Орбитальному телескопу «Хаббл» исполнилось 20 лет



В 1990 году 24 апреля NASA и Европейское космическое агентство отправили на орбиту свое детище – орбитальный телескоп «Хаббл». Помимо регистрации электромагнитного излучения в расширенном диапазоне, телескоп в течение 20 лет удивлял мировую общественность, делая поражающие воображение фотоснимки космических объектов. В проект «Наследие «Хаббла» вошли фотографии рождение звезд в системе Carina Nebula, туманности Конская Голова и многих других живописных феноменов. В 2014 году устаревающий телескоп заменят новым аппаратом под названием «Джеймс Вебб».

Телескоп Хаббл несет службу на околоземной орбите с 1990 года. На его счету около миллиона снимков 22 тысяч космических объектов. Несмотря на высокую стоимость эксплуатации и ряд поломок, произошедших за последние годы, он до сих пор остается незаменимым астрономическим инструментом. Но в 2013 году будет снят с орбиты и затоплен в океане. На смену ему должны прийти новые устройства, которые уже находятся в производстве.
Вклад телескопа-ветерана в астрономию сложно переоценить. Около четырех тысяч астрономов со всего мира сделали сотни открытий, используя данные космической обсерватории. Так, например, были составлены подробные карты карликовых планет Плутон и Эрида, определен точный возраст Вселенной – 13,7 миллиарда лет и получено доказательство того, что практически все звезды вскоре после рождения начинают формировать собственные планетарные системы.
Главным достижением телескопа Хаббл стало исполнение его первоначальной миссии – регулярное наблюдение за космосом позволило установить более точное значение переменной Хаббла. Это число определяет ускорение движения небесных тел по мере удаления от центра Вселенной. Теоретические подсчеты содержали погрешность примерно в 50 процентов, результат работы обсерватории сократил ее до 10 процентов.
Возможности телескопа Хаббл.
На борту HST находятся: две камеры, два спектрографа, фотометр, астродатчики. Вследствие того, что телескоп находится за пределами атмосферы эти приборы позволяют:
1) Фиксировать изображения объектов с очень высоким разрешением.
Наземные телескопы редко дают разрешение, больше одной угловой секунды. В любых условиях HST дает разрешение в одну десятую угловой секунды.
2) Обнаруживать объекты малой светимости. Самые большие наземные телескопы редко обнаруживают объекты слабее 25 звездной величины. HST может обнаруживать объекты 28 звездной величины, что почти в 20 раз меньше.
3) Наблюдать объекты в ультрафиолетовой части спектра.
Ультрафиолетовый диапазон составляют важнейшую часть спектра горячих звезд, туманностей и других мощных источников излучения. Атмосфера Земли поглощает большую часть ультрафиолетового излучения и поэтому оно не доступно для наблюдения ( HST может также наблюдать объекты в инфракрасной части спектра, однако чувствительность в этой части спектра пока мала. После установки новых приборов через несколько лет после запуска, она резко возрастет)
4) Фиксировать быстрые изменения интенсивности света, что невозможно в земных условиях из-за изменения прозрачности атмосферы в момент наблюдений.
Однако ресурсы космического аппарата не могут быть вечными, и в скором времени телескоп Хаббл собирается на пенсию. Для его текущего ремонта на следующей неделе будет совершена последняя сервисная миссия, после чего техническая поддержка прекратится. Заменить телескоп готовятся сразу несколько станций наблюдения, каждая из которых будет выполнять свою миссию.
На днях в Мюнхене (Германия) была представлена полномасштабная модель будущего орбитального телескопа Европейского космического агентства, названного в честь второго руководителя NASA Джеймса Вебба. По всем параметрам он значительно превосходит Хаббл. Так, его рефракционное зеркало имеет диаметр 6,5 метра против 2,4 метра у телескопа Хаббл.

Джеймс Вебб
Для уменьшения веса отражающей поверхности ученым пришлось пойти на хитрость – использовать для создания зеркал очень редкое вещество берилл. Этот минерал образуется в результате сложного взаимодействия углерода и кислорода в экстремальных условиях. Его не сложно обнаружить в космическом пространстве – в огромных количествах он извергается из недр звезд. Однако на Земле его можно найти только в составе кристаллов изумруда.
Одной из уникальных особенностей берилла является способность сохранять свои свойства при сверхвысоких и сверхнизких температурах. Опыты показали, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, берилл демонстрирует те же оптические и электромагнитные качества, что и в условиях комнатной температуры.
В задачи обсерватории Вебба будут входить обнаружение света первых звезд и галактик, поиски инопланетной жизни, изучение формирования и жизненного цикла галактик, звезд и планетарных систем. Для этих целей телескоп оборудуют несколькими приборами, которые способны суммарно охватить практически весь спектр инфракрасного излучения.
Вывод телескопа Вебба планируется на июль 2013 года, после чего он приступит к пятилетней исследовательской миссии. Всего космические инженеры рассчитывают на 10-летний срок службы орбитальной обсерватории, однако опыт Хаббла показывает – при должном внимании космический аппарат может прослужить и четверть века.

Орбитальный телескоп «Хаббл» сфотографировал самую дальнюю галактику
==============================
Ранее представители космического ведомства США заявляли, что батареи питания «Хаббла» полностью выйдут из строя примерно через три с половиной года. Кроме того, уже сейчас требуется замена его гироскопов — устройств, регулирующих положение телескопа на орбите. Вдобавок ученые собираются установить на нем более совершенную фотокамеру и новый спектрометр. Главными кандидатами на выполнение этих работ являются 8-метровый робот «Рейнджер», изготовленный в Университете штата Мэриленд, автоматическое устройство «Декстр» с двумя трехметровыми руками-манипуляторами, созданное космическим агентством Канады, и внешне похожий на человека «Робонавт», появление которого уже анонсировано в хьюстонском Центре космических исследований имени Джонсона.
В то же время НАСА твердо решило, что шаттлы для ремонта телескопа оно больше посылать не будет. После катастрофы «Колумбии» требования к безопасности полетов американских астронавтов резко ужесточились. Когда О'Киф объявил об этом в начале 2005 года, возникла опасность, что вскоре «Хаббл» будет сведен с орбиты и затоплен в отдаленном районе мирового океана. Тогда на его защиту встали американские законодатели и многие ученые, обратившиеся к НАСА с призывом спасти уникальный научный прибор. В 1990 году сооружение телескопа, вошедшего в число «великих космических обсерваторий», обошлось в 1,2 млрд долларов. С его помощью ученые сделали важнейшие открытия в области космологии. Благодаря снимкам, переданным «Хабблом» на Землю, изменились представления о строении и эволюции Вселенной, были обнаружены ранее неизвестные галактики, звезды, планеты.

Свет и тень в туманности Carina

Туманность «Эскимос»

Крупнейшая гравитационная линза

M51 (Водоворот) — галактика «плашмя»





Туманность Лебедь в созвездии Стрельца. Расстояние 5500 световых лет.









СКОЛЬЗЯЩЕЕ СТОЛКНОВЕНИЕ ДВУХ СПИРАЛЬНЫХ ГАЛАКТИК











Планетарная туманность «Песочные часы»

Гигантское «торнадо» в туманности «Лагуна»














Туманность «Муравей»

За 20 лет работы на околоземной орбите, «Хаббл» получил 700 тыс. изображений 22 тыс. небесных объектов — звёзд, туманностей, галактик, планет. Поток данных, которые он ежедневно генерирует в процессе наблюдений, составляет около 15 Гб. Общий их объём, накопленный за всё время работы телескопа, превышает 20 терабайт. Более 3900 астрономов получили возможность использовать его для наблюдений, опубликовано около 4000 статей в научных журналах. Установлено, что, в среднем, индекс цитирования астрономических статей, основанных на данных телескопа, в два раза выше, чем статей, основанных на других данных. Ежегодно в списке 200 наиболее цитируемых статей не менее 10 % занимают работы, выполненные на основе материалов Хаббла. Нулевой индекс цитирования имеют около 30 % работ по астрономии в целом, и только 2 % работ, выполненных с помощью космического телескопа.
Тем не менее, цена, которую приходится платить за достижения «Хаббла», весьма высока: специальное исследование, посвящённое изучению влияния на развитие астрономии телескопов различных типов, установило, что, хотя работы, выполненные при помощи орбитального телескопа, имеют суммарный индекс цитирования в 15 раз больше, чем у наземного рефлектора с 4-метровым зеркалом, стоимость содержания космического телескопа выше в 100 и более раз.
Наиболее значимые наблюдения
* При помощи измерения расстояний до цефеид в Скоплении Девы было уточнено значение постоянной Хаббла. До наблюдений орбитального телескопа погрешность определения постоянной оценивалась в 50 %, наблюдения позволили повысить точность до 10 %.
* «Хаббл» предоставил высококачественные изображения столкновения кометы Шумейкеров—Леви 9 с Юпитером в 1994 году.
* Впервые получены карты поверхности Плутона и Эриды.
* Впервые наблюдались ультрафиолетовые полярные сияния на Сатурне[24], Юпитере и Ганимеде.
* Получены дополнительные данные о планетах вне солнечной системы, в том числе спектрометрические.
* Найдено большое количество протопланетных дисков вокруг звёзд в Туманности Ориона.[25] Доказано, что процесс формирования планет происходит у большинства звёзд нашей Галактики.
* Частично подтверждена теория о сверхмассивных чёрных дырах в центрах галактик, на основе наблюдений выдвинута гипотеза, связывающая массу чёрных дыр и свойства галактики.
* По результатам наблюдений квазаров получена современная космологическая модель, представляющая собой Вселенную, расширяющуюся с ускорением, заполненную тёмной энергией, и уточнён возраст Вселенной — 13,7 млрд лет.
* Обнаружено наличие эквивалентов гамма-всплесков в оптическом диапазоне.
* В 1995 году «Хаббл» провёл исследования участка неба (Hubble Deep Field) размером в одну тридцатимиллионную площади неба, содержащего несколько тысяч тусклых галактик. Сравнение этого участка с другим, расположенным в другой части неба (Hubble Deep Field South), подтвердило гипотезу об изотропности Вселенной.
* В 2004 году был сфотографирован участок неба (Hubble Ultra Deep Field) с эффективной выдержкой около 106 секунд (11,3 суток), что позволило продолжить изучение отдалённых галактик вплоть до эпохи образования первых звёзд. Впервые были получены изображения протогалактик, первых сгустков материи, которые сформировались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва.
=======================================

Туманность-призрак в Плеядах

Туманность ''Полумесяц'' и саморазрушающаяся звезда

Cверхмассивная черная дыра выдувает пузырь.
Это значит, что в центре галактики находится свермассивная (от миллионов до миллиардов солнечных масс) черная дыра, которая всасывает большие количества газа.

«Лошадиная голова» Эта туманность, похожая на морского конька, вставшего из моря пыли — один из наиболее фотографируемых объектов неба.

СТРУЯ (ДЖЕТ) ОКОЛО ЧЕРНОЙ ДЫРЫ — КРУПНЫМ ПЛАНОМ
Астрономы Института Космического телескопа (Space Telescope Science Institute) и их сотрудники из других организаций, получили первые изображения таинственной области вблизи черной дыры в сердцевине далекой галактики, где почти со скоростью света выбрасывается мощный поток субатомных частиц, образующих струю (джет), которая движется почти прямолинейно на расстояния в тысячи световых лет.

Рождение звезд в Трехраздельной туманности.
Это изображение Трехраздельной Туманности с Космического телескопа НАСА им. Хаббла показывает звездный инкубатор, разрываемый на части излучением близлежащей массивной звезды. Фото позволяет также взглянуть на эмбрионы звезд, формирующихся в облаке пыли и газа, которому суждено быть съеденным сиянием массивного соседа. Такое проявление звездное активности — красивый пример глубокой связи жизненных циклов звезд, подобных нашему Солнцу, с их более мощными собратьями.
Изображение Хаббла показывает малую часть плотного облака пыли и газа — звездный инкубатор, полный эмбрионов звезд. Это облако находится примерно в 8 световых годах от центральной звезды туманности, расположенной за верхним краем фотографии. Трехраздельная туманность находится в созвездии Стрелец примерно в 9000 световых годах от Земли.

Световое эхо от вспыхнувшей звезды
В январе 2002 одна из слабых звезд галактики вспыхнула, ненадолго став в 600 000 раз ярче Солнца, затем вернулась к своему обычному состоянию. На рис. 1 мы наблюдаем световое эхо: свет вспышки, отразившийся от пыли, окружающей звезду, и пришедший к нам по более длинному пути с задержкой. Снимки сделаны в разное время Фактически, на них высвечены параболические поверхности (см. рис. 2) и мы видим распределение отражающей пыли по этим поверхностям.
По масштабам взрыва это примерно соответствует новым звездам, но это совсем другое, куда более редкое явление. Новая — это ядерный взрыв водорода, скопившегося на поверхности белого карлика из-за перетекания со звезды компаньона. Спектр вспышки новой имеет температуру сотни тысяч градусов. Здесь же звезда внезапно раздулась до огромных размеров и ее температура наоборот упала, хотя яркость возросла на несколько порядков из-за увеличения площади излучающей поверхности.
По поводу природы вспышки в ясности нет, по крайней мере в том виде, как это отражено в пресс-релизе. С одной стороны отмечается некоторое сходство со взрывными переменными — старыми звездами, теряющими устойчивость. С другой стороны, что природа вспышки пока не понята и может представлять редкую комбинацию звездных свойств, которая прежде не наблюдалась — возможно, некий переходный период в звездной эволюции.
полный размер
Пыль, отражающая свет, скорее всего образовалась при предыдущих аналогичных вспышках звезды. Световое эхо можно будет наблюдать до конца десятилетия. Оно будет расширяться, отражаясь от все более далекой переферии пылевого облака. Сейчас эхо вдвое превышает угловой размер Юпитера на небе. Звезда, V838 Monocerotis (V838 Mon), находится на расстоянии 20 000 световых лет от нас.

Галактика, вид с ребра
Галактика NGC4013, находящаяся в 55 миллионах световых лет от нас в направлении Большой Медведицы, повернута точно ребром. Это спиральная галактика схожая с нашей, которая с ребра должна выглядеть так же. Полоса пыли, разрезающая всю галактику — самая тонкая и плоская составляющая (вместе с молодыми яркими звездами) — ее толщина всего 500 световых лет. Там где пыль и холодный холодный газ, рождаются новые скопления звезд, которые на снимке можно отличить по голубому цвету короткоживущих гигантов. На снимке «плашмя» голубого цвета было бы гораздо больше.
Яркая звезда принадлежит нашей галактике. За ней как раз находится центр NGC4013.

Умирает подобная Солнцу звезда.
В конце своей эволюции звезды подобные Солнцу, расширяясь в 50 раз больше своего превоначального диаметра, проходят стадию красного гиганта. В этот период их внешнии слои выбрасываются в пространство, оголяя маленькое и очень горячее ядро звезды, которое охлаждаясь, превращается в белый карлик.
Хотя звезды подобные Солнцу живут приблизительно 10 миллиардов лет до начала стадии красного гиганта и образования тyманности, сам этот процес занимает всего несколько тысяч лет.
  • +1
  • 25 апреля 2010, 21:50
Если Вам понравился этот материал, Вы можете поделиться им со своими друзьями, отправив им ссылку:

Комментарии (0)

RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.