов водорода и кислорода (на снимках слева внизу). Это признак того, что молекулы воды разбиваются электронами, проносящимися сквозь мощное магнитное поле Юпитера. Если источником этих выбросов служит подповерхностное море, тогда аппарат, который будет направлен к Европе в будущем, сможет получить образцы воды из океана и поискать в них следы жизни, просто пролетев через пар.
В последнее время астробиологи все чаще задумываются о том, что внеземную жизнь стоит искать не на сухом пустынном Марсе, а на ледяных лунах внешней части Солнечной системы – под ледяной поверхностью на них которых могут скрываться обширные моря. Особенно интересует исследователей Европа, спутник Юпитера. Судя по всему, на ней есть океан глубиной в 100 километров, содержащий вдвое больше воды, чем земные океаны. Однако до недавнего времени никто не знал, возможно ли добраться до этого резервуара, скрытого под многокилометровым слоем льда. В 2013 году астрономы объявили, что «Хаббл» засек выбросы водяного пара на южном полюсе Европы. Спектральный анализ выявил слабое ультрафиолетовое авроральное свечение атомов водорода и кислорода (на снимках слева внизу). Это признак того, что молекулы воды разбиваются электронами, проносящимися сквозь мощное магнитное поле Юпитера. Если источником этих выбросов служит подповерхностное море, тогда аппарат, который будет направлен к Европе в будущем, сможет получить образцы воды из океана и поискать в них следы жизни, просто пролетев через пар.
© Фото : NASA, ESA, G. Schneider (University of Arizona), and the HST/GO 12228 Team
Столкновения экзопланет/Осколочный диск HD 181327
Процесс формирования планет часто оставляет вокруг звезд пояса и кольца – так называемые осколочные диски. Когда-то астрономы считали их более или менее одинаковыми безликими рыхлыми блинами, кружащимися вокруг звезд. Однако со временем исследователи начали обнаруживать у них необычные свойства. В 2014 году были опубликованы данные «Хаббла» о строении дисков вокруг десяти разных звезд. Все они выглядели по-разному, и многие из них явно были сформированы под гравитационным влиянием невидимых нам планет. Так, вокруг звезды HD 181327 телескоп обнаружил искривленное осколочное кольцо (на снимке центральная звезда затушевана), расположенное на расстоянии, примерно вдвое превышающем дистанцию от Плутона до Солнца. Асимметричный выступ на кольце свидетельствует о большом количестве недавно появившейся пыли. Вероятно, эта пыль возникла в результате столкновения между двумя крупными кометами или даже между двумя планетами. Когда-то давно подобные столкновения часто случались вокруг Солнца, в частности, они привели к возникновению нашей Луны. Изучение осколочных дисков, окружающих другие звезды, позволяет астрономам узнать больше о периоде, непосредственно следующем за формированием планет, и может многое сказать нам о ранней истории нашей солнечной системы.
Процесс формирования планет часто оставляет вокруг звезд пояса и кольца – так называемые осколочные диски. Когда-то астрономы считали их более или менее одинаковыми безликими рыхлыми блинами, кружащимися вокруг звезд. Однако со временем исследователи начали обнаруживать у них необычные свойства. В 2014 году были опубликованы данные «Хаббла» о строении дисков вокруг десяти разных звезд. Все они выглядели по-разному, и многие из них явно были сформированы под гравитационным влиянием невидимых нам планет. Так, вокруг звезды HD 181327 телескоп обнаружил искривленное осколочное кольцо (на снимке центральная звезда затушевана), расположенное на расстоянии, примерно вдвое превышающем дистанцию от Плутона до Солнца. Асимметричный выступ на кольце свидетельствует о большом количестве недавно появившейся пыли. Вероятно, эта пыль возникла в результате столкновения между двумя крупными кометами или даже между двумя планетами. Когда-то давно подобные столкновения часто случались вокруг Солнца, в частности, они привели к возникновению нашей Луны. Изучение осколочных дисков, окружающих другие звезды, позволяет астрономам узнать больше о периоде, непосредственно следующем за формированием планет, и может многое сказать нам о ранней истории нашей солнечной системы.
