Дальнее поле хаббла


24 апреля 1990 года с мыса Канаверал стартовал шаттл «Дискавери». У этого полёта была одна-единственная цель — вывести на околоземную орбиту космический телескоп. Миссия полностью удалась, а орбитальная астрономическая обсерватория, названная в честь астронома Эвина Хаббла, и сегодня, спустя 30 лет, продолжает исследовать межзвёздное пространство и далёкие галактики Вселенной.

Рассказываем историю одного из самых феноменальных научных приборов, созданных человечеством.

Обсерватория размером с 5-этажный дом

А его история началась сразу после окончания Второй мировой войны. В 1946 году американский астрофизик Лайман Спитцер опубликовал статью, в которой описывал основные преимущества орбитальной обсерватории перед наземным телескопом. Во-первых, утверждал он, из-за отсутствия атмосферы должно улучшиться угловое разрешение при наблюдениях за далёкими космическими объектами. Во-вторых, по той же причине станут возможны наблюдения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.


В 1965 году Спитцера назначили главой комитета, который определял круг научных задач для космического телескопа, а в 1968 году NASA утвердило план его строительства. Однако деньги на финансирование были выделены конгрессом США лишь через 10 лет, после чего сразу начались полномасштабные работы по проектированию.

Предполагалось, что диаметр зеркала телескопа будет составлять 3 метра. Но в целях экономии денежных средств его пришлось сократить до 2,4 метра. Тем не менее размеры обсерватории всё равно впечатляют. Вся конструкция весит 11 тонн, а её длина — 15,9 метра — превышает высоту пятиэтажного дома.

Дальнее поле хабблаВ начале 1980-х телескопу присвоили имя астронома Эдвина Хаббла. Запуск на орбиту откладывался пару раз, в том числе в связи с катастрофой шаттла «Челленджер» в 1986 году. После неё программа «Спейс шаттл» была приостановлена, и «Хаббл» несколько лет хранился в специально подготовленном для него помещении с искусственно очищенным воздухом. Это увеличило расходы на проект — каждый месяц хранения и обслуживания обходился в 6 млн долларов. С другой стороны, за это время телескоп удалось усовершенствовать: солнечные батареи заменили на более эффективные, модернизировали бортовой вычислительный комплекс и системы связи, дописали программное обеспечение.

Ровно 30 лет назад, 24 апреля 1990 года, шаттл «Дискавери» стартовал с мыса Канаверал, чтобы вывести телескоп «Хаббл» на расчётную орбиту.

Сколько же лет Вселенной?


«Он изменил наше понимание Вселенной, его взгляд с орбиты вызвал поток научных открытий. Начиная с исследований тёмной материи и заканчивая определением возраста Вселенной, “Хаббл” дал ответы на наиболее важные вопросы астрономии и выявил загадки, о существовании которых мы не знали. На протяжении всей истории человечества наш взгляд на величие и тайну космоса никогда не был столь ясным и внимательным», — сказано на сайте проекта. Какие же открытия помог совершить «Хаббл»?

Только за первые 15 лет телескоп получил и передал на Землю более 1 млн изображений разных космических объектов — планет, звёзд, туманностей, галактик. Благодаря ему впервые были получены карты поверхности Плутона и ещё одной карликовой планеты — Эриды. Сфотографированы ультрафиолетовые полярные сияния на Сатурне, Юпитере и его спутнике Ганимеде. Накоплено огромное количество данных об экзопланетах — планетах, находящихся в других звёздных системах (многие учёные считают, что исследования экзопланет тянут на Нобелевскую премию).

Старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту. Фото: Commons.wikimedia.org

«Хаббл» впервые получил изображения протогалактик, первых сгустков материи, сформированных менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Он обнаружил много протопланетных дисков вокруг звёзд в Туманности Ориона, благодаря чему было доказано, что у большинства звёзд нашей Галактики идут процессы формирования планет. Он подтвердил теорию о сверхмассивных чёрных дырах и помог учёным выстроить современную космологическую модель, в которой Вселенная заполнена тёмной энергией и расширяется с ускорением. Кстати, «Хаббл» смог уточнить и возраст Вселенной: он составляет 13,7 млрд лет.

Но нас, людей далёких от астрономии и астрофизики, более всего впечатляют захватывающие дух фотоснимки галактик и туманностей. Чего стоят только великолепные «Столпы Творения» — скопления межзвёздного газа и пыли в туманности Орёл. Между прочим, самим учёным все эти фотографии в видимом спектре, как правило, без надобности — для получения информации им важнее другие диапазоны электромагнитного излучения. Но благодаря красочным снимкам поддерживается интерес общества к проекту. Да и проще объяснить налогоплательщикам, почему на него потрачены миллиарды долларов.

Гигантский цифровой фотоаппарат


Напоследок несколько примечательных фактов о телескопе «Хаббл».

Высота его орбиты — 340 миль (547 км), период обращения вокруг Земли — 96-97 минут. Аппарат движется с орбитальной скоростью 28 тысяч км/ч, то есть 7,8 км/с!

Телескоп питается от двух солнечных батарей и потребляет очень мало энергии — около 2800 Вт. Это сопоставимо с электрической мощностью кухонного чайника.

«Хаббл» считается достоянием всего человечества. Любой человек или организация может подать заявку на работу с ним независимо от национальной или академической принадлежности. Конкурс объявляется примерно раз в год. Заявка будет рассмотрена, после чего может быть предоставлено время для наблюдений. Но очередь слишком велика: суммарно запрошенное время превышает реально доступное в 6-9 раз.

На момент запуска телескопа для сохранения его данных использовались катушечные магнитофоны. Позже их заменили на жёсткие диски, информация с которых передаётся на геостационарный спутник, а уже затем — на Землю.

Хотя «Хаббл» ведёт наблюдения за самыми далёкими галактиками, есть два космических объекта, находящиеся сравнительно близко, смотреть на которые он не в состоянии. Это Солнце и расположенный рядом с ним Меркурий. Излучение Солнца может повредить датчики обсерватории.


Можно сказать, что «Хаббл» — это гигантский цифровой фотоаппарат. Ведь установленные на нём камеры фиксируют излучение Вселенной с помощью ПЗС-матриц, аналогичных тем, что используются в привычных нам «мыльницах».

Разработчики ожидали, что после 2014 года жизненно важные системы обсерватории выйдут из строя и телескоп станет бесполезен. Но он всё ещё работает, и его миссия продлена как минимум до 2021 года. На смену «Хабблу» будет запущен космический телескоп «Джеймс Уэбб». А сам «Хаббл» в конце концов войдёт в атмосферу Земли и сгорит в ней.

Источник: aif.ru

Астрономы разработали мозаику далекой вселенной, которая документирует 16-летние наблюдения с космического телескопа Хаббл. Изображение под названием «Поле наследия Хаббла» содержит около 265 000 галактик, возраст которых всего 500 миллионов лет после Большого взрыва.


Диапазон длин волн этого изображения простирается от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона, фиксируя все характеристики галактик. Самые слабые и самые далекие галактики на изображении — лишь одна десятимиллиардная яркости того, что человеческий глаз может видеть.

«Теперь, когда мы прошли больше, чем в предыдущих исследованиях, мы записываем гораздо больше отдаленных галактик в самом большом из когда-либо созданных таких наборов данных», — сказал Гарт Иллингворт из Калифорнийского университета в Санта-Круз, руководитель группы, ответственный за создание этого изображения. «Ни одно другое изображение не будет более точным до запуска новых космических телескопов, таких как "Джеймс Уэбб"».

Hubble eXtreme Deep Field (XDF)

Hubble Legacy Field объединяет наблюдения из нескольких обзоров, проведенных в Hubble Deep Field. В 1995 году в Deep Hubble Field было зарегистрировано несколько тысяч невидимых галактик. Еще одно сверхглубокое поле Хаббла, появившееся в 2004 году, показало нам почти 10 000 галактик на одном изображении. По сути, Глубокое Поле Хаббла 2012 года (XDF) было создано путем объединения десяти лет наблюдений космического телескопа Хаббла, проведенных НАСА / ЕКА, на пятне неба в оригинальном сверхглубоком поле Хаббла.


Новый набор изображений Хаббла, созданный из почти 7500 отдельных экспонатов, является первым в серии фотографий Hubble Legacy Field. Эта фотография охватывает всю работу, выполненную в рамках 31 программы наблюдений Хаббла различными группами астрономов. Хаббл провел больше времени в этом маленьком уголке звёздного неба, чем в любом другом, в общей сложности более 250 дней. Команда работает над вторым набором фотографий с более чем 5200 снимками Хаббла.

Hubble Ultra Deep Field

«Одним из захватывающих аспектов этих новых изображений является большое количество чувствительных цветовых каналов, доступных в настоящее время для просмотра отдаленных галактик, особенно в ультрафиолетовой части спектра», — объясняет Ричард Боувенс из Лейденского университета в Нидерландах. «С фотографиями, сделанными на стольких частотах, мы можем разделить свет от галактик на свет от старых и молодых звезд, а также от активных галактических ядер».


До запуска Хаббла в 1990 году астрономы могли видеть галактики на расстоянии около семи миллиардов световых лет, на полпути к Большому взрыву. Наблюдения с помощью наземных телескопов не смогли определить, как галактики возникали и развивались в ранней Вселенной. Подобно просмотру отдельных кадров фильма, глубокие измерения Хаббла показывают появление структур во вселенной и последующие динамические этапы эволюции галактики. Изображения галактик в глубоком поле, такие как этот, помогают астрономам отслеживать расширение Вселенной, чтобы развивать наши знания об основополагающей физике Вселенной.

Хаббл Глубокое Поле

Изображение представляет собой огромный каталог далеких галактик. «Такие превосходные измерения в высоком разрешении многочисленных галактик в каталоге позволяют проводить широкий спектр внегалактических исследований», — говорит исследователь, ведущий исследователь Кэтрин Уитакер из Университета Коннектикута.


Источник: Европейское космическое агентство (ESO)

Источник: zen.yandex.ru

В начале мая на сайте телескопа «Хаббл» был опубликован снимок небольшого участка неба в созвездии Печь. На первый взгляд в нем нет ничего примечательного, однако это впечатление обманчиво. Почти каждая из цветных точек — это отдельная галактика, а всего их на этот снимок попало почти 265 000! Скачав его в максимальном разрешении — а это 25 500×25 500 пикселей (осторожно, размер файла почти 700 Мб), — можно поизучать весь этот «галактический зоопарк»: легко найти «обычные» эллиптические и спиральные галактики, а также неправильные галактики разных форм и группы из двух или даже большего числа взаимодействующих друг с другом галактик. Специалисты NASA дали снимку название Hubble Legacy Field.

Помимо далеких галактик можно разглядеть небольшое количество звезд нашего Млечного Пути — они выделяются благодаря расходящимся в четыре или восемь сторон дифракционным лучам.

Попавший на изображение участок неба — «квадратик» со стороной примерно 30 угловых минут. Выбран он был неслучайно: в этой части созвездия Печь нет ярких звезд Млечного Пути (да и вообще мало звезд нашей Галактики, а если смотреть на него невооруженным глазом, то там просто не будет видно никаких астрономических объектов) и других мощных источников излучения в разных диапазонах, способных засветить изображение, а также, что тоже очень важно, там нет облаков межзвездной пыли и газа, которые бы блокировали часть света.


Hubble Legacy Field продолжает серию глубоких обзоров неба, выполненных «Хабблом». Начал эту серию в 1995 году знаменитый обзор Hubble Deep Field: за 10 суток наблюдения за небольшим участком созвездия Большой Медведицы телескоп накопил достаточно света, чтобы можно было различить несколько тысяч далеких галактик. Это дало астрономам богатый материал для анализа: в последующие годы вышло несколько сот научных работ, основанных на данных Hubble Deep Field.

Этот успех предопределил появление следующих обзоров — Hubble Ultra Deep Field (2000–2004 годы) и Hubble eXtreme Deep Field (2012 год), в которых свет собирался с небольшой части той области, которая сейчас вошла в Hubble Legacy Field. Разумеется, их данные использовались при подготовке Hubble Legacy Field. Также были учтены данные, полученные в ходе обзора GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey), в котором кроме «Хаббла» были задействованы космические обсерватории «Спитцер», «Чандра», Гершель, XMM-Newton и мощнейшие наземные телескопы.

Всего было использовано около 7500 отдельных кадров, полученных «Хабблом» в течение 16 лет в ходе нескольких десятков разных наблюдательных кампаний. Суммарная экспозиция — 250 дней. При помощи фильтров, которыми оборудована камера Wide Field Camera 3, снимки делались на разных длинах волн оптического и ближнего ИК-диапазона. При сложении снимкам с одинаковой длиной волны присваивался один из «стандартных» цветов (красный, зеленый или синий) — так и получилось цветное изображение (технические подробности описаны на этой странице в разделе Fast Facts). Цвета, таким образом, на нем искусственные, но они не сильно отличаются от того, что мог бы увидеть человек, если бы обладал соответствующей остротой зрения.

Подобные обзоры — это еще и своеобразная машина времени, позволяющая увидеть самые ранние галатики и уточнить наши представления о том, как галактики формировались и затем эволюционировали. Самые далекие галактики на этом изображении запечатлены в тот момент, когда Вселенной было всего 400–500 млн лет от роду. Свет от них шел к нам 13,3 млрд лет. Выглядят они как едва различимые красные пятнышки.

Среди других важных результатов, полученных на основе глубоких обзоров, оценка статистических параметров, описывающих структуру и плотность вещества во Вселенной, а также подтверждение космологического принципа (гласящего, что наша Вселенная однородна и, в частности, что в разных точках Вселенной действуют одни и те же физические законы).

Нет сомнений, что Hubble Legacy Field поможет уточнить все эти результаты и получить новые знания о Вселенной. Ученые также планируют с его помощью отбирать цели для телескопов следующего поколения — WFIRST и «Джеймса Уэбба». Поистине, «Хаббл» оставляет грандиозное наследие!

Изображение с сайта hubblesite.org.

Александр Яровитчук

Источник: elementy.ru

«Поле наследия Хаббла» — самое масштабное изображение Вселенной, содержащее данные за все 16 лет наблюдений телескопа

NASA опубликовало снимок «Поле наследия Хаббла», в котором объединила данные, собранные космическим телескопом «Хаббл» за 16 лет его работы. Получилось самое масштабное изображение Вселенной, своеобразная мозаика из 7,5 тыс. уникальных кадров, снятых на длинах волн от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазонов.

В полном разрешении (20 791 на 19 201 пикселей) изображение доступно на сайте hubblesite.org

«Поле наследия Хаббла» охватывает область неба, которая включает регионы Ultra Deep Field, Extreme Deep Field и содержит 265 тыс. галактик. Это в 30 раз больше, чем все предыдущие снимки. Новый «портрет Вселенной» даёт представление о раннем космосе – периоде времени, когда небольшие молодые галактики сталкивались и сливались с другими галактиками. Он показывает их состояние 13,3 млрд лет назад или 500 млн лет спустя после Большого взрыва. Масштаб такой фотография можно представить по этому видео, где показан процесс отдаления от самых крайних галактик:

В NASA заявили, что ни одно другое изображение не превзойдёт «Поле наследия Хаббла» по детализации. По крайней мере до тех пор, пока на орбиту не выйдут космические телескопы нового поколения, но на это уйдут годы. К примеру, преемника «Хаббла» телескоп Джеймса Уэбба планируют запустить не раньше 2021 года.

«Это изображение содержит полную историю развития галактик во Вселенной, начиная с их зарождения до момента, когда они стали полноценными… Мы сделали этот снимок как инструмент, который в дальнейшем будет использоваться нами и другими астрономами. Мы ожидаем, что это приведёт к ещё более последовательному и глубокому пониманию эволюции Вселенной», сказал Гарт Иллингворт (Dr Garth Illingworth) из Калифорнийского университета, который возглавляет команду, создавшую «Поле наследия Хаббла».

Источник: Engadget

Источник: itc.ua


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.