Для человеческих глаз ночное небо - это конфетти звезд. Мощные телескопы показывают нам отдаленные планеты и далекие галактики, которые не видят наши маленькие сетчатки. Но даже космический телескоп Хаббл не может раскрыть все, что там есть. Многие объекты - например, вспыхнувшие звезды, известные как коричневые карлики - слишком холодные, чтобы испускать видимый свет, который представляет собой лишь крошечную полоску электромагнитного спектра. Они, однако, излучают энергию в невидимой форме: более длинные волны, известные как инфракрасное излучение. Невероятно горячие объекты, такие как массивные взрывающиеся звезды, называемые сверхновыми, выделяют большую часть своей энергии на более коротких длинах волн, которые также невидимы: гамма-лучи и рентгеновские лучи.
Связанный контент
- Дальнозоркий
- Последнее ура Хаббла
К счастью, другие телескопы переводят эти очки в изображения, которые мы можем понять. В 1990-х и начале 2000-х годов НАСА запустило космические телескопы, известные как Великие обсерватории. Первый и самый известный, Хаббл, специализируется на видимом свете. Менее известные, но не менее важные инструменты фокусируются на разных длинах волн.
«Цель состояла в том, чтобы иметь большой телескоп в каждой части электромагнитного спектра», - говорит Джованни Фацио, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. «Когда вы смотрите на вселенную в разных длинах волн, вы получаете совершенно другую картину. Они все кусочки головоломки.
За запуском Хаббла в 1990 году последовал Compton (1991), который наблюдал гамма-лучи, Chandra (1999), который изучает рентгеновские лучи, и Spitzer (2003), инфракрасный телескоп. Комптон упал на Землю в 2000 году, распавшись в атмосфере и обрушившись, как и планировалось, в Тихом океане. (Другой космический телескоп, Fermi, заменил его в 2008 году.) Но Спитцер и Чандра все еще находятся на подъеме и работают, открывая тайны вселенной и превосходя надежды людей, которые помогли их создать.
Изображения телескопов подмигивающих новорожденных звезд и прожорливых черных дыр состоят из ложных цветов, которые ученые присваивают разным длинам волн, которые обнаруживают телескопы. В дополнение к тому, что они загружены данными, эти изображения просто замечательны. Пульсирующие розовым фламинго, индиго и шафраном, некоторые из них почти психоделические - витиеватая галактика, кажется, дышит огнем, в то время как другие напоминают о деликатных природных формах: паутине, морозе оконного стекла, струйках дыма. У некоторых есть почти спектральное качество, особенно «Рука Бога», портрет Чандры молодого пульсара, в котором призрачные синие пальцы, кажется, ласкают небеса.
Большинство спутниковых телескопов, включая Хаббл, вращаются вокруг Земли, но Спитцер вращается вокруг Солнца, отставая от Земли на своей орбите. Таким образом, Спитцер не только избегает земной атмосферы, которая может затмить зрение телескопа, но также избегает тепла от Земли и Луны. Запас жидкого гелия первоначально охладил прибор почти до абсолютного нуля - или минус 459 градусов по Фаренгейту, самой низкой из возможных температур - так что собственное излучение телескопа не запутало бы его показания.
Спитцер смотрит на более прохладные части вселенной. Инфракрасное излучение ассоциируется с температурами от минус 450 до плюс 6000 градусов, и, хотя 6000 градусов могут показаться не холодными, астрономы привыкли регистрировать тела в миллионах градусов.
Телескоп обнаружил излучение экзопланет, подобных Юпитеру, на узких орбитах вокруг других звезд, и обнаружил коричневых карликов, которые, как предполагают некоторые ученые, если они размещают свои собственные мини-солнечные системы, могли бы стать идеальной площадкой для жизни. Спитцер может также смотреть сквозь задыхающуюся пыль в спиральных рукавах далеких галактик, чтобы увидеть, где рождаются звезды. Эти наблюдения могут дать представление о том, как сформировалась наша собственная солнечная система.
Самая удивительная сила телескопа - способность видеть вселенную в зачаточном состоянии. Глядя в глубину космоса - это то же самое, что смотреть в прошлое, объясняет Фацио, который разработал часть Spitzer. По мере расширения вселенной возрастом 13, 7 миллиардов лет видимый свет растягивается на инфракрасные волны, это явление известно как красное смещение. Сосредоточившись на инфракрасном свете, ученые Спитцера изначально надеялись увидеть Вселенную, когда ей было всего два миллиарда лет, но они ушли намного дальше во времени, чем это. «Теперь мы можем оглянуться на 700 миллионов лет», - сказал Фацио, или около 13 миллиардов лет назад. Наблюдения Спитцера показывают, что галактики уже начали формироваться, когда Вселенной было всего 400-500 миллионов лет, намного раньше, чем предполагалось ранее.
Чандра, рентгеновский телескоп, следует по эллиптической орбите вокруг Земли, пролетая в 200 раз выше, чем Хаббл. Чандра специализируется на насильственных явлениях, таких как вспышки стрельбы из молодых звезд и взрывы сверхновых звезд. «Нам нравится знать, что происходило внутри звезды непосредственно перед тем, как она взорвалась, каковы детали самого взрыва и что происходит после взрыва», - говорит Харви Тананбаум, директор Chandra X из Смитсоновской астрофизической обсерватории. Рэй Центр.
Чандра также исследует объекты с экстремальными гравитационными или магнитными полями, такие как нейтронные звезды и черные дыры. Некоторые ученые ожидают, что Чандра будет иметь решающее значение в изучении малопонятной темной материи и темной энергии, таинственных сил, которые составляют большую часть материала во вселенной. Но телескоп также открыл новые вещи о более знакомых достопримечательностях: кольца Сатурна, оказывается, сверкают рентгеновскими лучами.
Иногда астрономы производят изображения, используя данные всех трех телескопов. В 2009 году трио создало потрясающую композиционную картину ядра Млечного Пути. Хаббл показал бесчисленное количество звезд, Спитцер захватил лучистые пылевые облака, а Чандра отследил рентгеновское излучение из материала возле черной дыры.
Телескопы не могут длиться вечно. В прошлом году у Спитцера кончилась охлаждающая жидкость, хотя некоторые детали все еще достаточно холодные, чтобы работать, и телескоп начал дрейфовать от Земли. «Будет грустно видеть, как это происходит», - говорит Фацио. «Это была важная часть моей жизни за последние 25 лет. Но мы все еще собираем данные и находим новые вещи ». В 2015 году планируется, что Webb, новый инфракрасный телескоп, способный собирать более чем в 58 раз больше света, чем Spitzer, заберет там, где Spitzer останавливается.
Чандра все еще функционирует хорошо, и ученые ожидают, что инструмент будет работать в течение, по крайней мере, еще одного десятилетия. В конце концов, возможно, через сто лет, изношенный телескоп, вероятно, соскользнет слишком близко к Земле и сгорит в атмосфере. Но у нас есть еще много ярких изображений, которые мы с нетерпением ждем до этого.
Эбигейл Такер - штатный писатель Смитсоновского института .
Рентгеновская обсерватория Чандра показала газ, нагретый взрывами и черной дырой. (NASA / CXC / UMass / D. Wand и др.) 
Центр нашей галактики Млечный Путь становится еще более захватывающим, если смотреть на него как на композицию, составленную из данных трех космических приборов, чувствительных к разным длинам волн. (NASA / CXC / UMass / D. Wand и др.) 
Космический телескоп Spitzer собирал инфракрасный свет и обнаруживал облака пыли. (NASA / JPL-Caltech / SSC / S. Stolovy) 
Космический телескоп Хаббл, настроенный на ближний инфракрасный диапазон, обнаружил активные области звездообразования. (NASA / ESA / STScl / D. Wang et al.) 
В течение почти 12 лет космический телескоп Chandra наблюдал рентгеновские сигнатуры высокоэнергетических объектов. Туманность "Рука Бога", длиной 150 световых лет, образована горячим газом, извергаемым пульсаром, или быстро вращающейся нейтронной звездой. (NASA / CXC / SAO / P. Slane и др.) 
Спиральная галактика NGC 4258 имеет два призрачных синих рукава, содержащих газы, нагретые сильными ударными волнами - продукт частиц, выброшенных из черной дыры. (NASA / CXC / Университет Мэриленда / А.С. Уилсон и др.) 
Чандра преуспевает в захвате хаоса. Астрономическая особенность, называемая Cas A, в созвездии Кассиопея, представляет собой взрыв обломков, распространяющийся со скоростью миллионы миль в час; он был запущен сверхновой, которая стала видимой на Земле только около 300 лет назад. (NASA / CXC / MIT / UMass Amherst MD Stage и др.) 
Туманность M17, самая яркая часть изображения выше, была задокументирована астрономом Шарлем Мессье в 1764 году. Телескоп Spitzer, сфокусированный на инфракрасном излучении, исходящем от нагретой пыли, способен видеть структуры, связанные с туманностью. (NASA / JPL-Caltech / M. Povich (Penn State University)) 
Основываясь на изображении слева, астрономы считают, что звезда BP Psc каннибализировала другую звезду или планету, поскольку у нее кончилось топливо, продлевая фазу красного гиганта (как видно на иллюстрации справа). (NASA / CXC / RIT / J. Kastner и др., Optical (UCO / Lick / STScl / M. Perrin и др.); Иллюстрация: NASA / CXC / M. Weiss) 
В результате взрыва образовалась Крабовидная туманность, впечатляющая структура, которую ученые до сих пор пытаются понять с помощью телескопов Чандра и Спитцер. (NASA / CXC / SAO / F.Seward; Оптические: NASA / ESA / ASU / J.Hester & A.Loll; Инфракрасный: NASA / JPL-Caltech / Univ. Minn. / R.Gehrz) 
Район RCW 49, где проживает более 2200 звезд, является темным и пыльным районом. Это изображение было получено на двух разных длинах волн, чтобы выделить горячие светящиеся газы. (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Университет Висконсина - Мэдисон)) 
Как видно на фоне инфракрасного неба, телескоп Spitzer может смотреть сквозь спиральные рукава далеких галактик, чтобы увидеть, где рождаются звезды. (НАСА / JPL-Caltech) 
Рентгеновские лучи от Чандры показывают, что скопление, окружающее галактику M87, заполнено горячим газом. (NASA / CXC / KIPAC / Н. Вернер, Э. Миллион и др.) 
Расположенная на расстоянии около 11 000 световых лет в созвездии Стрельца, «змея» (вверху слева) на самом деле является густым облаком, достаточно большим, чтобы поглотить десятки солнечных систем. (НАСА / JPL-Caltech / S. Carey (SSC / Caltech)) 
Это изображение, полученное телескопом Спитцера, запечатлело эту область, называемую W5 (6500 световых лет от Земли), где можно увидеть все стадии создания звезды. (NASA / JPL-Caltech / L. Allen & X. Koenig (Гарвард-Смитсоновский CfA)) 
Туманность Ориона - еще одна горячая точка создания звезд; скопление трапеции, яркие пятна в центре справа, являются самыми горячими звездами в регионе. (НАСА / JPL-Caltech / J. Stauffer (SSC / Caltech))
