Новости космических телескопов: Хаббл, Джеймс Уэбб, Чандра и другие

«Джеймс Уэбб» показал неизвестные ранее детали в остатках самой молодой сверхновой нашей галактики

Среди целого ряда целей для изучения в списке космической обсерватории «Джеймс Уэбб» (James Webb) значатся остатки сверхновых. Всё, что мы видим вокруг и из чего состоим сами, — всё рождено в звёздах. Каждый атом нашего тела когда-то был рождён звездой, и некоторые атомы были выброшены во Вселенную во взрывах сверхновых. В этих процессах остаётся много неизвестного земной науке, и «Джеймс Уэбб» стал инструментом для их познания.

Сверхновая в созвездии Кассиопея вспыхнула 340 лет назад. Это самые молодые остатки события такого рода в нашей галактике. Размеры остатков Cas A простираются на 10 световых лет и удалены от нас на 11 тыс. световых лет. Поскольку событие случилось сравнительно недавно, рассмотрение объекта — отличный способ узнать о характере, направлении и интенсивности разлёта остатков. Сверхчувствительные инфракрасные приборы «Уэбба» позволяют в деталях рассмотреть структуру газа и пыли после события и воссоздать историю звезды даже до момента её взрыва.

Остатки Кассиопея А ранее широко изучались рядом наземных и космических обсерваторий, включая рентгеновскую обсерваторию NASA «Чандра». Эти данные, полученные на разных длинах волн, были объединены с данными «Уэбба» для воссоздания детальной картины происшествия. Добавим, все изображения с «Уэбба» получены в невидимом для человеческого глаза диапазоне, и поэтому для общего использования и эстетики они специально раскрашиваются. По мере повышения частоты электромагнитного излучения объекта ему присваивают цвета от красного до синего.

На полученном «Уэббом» снимке Cas A сверху и слева по границам картинки мы видим завесы из материала оранжевого и красного цвета, рождённые излучением тёплой пыли. В этих областях выброшенное звездой вещество сталкивается с окружающим околозвездным газом и пылью. Ярко светящееся вещество звезды в виде пестрых нитей ярко-розового цвета лежит чуть глубже остывающей пыли и выделяется благодаря свечению смеси различных тяжелых элементов, таких как кислород, аргон и неон и других.

Во внутреннем пространстве объекта выделяется петля зелёного цвета, проходящая от центра к правому краю. В ней много пузырьков, природу которых учёные пока объяснить не могут, но отчаянно пытаются. Детальный разбор этого изображения — шанс приблизиться к пониманию происхождения космической пыли в межзвёздном пространстве. Её неожиданно много даже в молодых галактиках. Сверхновые — это один из предполагаемых источников космической пыли во Вселенной, но до конца этот вопрос так и не решён. Наблюдение за Cas A с помощью «Уэбба» позволит пролить толику света на эту загадку.

«Понимая процесс взрыва звёзд, мы читаем свою собственную историю происхождения», — говорят астрономы.

«Джеймс Уэбб» показал области формирования звёзд и эволюцию галактик

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) 11 октября 2022 года в течение 20 часов производил наблюдение участка под названием «Сверхглубокое поле Хаббла» (Hubble Ultra-Deep Field — HUDF) и предоставил его изображение в нескольких диапазонах с длинами волн от 1,8 до 4,8 мкм.

Изображение было получено камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) на «Джеймсе Уэббе» в десять раз быстрее, чем это около 20 лет назад сделали приборы на «Хаббле» (Hubble). Снимок с фильтром 1,8 мкм (F182M) обозначен синим, 2,1 мкм (F210M) — зелёным, 4,3 мкм (F430M) — жёлтым, 4,6 мкм (F460M) — оранжевым и 4,8 мкм (F480M) — красным.

Астрономы отметили на снимках области горячего ионизированного газа, где формируются звезды, и области, где они уже были сформированы. Эта информация чрезвычайно важна для учёных, которые до сих пор не описали всех механизмов формирования галактик. С новой аппаратурой процесс съёмки занял менее суток, и этого хватило, чтобы начать собирать новую картину эволюции галактик на ранних этапах развития Вселенной.

На изображении выше приведены снимки одной и той же области, сделанные «Хабблом» и «Джеймсом Уэббом». Первый был получен за 11,3 суток, а второй — за 0,83 суток. В некоторых областях изображения «Джеймса Уэбба» проявились галактики, не попавшие на первый снимок.

Фильтры NIRCam охватывают короткие диапазоны, обеспечивая таким образом достаточно высокую точность при наблюдениях и помогая учёным лучше разобраться в истории формирования звёзд и галактик, в том числе и в эпоху реионизации, когда нейтральный газ начал превращаться в ионизированную плазму. Получается своего рода гибрид между спектроскопией и визуальными наблюдениями, благодаря чему учёные могут отмечать галактики, сформировавшиеся, когда Вселенной было около миллиарда лет, то есть к окончанию эпохи реионизации.

«Джеймс Уэбб» запечатлел ультраяркую инфракрасную галактику Arp 220

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) получил изображение объекта Arp 220 — это ультраяркая инфракрасная галактика, светимость которой составляет более триллиона солнечных. Для сравнения, у нашей галактики Млечный Путь этот показатель составляет 10 млрд солнечных.

Столкновение двух спиральных галактик, в результате которой возникла Arp 220, началось около 700 млн лет назад. Расположенная в 250 млн световых лет и наблюдаемая в созвездии Змеи Arp 220 является 220-м объектом в Атласе пекулярных (не относящихся ни к одному из классов в последовательности Хаббла) галактик Хэлтона Арпа (Halton Arp). Это ближайшая к Земле ультраяркая инфракрасная галактика и самое яркое из трёх ближайших столкновение галактик.

Начало столкновения двух спиральных галактик вызвало взрыв звездообразования. В плотной области космической пыли размером 5000 световых лет оказались около 200 крупных звёздных скоплений. Количество газа в этой области сравнимо с количеством газа во всём Млечном Пути. В ходе наблюдения за объектом через радиотелескоп было выявлено около сотни остатков сверхновых в области менее 500 световых лет. Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) помог установить, что ядра сливающихся галактик находятся на расстоянии 1200 световых лет друг от друга. У каждого из них есть кольцо звездообразования, испускающее сильное инфракрасное излучение, а оно, в свою очередь, отметилась на снимке дифракционными лучами.

В периферийной части области слияния синим цветом отмечено вещество, которое вытягивается из галактик под действием гравитационных сил. Красно-оранжевым цветом указаны пронизывающие Arp 220 потоки и линии органических соединений. Наблюдение за объектом производилось установленными на «Джеймсе Уэббе» камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибором среднего инфракрасного диапазона (MIRI).

Не критично, но неприятно: телескоп «Джеймс Уэбб» потерял чувствительность в области инфракрасного спектра

В NASA сообщили, что космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» потеряла чувствительность в конце диапазона наблюдений — в области среднего инфракрасного диапазона. Это было обнаружено в апреле при проведении планового обследования и калибровки научных приборов. Проблема пока никак не решена и требует проверок, симуляций на макете и осмысления. Иначе говоря — времени.

Телескоп «Джеймс Уэбб» имеет 17 режимов наблюдения. Все они подлежат регулярной проверке и калибровке. В частности, полученные приборами телескопа данные сравниваются с надёжно подтверждёнными характеристиками, полученными другими обсерваториями. Проведённое в апреле сравнение яркости стандартных звезд с яркостью, полученной прибором «Уэбба» в среднем инфракрасном диапазоне (MIRI), выявило несоответствие в данных.

Последующий анализ спектрометра среднего разрешения (MRS) инструмента MIRI показал, что на самых длинных волнах пропускная способность, или количество света, которое в конечном итоге регистрируется датчиками MIRI, снизилась с момента ввода прибора в эксплуатацию в прошлом году. Все другие режимы работают без изменений в настройках. Получение изображений прибором MIRI тоже происходит без видимых последствий неисправности. Остальные приборы «Уэбба» также остаются незатронутыми проблемой.

Команда NASA и партнёры проекта начали составлять пошаговый план для решения проблемы. Плановым наблюдениям это мешать не будет. Более того, будет собрана дополнительная информация о проблеме. После полного и чёткого понимания возникшей аномалии будут предложены меры по её устранению или смягчению. Например, при съёмках в «пострадавшем» диапазоне можно будет использование немного более длинные экспозиции для увеличения соотношения сигнал/шум.

Стратосферный телескоп SuperBIT передал первые снимки Вселенной

Несколько лет назад астрономы из Университета Торонто, Университета Принстона, Даремского университета, а также инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) приступили к реализации проекта по запуску уникального телескопа Super Pressure Balloon-Borne Imaging Telescope (SuperBIT) для наблюдения гравитационного линзирования. Теперь же опубликованы первые снимки, сделанные этим необычным телескопом.

Главная особенность SuperBIT в том, что он находится не в космосе, а на высоте в 33,5 км над поверхностью Земли, практически над атмосферой планеты. Туда он был доставлен с помощью огромного стратостата размером со стадион. Расположение на границе атмосферы позволит телескопу создавать изображения, по качеству сопоставимые с тем, что делают космические обсерватории. Стратостат с телескопом был запущен с территории Новой Зеландии в начале этой недели.

Первыми объектами наблюдения SuperBIT стали туманность Тарантул, которая преимущественно состоит из ионизированного водорода и располагается на расстоянии 179 тыс. световых лет от нашей планеты в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, а также столкновение двух галактик NGC 4038 и NGC 4039. При условии сохранения стабильных ветров во время сезона SuperBIT в течение примерно трёх месяцев совершит несколько кругосветных путешествий вокруг южного полушария Земли, делая снимки разных объектов Вселенной в тёмное время суток и заряжая свои солнечные батареи днём.

Научная цель проекта заключается в измерении гравитационного линзирования. Данный эффект возникает в процессе изменения траектории движения света объектами большой массы. Поскольку тёмная материя может наблюдаться только через гравитационные эффекты, линзирование остаётся одним из немногих доступных способов лучше узнать её природу. Предполагается, что SuperBIT поможет понять, способны ли частицы тёмной материи отталкиваться друг от друга. Для этого учёные намерены картировать места расположения тёмной материи вокруг скоплений галактик, сталкивающихся с другими скоплениями. Хотя тёмную материю нельзя увидеть, SuperBIT поможет нанести её на карту, отталкиваясь от того, как она искривляет проходящие лучи света.

«Хаббл» запечатлел гигантское скопление галактик с ярко выраженным эффектом гравитационного линзирования

Космический телескоп «Хаббл» (Hubble) сделал снимок гигантского скопления галактик eMACS J1823.1+7822, расположенного на значительном отдалении от нас. Масса этого кластера настолько велика, что свет расположенных позади галактик подвергся эффекту гравитационного линзирования — они кажутся вытянутыми или искривлёнными. Видно несколько галактик, окружающих скопление, а также звёзды с характерными дифракционными лучами.

Скопление галактик носит название eMACS J1823.1+7822 — оно наблюдается в созвездии Дракона и находится на расстоянии почти 9 млрд световых лет от Земли. Это одно из пяти исключительно массивных скоплений галактик, которое исследователи изучают при помощи телескопа «Хаббл» в надежде оценить силу этих гравитационных линз и сформировать представление о распределении тёмной материи в них.

Сильные гравитационные линзы вроде eMACS J1823.1+7822 представляют собой не только ценные объекты изучения, но и сами выступают в качестве научного инструмента. Действуя как огромные естественные телескопы, они увеличивают объекты, которые оставались бы слишком тусклыми или далёкими для современного оборудования.

Изображение было получено путём наложения данных, полученных при снимках с восемью фильтрами на два прибора «Хаббла»: Advanced Camera for Surveys и Wide Field Camera 3. Эти инструменты позволяют наблюдать астрономические объекты только в небольших фрагментах спектра. Комбинация снимков на разных длинах волн позволяет астрономам составлять более полную картину структуры, состава и поведения объектов — одного только видимого диапазона было бы недостаточно.

Центральное скопление на снимке состоит преимущественно из ярких эллиптических галактик, а неподалёку от его ядра обозначилась яркая искажённая дуга — ещё одна галактика, изображение которой подверглось гравитационному линзированию.

«Джеймс Уэбб» разглядел далёкий мир, окутанный паром, туманами и облаками

Используя приборы телескопа «Джеймс Уэбб», учёные изучили атмосферу далёкой экзопланеты необычным способом. Инопланетный мир оказался покрыт плотным туманом, дымкой или облаками. Это могла быть планета-океан, и таких может быть множество во Вселенной.

Исследователи направили телескоп в сторону экзопланеты GJ 1214 b. Это так называемый мининептун — планета промежуточной массы между Нептуном и Землёй. Наши наблюдения показывают, что это один из самых распространённых из зарегистрированных на сегодня типов экзопланет. Система красного карлика GJ 1214 находится в 40 световых годах от нас и была изучена ранее. Об атмосфере GJ 1214 b также было известно, что она парообразная. Однако состав атмосферы в целом был неизвестен. «Уэбб» помог собрать больше данных по атмосфере этой экзопланеты и сделал это необычным образом.

Обычно подсказку о химическом и физическом составе атмосферы экзопланеты мы получаем транзитным способом, когда планета проходит по диску своей звезды и часть спектра её света поглощается атмосферой. По провалам в спектральных линиях мы можем узнать, какими газами богат воздух экзопланеты. В случае наблюдения за GJ 1214 b приборы «Уэбба» использовались для фиксации температуры планеты в течение её полного орбитального периода, благо она делает полный оборот вокруг своего «солнца» всего за 1,6 суток.

Выяснилось, что разница между температурами на дневной и ночной сторонах экзопланеты очень большая: днём она достигала 279 °C, а ночью — 165 °C. Подобная разница возможно только в том случае, если в атмосфере преобладают тяжёлые молекулы, например, воды или метана. Нюанс в том, что звезда-хозяин бедна на такие элементы и экзопланета, скорее всего, сформировалась вдали от неё и приближалась к ней постепенно.

Учёные предполагают, что GJ 1214 b могла сразу сформироваться как мир, богатый водой и льдами — как водный мир. Это дало ей впоследствии парообразную атмосферу. Это те кусочки головоломки, которые помогут в итоге сложить более полную картину об одних из самых часто встречающихся во Вселенной экзопланет. Без инструментов «Уэбба» подобное наблюдение сделать было невозможно. И оно будет не единственным. Только так можно будет увидеть всю картину целиком.

«Джеймс Уэбб» нашёл воду на комете из главного пояса астероидов, но не обнаружил на ней углекислого газа

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» нашёл водяной пар вокруг кометы, расположенной в главном поясе астероидов между Юпитером и Марсом. Наблюдение космического аппарата вносит очередное доказательство в копилку гипотезы, что вода на Земле могла появиться благодаря кометам. Открытие телескопа также показывает, что вода в ранней Солнечной системе могла сохраняться в виде льда в главном поясе астероидов.

: image.webp (8.8 КБ) 179 просмотров

: image.webp (8.8 КБ) 179 просмотров

Вопреки названию, в главном поясе астероидов помимо астероидов также присутствуют объекты, которые периодически показывают ореол, называемый комой, а также хвост из газа и пыли. Недавно они были классифицированы как кометы. 238P/Read является одним из трёх объектов главного пояса астероида, попавшего под эту классификацию.

: image.webp (6.04 КБ) 179 просмотров

: image.webp (6.04 КБ) 179 просмотров

До этого считалось, что все кометы возникают в поясе Койпера за Нептуном или в так называемом облаке Оорта, на окраинах Солнечной системы, где лёд может храниться вдали от Солнца. Ледяной материал, который испаряется, когда комета приближается к Солнцу, это то, что придаёт ей характерную кому и хвост, отличающие её от астероидов. Долгое время исследователи предполагали, что водяной лёд может сохраняться и в более теплом поясе астероидов внутри орбиты Юпитера. Однако экспериментально подтвердить это удалось только благодаря наблюдениям «Джеймса Уэбба».

«В прошлом мы наблюдали объекты в главном поясе со всеми характеристиками комет, но только благодаря таким точным спектральным данным от "Уэбба" мы можем сказать, что этот эффект определённо создаётся водяным льдом. Благодаря наблюдениям кометы 238P/Read, проведённым "Уэббом", мы можем показать, что водяной лёд из ранней Солнечной системы может сохраниться в поясе астероидов», — говорится в заявлении ведущего автора исследования, астронома Мэрилендского университета Майкла Келли (Michael Kelley).

В то же время наблюдение за кометой 238P/Read породило новую загадку. На объекте не оказалось углекислого газа, который ожидали увидеть учёные. Исследователи поясняют, что обычно около 10 % летучих веществ кометы составляет углекислый газ, который легко испаряется под воздействием солнечного тепла. Однако у 238P/Read углекислого газа обнаружено не было.

Учёные выдвинули несколько предположений. Одно из них заключается в том, что комета содержала углекислый газ в момент своего формирования, но со временем полностью его потеряла под воздействием Солнца. Углекислый газ испаряется легче, чем водяной лёд, и его запасы могли исчезнуть за миллиарды лет. Согласно альтернативному предположению, комета из главного пояса астероидов могла образоваться в особенно тёплой части Солнечной системы, где углекислый газ был недоступен.

Космический телескоп «Спитцер» намерены «воскресить» — по техническим причинам его выключили в 2020 году

Последнюю из четырёх «Великих обсерваторий» NASA — инфракрасный телескоп «Спитцер» — пришлось отключить три года назад. Телескоп находится на противоположной от нас стороне относительно Солнца, что сделало невозможным поддержку с ним связи. Восстановить канал связи и возобновить научную работу телескопа намерен стартап Rhea Space Activity. На днях он получил грант от Космических сил США на разработку спутника-спасателя. Но миссия начнётся нескоро.

«Спитцер» (Spitzer Space Telescope) был выведен на гелиоцентрическую орбиту. Он удалялся от Земли со скоростью до 15 млн км в год. Сейчас он отошёл от Земли примерно на 2 а.е. (астрономические единицы), что означает, что он находится в два раза дальше, чем Земля от Солнца.

Для своего времени это был наимощнейший инфракрасный телескоп. Работа инфракрасных датчиков поддерживалась активной системой охлаждения на жидком гелии, запас которого иссяк через 7,5 лет непрерывной работы. Но даже после этого телескоп продолжал работать в режиме «тёплой миссии» — данные вполне нормально можно было принимать по двум оставшимся каналам в более коротковолновом диапазоне. Проблема крылась в другом: для связи с Землёй телескоп необходимо было развернуть в пространстве, а это подставляло чувствительные научные приборы под разрушительные лучи Солнца. И в определённый момент телескоп отключили, хотя он мог бы продолжать работу.

Компания Rhea Space Activity разработала проект по «воскрешению» телескопа. На самом деле, ничего сложного спутнику-спасателю делать не предстоит. Ему не нужно попадать на борт обсерватории. Фактически — это будет ретранслятор, который поможет создать канал связи телескопа с Землёй. На это же намекают его предполагаемые габариты — куб со сторонами метр на метр.

На завершение разработки миссии компания Rhea Space Activity получила $250 000. Ожидается, что спутник будет запущен в 2026 году и долетит до телескопа три года спустя. Это будет не единственная его миссия. По дороге аппарат будет вести наблюдения за вспышками на Солнце. По прибытию к телескопу спутник совершит его облёт на удалении от 100 до 50 км и проведёт оценку состояния телескопа. Может так статься, что воскрешать уже будет нечего. Космос — это агрессивная среда.

«Я думаю, это было бы довольно амбициозно... но очень здорово, если бы мы смогли это осуществить», — сказал глава компании астрофизик Шон Усман (Shawn Usman). Отметим, просто так рассчитывать на грант в четверть миллиона долларов США нельзя. За этой компанией стоят Смитсоновская астрофизическая обсерватория, Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса, Blue Sun Enterprises и Lockheed Martin. Судя по такому авторитетному составу поддержки миссия, скорее всего, состоится.

Объединение данных «Чандры», «Уэбба» и других телескопов показали невиданные ранее красоты Вселенной

NASA поделилось новыми видами на красоты космоса, которые нам продолжает открывать телескоп «Джеймс Уэбб». Но одних только данных «Уэбба» было бы недостаточно для раскрытия множества нюансов бесконечного многообразия Вселенной. А вот объединив их с данными рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» и рядом других инструментов удалось воссоздать картины космоса, которые человеческий глаз никогда бы не увидел.

Данные с инфракрасных датчиков «Уэбба» были дополнены снимками «Чандры» в рентгеновском диапазоне, а также данными, полученными телескопами «Хаббл» (видимый свет), «Спитцер» (инфракрасный свет), космическим телескопом Европейского космического агентства XMM-Newton (рентгеновский свет) и телескопом Европейской южной обсерватории New Technology Telescope (оптический свет).

Для восприятия изображений человеческим глазом снимки были раскрашены в видимые нашему глазу цвета. Рентгеновский диапазон раскрашен фиолетовым, а инфракрасный и видимый от синего до красного и оранжевого.

Объект NGC 346 — это звёздное скопление в соседней галактике, Малом Магеллановом Облаке, на расстоянии около 200 000 световых лет от Земли. «Уэбб» показывает шлейфы и струи газа и пыли, которые звезды и планеты используют в качестве исходного материала в процессе своего формирования. Фиолетовое облако в левой части изображения — это данные «Чандры» — представляет собой остатки взрыва сверхновой массивной звезды. Также «Чандра» показывает молодые, горячие и массивные звёзды, которые раздувают вещество в пространстве вокруг себя. Снимки включают данные «Хаббла» и «Спитцера», а также вспомогательные данные XMM-Newton и Телескопа новых технологий ESO.

Объект NGC 1672 — это спиральная галактика, но особая, которая относится к так называемым «зарешечённым» спиралям. В близких к центру областях таких галактик рукава из звёзд в основном выстроены в прямую линию, а не изгибаются спиралью. Данные «Чандры» высвечивают компактные объекты, такие как нейтронные звёзды или чёрные дыры, которые вытягивают материал из звёзд-компаньонов, а также остатки взорвавшихся звёзд. Дополнительные данные «Хаббла» (оптический свет) помогают заполнить изображения центральной части спиральных рукавов пылью и газом, а данные «Уэбба» дополнили изображения рукавов.

Туманность M16 (туманность Орла или Мессье 16) также называют «Столпами творения» за характерные облака пыли и газа в виде колонн. На датчиках «Уэбба» эти тёмные столбы газа и пыли очень хорошо видны, как и скрытые в них несколько молодых звёзд, которые только формируются. Датчики «Чандры», показывают там же молодые звёзды в виде точек — они испускают большое количество рентгеновского излучения.

Наконец, галактика M74 (Мессье 74). Она такая же спиральная, как наш Млечный Путь. Мы видим её с отличного угла зрения — как на ладони. Она находится на расстоянии около 32 млн световых лет от нас. Галактику Мессье 74 прозвали призрачной галактикой, потому что она сравнительно тусклая и незаметная в небольшие телескопы. «Уэбб» показывает в ней газ и пыль в инфракрасном диапазоне, а данные «Чандры» высвечивают высокоэнергетическую активность звёзд в рентгеновском диапазоне. Оптические данные «Хаббла» показывают дополнительные звезды и пыль в виде пылевых полос.

📺Пикник ТВ👍