Астрономы получили уникальную возможность изучить структуру и происхождение линзовидной галактики NGC 4753 благодаря новому снимку, сделанному космическим телескопом «Хаббл» (Hubble). На фотографии, опубликованной 13 мая, видно яркое центральное ядро галактики и сложные пылевые структуры, напоминающую рыболовную сеть или невод, которые могут быть результатом слияния галактик более миллиарда лет назад.

Источник изображения: L.Kelsey / NASA, ESA, Hubble

Галактика NGC 4753 была впервые открыта астрономом Уильямом Гершелем (William Herschel) в 1784 году. Она находится примерно в 60 млн световых лет от Земли в группе галактик Дева II (Virgo II Cloud), которая включает около 100 галактик и их скоплений.

Линзовидные галактики являются переходной формой между спиральными и эллиптическими галактиками: они имеют эллиптическую форму, но их спиральные рукава плохо выражены. Согласно заявлению Европейского космического агентства (ESA), галактика NGC 4753 позволяет астрономам исследовать различные теории образования линзовидных галактик благодаря низкой плотности её среды и сложной структуре.

Считается, что NGC 4753 является результатом слияния крупной галактики и её карликового компаньона около 1,3 млрд лет назад. Когда галактики сближались, мощные гравитационные силы более крупной галактики, вероятно, притягивали звёзды, газ и пыль её меньшего соседа, что привело к формированию искажённой эллиптической формы и характерных пылевых полос, наблюдаемых сегодня. Среди пылевых отростков галактики, звёзд и яркого белого ядра скрыта тёмная материя, которая, как считается, составляет большую часть массы галактики, сосредоточенной в её слегка сплющенном сферическом ореоле.

Наблюдения за NGC 4753 также указывают на то, что галактика была местом возникновения сверхновой типа Ia — мощного взрыва звезды, который происходит в двойных системах, где одна из звёзд является белым карликом, исчерпавшим своё ядерное топливо.

«Эти типы сверхновых чрезвычайно важны, поскольку все они вызваны взрывами белых карликов, у которых есть звёзды-компаньоны, и всегда достигают пика яркости — в 5 млрд раз ярче нашего Солнца. Зная истинную яркость таких событий и сравнивая её с видимой яркостью, астрономы получают уникальную возможность измерять расстояния во Вселенной», — отметили представители ESA.

Таким образом, наблюдения за галактикой NGC 4753 открывают перед учёными новые горизонты для изучения эволюции галактик и природы тёмной материи. Слияние галактик и связанные с этим процессы играют ключевую роль в формировании сложных структур, которые мы наблюдаем сегодня. Будущие исследования и наблюдения позволят углубить наше понимание этих явлений и ответить на ещё множество вопросов, связанных с развитием Вселенной.

Астрономы обнаружили гигантский отток газа из галактики NGC 4383 при помощи спектрографа MUSE, установленного на Чрезвычайно большом телескопе в рамках астрономической программы MAUVE. Предположительно, выброс был вызван вспышками образования звезд и взрывами сверхновых. Исследование структуры и состава этого выброса проливает свет на циклы звездообразования в галактиках.

Источник изображения: ESO/A. Watts et al

Международная группа ученых обнаружила в галактике NGC 4383, расположенной в скоплении Девы, гигантский отток ионизированного газа. По сообщению Ars Technica, исследователям удалось получить детальное изображение этой газовой структуры с разрешением в 100 парсек (326 световых лет). Выяснилось, что длина оттока составляет более 19 тысяч световых лет и является результатом активного звездообразования в центральной области NGC 4383.

В результате процесса звездообразования из недр галактики было выброшено огромное количество различных элементов, в том числе водород, кислород, азот и сера. По оценкам ученых, общая масса выброшенного газа составляет 50 миллионов солнечных масс, во что трудно даже поверить.

Астрономы давно предполагали, что мощные выбросы газа играют ключевую роль в эволюции галактик, так как, вырывающийся из недр звёзд, он загрязняет межзвёздную среду внутри галактик и, частично попадая в межгалактическое пространство, уже не может служить сырьём для формирования новых звёзд.

Именно поэтому считается, что гигантские газовые оттоки в конечном итоге могут привести к гибели галактик, так как они будут терять способность к звездообразованию и медленно «умирать». А данные наблюдения NGC 4383 служат ярким тому подтверждением.

Измерения показали, что средняя скорость выбрасываемого галактикой газа составляет 210 километров в секунду, а максимальная достигает 300 километров в секунду. Эти значения хорошо согласуются с теоретическими моделями, учитывающими видимую звёздную массу NGC 4383 и наблюдаемые темпы звездообразования в ней.

Также расчёты показывают, что ежегодно через этот газовый отток проходит масса вещества, эквивалентная почти двум миллионам солнечных масс. Для сравнения — масса всего вещества в нашей Галактике оценивается приблизительно в 600 миллиардов солнечных масс.

Источник изображения: ESO/A. Watts et al

Отмечается, что такое подробное исследование структуры ионизированного газа в NGC 4383 стало возможным благодаря уникальным возможностям современных инструментов. В частности, были задействованы спектрограф MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) на очень большом телескопе европейской южной обсерватории в Чили и комплекс ALMA из 66 радиотелескопов.

Результаты исследования были получены в рамках международной научной программы MAUVE (MUSE and ALMA Unveiling the Virgo Environment), целью которой является изучение роли мощных выбросов газа из галактик в их дальнейшей эволюции и возможной гибели.

Сверхмассивные чёрные дыры подобные той, что находится в центре нашей галактики, демонстрируют завидное постоянство тихой активности. Их излучение стабильно и умеренно, как будто вещество на них падает непрерывным и необильным ручейком. В относительном хаосе Вселенной это выглядит необычно, и учёные взялись разобраться с «пищевыми» привычками этих интереснейших объектов. Найти ответ помогли архивы телескопа «Спитцер».

Слева пыль, газ и звёзды, справа только пыль. Источник изображения: NASA

Данный случай стал наглядным примером того, как архивные данные помогают делать открытия, которые учёные проглядели в момент первичного сбора и изучения информации. К настоящему дню компьютерное моделирование развилось достаточно сильно, если сравнивать с инструментами 20-летней давности. С помощью уточнённых моделей и на более мощном оборудовании группа учёных воссоздала механизм тихого питания сверхмассивных чёрных дыр, когда их активность, выраженная в излучении аккреционного диска, оставалась равномерной без резких перепадов яркости.

Синим пунктиром показаны два рукава пыли, питающие чёрную дыру (синий кружок — это её диск аккреции)

Для подтверждения модели исследователи воспользовались тысячами снимков галактики Андромеда, сделанными инфракрасной космической обсерваторией «Спитцер», а также данными «Хаббла» в видимом диапазоне. Изучая свет на разных длинах волн, учёные смогли отделить пыль и газ от звёзд и областей звездообразования. Детальное изучение потоков пыли в центре Андромеды выявило два отчётливых рукава, направляющихся к сверхмассивной чёрной дыре в центре этой галактики. Данные наблюдений точно уложились в те пределы, которые установило моделирование, а это означает верность предложенной теории тихого питания сверхмассивных чёрных дыр. Вещество падает на аккреционный диск чёрной дыры равномерно, а не сгустками, питая её множественными потоками пыли и газа.

Установленная на телескопе им. Виктора Бланко камера для поиска тёмной энергии получила новое изображение интереснейшего объекта — разорванной кометарной глобулы CG4, также известной как «Рука Бога». На снимке подсвеченная кроваво-красным ореолом призрачная рука тянется к спиральной галактике. Но никакой мистики в этом нет: камера чувствительна к излучению молекулярного водорода, разогретого излучением близких звёзд, а он светится красным.

Источник изображения: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA

Кометарные глобулы впервые были обнаружены в 1976 году. Они имеют слабое свечение, поэтому плохо различимы на снимках. Также для образования подобных структур должен быть соблюдён ряд условий, поэтому повсеместно они не встречаются. Образования отдалённо напоминают кометы с ядром и хвостом, но к кометам они не имеют никакого отношения. Это плотные газопылевые облака, выбросившие хвосты под воздействием давления излучения звёзд или в процессе взрыва сверхновых. Впрочем, природа образования кометарных глобул продолжает оставаться предметом научных споров.

Свет молодых и горячих звёзд в шарообразных облаках вызывает свечение молекулярного водорода, который на снимках в ближнем инфракрасном диапазоне выглядит красным, придавая облакам и хвостам глобул мистический облик. В глобулах достаточно пыли и газа для зарождения новых звёзд, что придаст им новые черты и, в итоге, развеет в пространстве.

Большинство кометарных глобул обнаружено в туманности Гамма, в центре которой может находиться пульсар (нейтронная звезда), оставшийся после взрыва сверхновой. Вероятно, этот взрыв породил глобулы, которых в области туманности насчитывается свыше 30 штук. Но «Рука Бога» — это самый впечатляющий из подобных объектов. Его ядро имеет диаметр 1,5 световых лет, а хвост простирается на 8 световых лет. К тому же, разрыв глобулы действительно напоминает руку, тянущуюся к далёкой галактике. И это действительно красиво.

В минувший вторник в Чили официально открылась Атакамская обсерватория Токийского университета (TAO) — её проектирование и строительство заняли 26 лет. Расположенный на высоте 5640 м на горе Чахнантор в пустыне Атакама в Чили оптико-инфракрасного телескоп TAO с апертурой диаметром 6,5 м стал самым высокорасположенным в мире телескопом.

Источник изображения: u-tokyo.ac.jp

TAO заменил уменьшенную версию самого себя — ранее титул самого высокого носил телескоп MiniTAO. Новый объект превосходит принадлежащую Мадридскому университету обсерваторию Чакалтайя, расположенную на одноимённой горе в Боливии на высоте 5220 м. Следующие три рекордсмена из пятёрки самых высокогорных снова расположены в Атакаме: обсерватория Джеймса Экса (James Ax Observatory, 5200 м), Атакамский космологический телескоп (Atacama Cosmology Telescope, 5190 м) и обсерватория Льяно-де-Чахнантор (Llano de Chajnantor Observatory, 5104 м). Многие крупнейшие обсерватории мира построены в высокогорной северо-восточной части Чили недалеко от Боливии из-за ясного неба в этой местности. Развитию проектов также способствуют налоговые льготы.

Главное зеркало

Высокое расположение означает пониженную влажность воздуха: TAO охватывает «почти все длины волн ближнего инфракрасного диапазона», а также средневолновый диапазон — на это не способен ни один другой наземный телескоп. Такие наземные обсерватории способны делать снимки космоса с более высоким разрешением благодаря большей апертуре, чем у их космических аналогов. Телескоп будет использоваться для изучения «зарождения галактик и происхождения планет» с 2025 года. Он также может улучшить наблюдения близлежащего телескопа ALMA, изучая те же объекты в других длинах волн, чтобы дать исследователям новую информацию.

За очевидные преимущества ТАО, расположенного на такой большой высоте, придётся расплачиваться, потому что люди не приспособлены к жизни в таких условиях. Работавшие над возведением телескопа строители проходили медицинские осмотры и регулярно дышали кислородом. Занятым на объекте специалистам также придётся принимать меры предосторожности, чтобы избежать симптомов высотной болезни, связанной с кислородным голоданием. Учёные предполагают, что телескоп будет преимущественно управляться в удалённом режиме с нижней базы, и это поможет избежать подобных проблем.

Традиционные технологии зеркальных телескопов упёрлись в непреодолимые ограничения. Какое-то время спасало сегментирование зеркал, но даже телескопы с сегментным зеркалом диаметром больше 10 м считаются абсолютно неприемлемыми для космоса. Но без больших телескопов астрономия, астрофизика и даже физика крайне замедлятся, если учёные и инженеры не найдут выхода из этой ситуации. И выход есть может быть в жидких зеркалах.

Художественное представление телескопа с 50-м жидким зеркалом. Источник изображения: NASA

Специалисты NASA совместно с израильскими исследователями из Техниона (Израильского технологического института) несколько лет назад начали работу по проекту FLUTE. К недавнему времени проект завершил первую фазу проработки и начал вторую. В рамках проекта готовится технико-экономическое обоснование и ведётся проработка концепции и отдельных критически важных деталей по созданию космической обсерватории с 50-метровым жидким зеркалом. Зеркало ограничено диаметром 50 м, чтобы проект мог быть материально осуществим в течение следующих 15–20 лет.

Предварительно технология жидких зеркал для телескопов уже была успешно и испытана в лабораторных условиях на Земле и на борту МКС в условиях микрогравитации. Размер здесь не имеет значения. Жидкость может одинаково растекаться по чайной ложке, по 50-метровому ложу, 100-м и так далее, насколько хватит воображения и средств. Диаметр зеркала 50 м признан таким, который приведёт к прорыву в астрономии, а не проделает дыру в бюджете.

На первом этапе исследования были изучены варианты жидкостей для зеркал, что привело к остановке на ионных жидкостях. В общем случае это расплавы солей. После выбора типа жидкости встала задача повысить отражательную способность наиболее подходящих вариантов расплавов. Также во время первого этапа работ по проекту было проанализировано несколько альтернативных архитектур рамы главного зеркала. Каркасы рассматривались с позиций поведения жидкости во время манёвров, как и в зависимости от колебаний температуры.

На основании сделанного выбора и проделанной работы, учёные разработали подробную концепцию миссии для 50-метровой жидкостно-зеркальной обсерватории и создали набор начальных концепций для создания демонстрационного малого космического аппарата на низкой околоземной орбите.

На втором этапе работ команда проекта продолжит разработку ключевых элементов концепции миссии. В частности, продолжится анализ подходящих архитектур рам зеркал и моделирование их динамических свойств. В свете последних достижений в области ИИ для дальнейших исследований привлекут машинный интеллект, который поможет с конструкцией и поиском жидкостей с лучшей отражательной способностью. Начнётся проработка цепочки оптической передачи от зеркала к приборам обсерватории, а также более детальная проработка концепций наиболее ответственных узлов обсерватории.

Наконец, во время второго этапа будет создана концепция демонстратора, который будет отправлен на орбиту для проверки идей на практике. Всем, кто доживёт до реализации этого проекта в масштабе остаётся только позавидовать — с ожидаемой детализацией Вселенную ещё никто не видел.

Спустя неделю пребывания в безопасном режиме после сбоя одного из трёх работающих гироскопов космическая обсерватория «Хаббл» вернулась к научным наблюдениям. В апреле «Хаббл» отметил свою 34-ю годовщину пребывания на орбите. Он пробыл там так долго, что появление сбоев неминуемо. И всё же, техническое состояние обсерватории позволяет рассчитывать как минимум ещё на два года наблюдений.

Источник изображения: NASA

В составе обсерватории «Хаббл» было предусмотрено и установлено четыре гироскопа (один избыточный). Во время обслуживания телескопа командой астронавтов в 2009 году на обсерваторию установили шесть новых гироскопов. Фактически это маховики на двигателях, которые регулируемой скоростью своего вращения помогают наводить телескоп на заданные цели. На практике это сложный механизм, представляющий собой герметичный цилиндр, плавающий в густой жидкости.

Внутри цилиндра со скоростью 19 200 об/мин вращается колесо, которое и задаёт «Хабблу» необходимое смещение и обеспечивает последующую стабилизацию. К электродвигателю внутри цилиндра подводятся провода толщиной с человеческий волос. Электроника внутри гироскопа фиксирует очень незначительные перемещения оси колеса и передает эту информацию в центральный компьютер «Хаббла». Подшипник у колеса «реагирования» газовый, что обеспечивает ему работу без износа.

Источник изображения: Википедия

К настоящему дню в системе ориентации телескопа в работе осталось три гироскопа. Один из них начал сбоить — передавать в компьютер неверные данные — ещё в прошлом году. Он снова засбоил 23 апреля 2024 года, что перевело телескоп в безопасный режим. Но уже 29 апреля работа систем была восстановлена, и телескоп вышел из безопасного режима работы и приступил к наблюдениям. В теории телескоп будет оставаться управляемым даже если в работе останется всего один гироскоп. В NASA разработали схему наведения на цели на этот случай.

Отметим, в NASA не уточняют, какие именно системы дают сбой. Кроме двигателей-маховиков с датчиками в системе управления и стабилизации телескопа участвуют также электромагнитные датчики, которые также называют гироскопами.

Туманность Конская Голова — это не только один из самых фотогеничных объектов во Вселенной, но также источник ценных данных о физических и химических процессах в межзвёздных средах газа и пыли. Одна из групп астрономов использовала телескоп «Джеймс Уэбб» для изучения структур этого объекта и впервые получила изображения пограничных областей туманности в беспрецедентных деталях.

Источник изображений: NASA

Туманность Конская Голова расположена на удалении 1500 световых лет от Земли. Это достаточно плотный сгусток пыли и газа, возникший в результате коллапса облака в этой области пространства. Это облако подсвечено ультрафиолетовым светом от расположенной недалеко молодой и горячей звезды, свет которой также меняет химический состав газа и рассеивает его и пыль. В конечном итоге туманность тоже со временем исчезнет под давлением излучения звёзд, но для Конской Головы это случится примерно через 5 млн лет.

С помощью инфракрасных приборов «Уэбба» учёные впервые получили изображение «гривы» Конской Головы — пограничной области пространства длиной 0,8 световых лет. Исследователей интересовал вопрос поведения пыли и газа в области рассеивания, где эти процессы видны наиболее отчётливо.

Сравнение изображений туманности Конская Голова, полученных разными телескопами

Благодаря новым наблюдениям удалось лучше представить объёмную картину распределения пыли и газа туманности в области рассеивания и увидеть, как вещество тонкими струйками уносится в пустое пространство. Позже будут проанализированы спектральные данные, полученные с помощью «Уэбба». Ультрафиолет в процессе фотодиссоциации меняет химический и физический состав газопылевой среды туманности, а это ключ к пониманию эволюции вещества во Вселенной. Такие знания на дороге не валяются, и «Уэбб» стал незаменимым инструментом на пути к их получению.

На 7-м семинаре консорциума Einstein Probe consortium в Пекине были представлены первые снимки неба в рентгеновском диапазоне, сделанные китайским рентгеновским телескопом «Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Также на борту обсерватории установлен европейский прибор, который имеет особую ценность. Все снимки пока калибровочные. Научная работа обсерватории начнётся в середине июня. Но даже сейчас аппарат поражает своими возможностями.

Млечный Путь в рентгеновском свете (с наложением на оптическое). Источник изображения: Einstein Probe consortium

Обсерватория «Зонд Эйнштейна» была запущена в космос 9 января 2024 года с космодрома Сичан на юго-западе Китая с помощью ракеты «Чанчжэн 2C». Обсерватория расположилась на орбите Земли на высоте около 600 км. Научная работа рассчитана на три года наблюдений. За своё участие в проекте европейские учёные получат около 10 % рабочего времени обсерватории.

Основной поток данных будет генерировать широкоугольный китайский рентгеновский телескоп WXT (Wide-field X-ray telescope). Его поле зрения составляет 1345 квадратных градусов, что позволяет ему одним кадром захватывать площадь неба, равную 10 тыс. дискам полной Луны. Телескоп делает полный снимок неба каждые 5 часов, что позволит учёным обнаруживать массу переходных событий, которые раньше ускользали от них. Это джеты нейтронных звёзд, падение вещества на чёрные дыры, взрывы сверхновых и другие яркие в рентгеновском излучении события.

Европейский телескоп FXT (Follow-up X-ray Telescope) — это узконаправленный прибор с очень высокой чувствительностью в рентгеновском диапазоне. Если WXT найдёт что-то особенно интересное, FXT сможет рассмотреть это с превосходным разрешением. Также оба телескопа помогут в поиске объектов и событий, обнаруженных в других диапазонах, например, гравитационно-волновыми обсерваториями, гамма-телескопами и даже оптическими и инфракрасными телескопами.

Даже калибровочные снимки поразили учёных своей детализацией и возможностями. В процессе настройки бортовых систем и приборов обсерватория «Зонд Эйнштейна» обнаружила 19 февраля 2024 года первый переходный процесс и, позже, ещё 14 временных источников рентгеновского излучения, а также 127 вспышек звёзд. Можно только представить, какой поток ранее недоступной информации пойдёт с началом работы обсерватории через полтора месяца!

Остаток сверхновой Корма А в рентгеновском диапазоне

По масштабу это станет чем-то близким к началу работы «Уэбба», хотя, конечно, новые рентгеновские обсерватории запустили NASA и JAXA в добавок к уже летающим. Но такого масштабного проекта как «Зонд Эйнштейна» пока нет ни у кого. Используя опыт этой обсерватории, ЕКА планирует в будущем запустить собственную космическую рентгеновскую обсерваторию NewAthena. Однако пока этот проект не вышел из стадии обсуждения. В будущем NewAthena станет крупнейшей рентгеновской обсерваторией в истории.

Принцип работы рентгеновской оптики «глаз омара», из-за этого источники на снимках выглядят как «+»

Добавим, китайский телескоп Wide-field X-ray собирает рентгеновское излучении оптикой типа «глаз омара». Это трубчатые конструкции, которые за счёт отражения от внутренних стенок позволяют усиливать рентгеновский свет. Подробнее об этой оптике мы рассказывали раньше, например, здесь.

Не так давно телескоп Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы в космическом пространстве. Теперь же стало известно, что 23 апреля он автоматически перешёл в безопасный режим из-за сбоя в работе одного из гироскопов.

Источник изображения: NASA

В сообщении NASA сказано, что переход в безопасный режим произведён автоматически сразу после того, как один из трёх гироскопов, размещённых в конструкции «Хаббла», передал неверные данные. Напомним, гироскопы измеряют скорость поворота телескопа и являются частью системы, определяющей направление движение «Хаббла». Поскольку аппарат перешёл в безопасный режим, научную деятельность в настоящее время он не ведёт и ожидает дальнейших команд с Земли.

Именно этот гироскоп заставил «Хаббл» перейти в безопасный режим в ноябре прошлого года после аналогичного сбоя. В настоящее время инженеры NASA прорабатывают варианты решения проблемы. В случае необходимости телескоп может быть перенастроен на работу с одним гироскопом, а второй будет помещён в резерв. На момент последнего техобслуживания «Хаббла» в 2009 году телескоп был оснащён шестью гироскопами. В настоящее время три из них сохраняют работоспособность, включая тот, который уже во второй раз передаёт неверные данные.

Для достижения максимальной эффективности аппарат задействует три гироскопа, но в случае необходимости сможет работать и с одним. В NASA ожидают, что «Хаббл» продолжит совершать революционные открытия, работая вместе с другими обсерваториями, такими как «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope), в течение этого десятилетия и, возможно, в следующем.

За 34 года на орбите телескоп «Хаббл» собрал данные о таком множестве событий, объектов и явлений во Вселенной, объёма которых от него не ожидали даже создатели. Проект стал самым продуктивным среди всех миссий NASA. Этому помогло то, что телескоп создавался как платформа, доступная для ремонта и модернизации. С 2011 года «Хаббл» лишился такой возможности, но задела оказалось достаточно, чтобы он мог проработать до конца текущего десятилетия.

Планетарная туманность Гантель (M76). Источник изображения: NASA

Годовщину работы «Хаббла» астрономы NASA отметили красочным изображением планетарной туманности Гантель, которая находится от нас на расстоянии 3400 световых лет в созвездии Персея. Туманность возникла после того, как звезда после выгорания топлива сбросила внешнюю оболочку и та со скоростью свыше 3 млн км/ч начала разлетаться по космосу. Но форма туманности оказалась необычна для такого явления. Она приняла форму перетянутого посередине шара или гантели, за что и получила такое название.

Предполагается, что завершившая свой век звезда могла иметь партнёра по системе. Уничтожение партнёра или его влияние на динамику сброса оболочки может объяснить ту странную форму останков звезды, которую наблюдал «Хаббл». Внутри «гантели» телескоп определил сгустки пыли и газа протяжённостью от 17 до 56 млрд км. Масса каждого из таких сгустков примерно равна массе трёх наших планет вместе взятых, что в итоге может помочь восстановить момент до сброса звездой своей оболочки.

В последние годы «Хаббл» несколько раз останавливали для дистанционной диагностики возникающих неполадок. Пока действовала программа «Спейс Шаттл» его ремонтировали и улучшали, а также поднимали повыше на орбите, чтобы он не вошёл в атмосферу. Телескоп вращается на высоте примерно 500 км над поверхностью планеты. Через несколько лет его нужно будет либо поднимать ещё раз, либо контролируемо сводить с орбиты. В любом случае для этого нужны средства, которых пока нет. По неподтверждённой информации, NASA попросило компанию SpaceX разработать систему корректировки орбиты для «Хаббла», но подробностей на этот счёт нет.

В один миг 9 октября 2022 года космические и наземные гамма-телескопы ослепли все как один. Это стало моментом регистрации сильнейшего в истории наблюдений гамма-всплеска, который получил индекс GRB 221009A и официальное прозвище BOAT (английская аббревиатура от «ярчайший за всё время»). Событие оказалось настолько ярким, что на месяцы затмило послесвечение, по которому можно было определить его источник. Но теперь эта тайна раскрыта.

Источник изображения: IHEP

Группа американских астрономов из Северо-Западного университета (Чикаго) в сегодняшнем номере журнала Nature Astronomy опубликовала статью, в которой сообщила о происхождении всплеска BOAT и о процессах, его сопровождавших, что также стало открытием. Учёные смогли приступить к поискам источника только полгода спустя после регистрации всплеска. До этого высокоэнергичные фотоны гамма-излучения буквально слепили все направленные на потенциальный объект излучения датчики.

Следует сказать, что учёные не сильно удивились, когда обнаружили на месте «преступления» останки сверхновой. Взрывы сверхновых — это один из вероятных источников гамма-всплесков. Интересно здесь то, что взорвалась, в общем-то, рядовая сверхновая, а не нечто рекордное по своему масштабу, как можно было бы ожидать. Другое дело, что гамма-излучение, возникшее в результате взрыва, оказалось очень сильно сфокусированным. Именно эта концентрация, да ещё направленная в сторону Земли, привела к столь яркому эффекту. Такое может происходить не чаще одного раза в 10 тыс. лет, считают учёные.

Учёные считают, что предельная фокусировка гамма-лучей произошла по причине высокой скорости вращения звезды перед взрывом. В теории такие процессы могут вести к образованию наиболее тяжёлых металлов во Вселенной. Считается, что в звёздах в обычных условиях не могут быть синтезированы вещества тяжелее железа. Но в ряде экстремальных процессов, например, подогреваемые интенсивным гамма-всплеском, могут появиться и более тяжёлые элементы, включая золото и платину.

Обратив свой взор к месту рождения события BOAT, учёные начали поиск золота и платины. Помог им в этом спектрометр космического телескопа «Джеймс Уэбб». Ни золота, ни платины в результате обнаружить на месте взрыва сверхновой не удалось. Это позволяет отодвинуть в сторону теорию о GBR-канале, как катализаторе синтеза тяжёлых элементов. В то же время это лишь повод обнаружить больше похожих событий и набрать достаточно данных либо для полного опровержения такой возможности, либо для создания списка исключений. В любом случае, изучение события BOAT дало целый спектр данных, чтобы учёным было чем занять свои головы в поиске ответов на загадки Вселенной.

Необычно красочное оптическое явление в облаках Земли — глория или ореол — впервые могло быть замечено в атмосфере далёкого инопланетного мира. Пока это только вероятность, но она достаточно большая, чтобы явление продолжили изучать. Если данные подтвердятся, открытие позволит больше узнавать об атмосферах экзопланет и даже об океанах на их поверхности — это бесценная возможность изучать миры, куда человечество попадёт очень и очень нескоро.

Художественное представление глории в атмосфере ультрагорячего юпитера. Источник изображения: ESA

Признаки глории учёные из Института астрофизики и космических наук в Португалии обнаружили в архивных данных обсерваторий CHEOPS, TESS, «Хаббл» и «Спитцер» по экзопланете WASP-76b. Это ультрагорячий юпитер, который неоднократно становился объектом интереса астрономов. Эта планета вращается вокруг звезды класса F7 с массой 1,4 массы Солнца и возрастом 2,4 млрд лет. Период обращения составляет всего 1,8 дня. Это означает, что планета буквально купается в мощном энергетическом излучении звезды.

На солнечной стороне WASP-76b температура достигает 2400 °C (она всегда обращена одной стороной к своему солнцу). Подобный нагрев испаряет металлы с поверхности и превращает их в пар. Это трудно вообразить, но дожди на WASP-76b — это капли расплавленных металлов, в частности — железа, как показали спектральные измерения. Признаки глории, судя по всему, это результат преломления света от местной звезды на облаках из почти одинаковых капель расплавленного железа в верхних слоях экзопланеты.

Пример глории на облаках Земли, когда объект находится между Солнцем и облачным фоном. Источник изображения: Википедия

Данные о вероятном и характерном оптическом явлении были получены свыше двух десятков раз. Оно наблюдалось в момент захода экзопланеты за свою звезду (система удалена от нас на 640 световых лет) — это так называемое вторичное затмение. В оптике планета вдруг становилась ярче, тогда как в инфракрасном свете интенсивность не изменялась. Нельзя исключать, что в атмосфере WASP-76b могут происходить иные процессы, которые сопровождаются набором наблюдаемых данных. Поэтому учёные продолжат наблюдать за WASP-76b, ведь это шанс разобраться с тем, как мы можем интерпретировать атмосферные и даже поверхностные явления на других мирах.

Национальная ускорительная лаборатория SLAC завершила производство самой большой в мире цифровой камеры. Этот инструмент массой 3 т с диаметром объектива 1,5 м и габаритами с небольшой автомобиль готовят к отправке в Чили для установки на 8-м телескоп Simonyi в обсерватории имени Веры Рубин. Транспортировка будет настолько ответственной, что для проверки маршрута по нему предварительно проехал облепленный датчиками массогабаритный макет камеры.

Источник изображений: SLAC

В Чили камера полетит на самолёте Boeing. Тестирование маршрута транспортировки включало также проверку этого этапа. Массив CCD-датчиков камеры содержит 189 отдельных компонентов, разделённых пространством 0,5 мм один от другого. Все они выровнены по плоскости с отклонением не более 15 мкм. Тестирование маршрута показало, что камера выдержит транспортировку, но элемент волнения остаётся, ведь на создание камеры ушло без малого десять лет.

Установка камеры LSST на телескоп ожидается до конца текущего года. Она будет интегрирована в систему позиционирования телескопа с 8,23-м зеркалом, а также подключена к системе управления и охлаждения. Массив датчиков с разрешением 3,2 гигапикселя будет охлаждён до -100 °C. Это позволит матрице не только стабильнее работать, но также собирать свет в ближнем инфракрасном диапазоне. Также камера будет собирать свет в оптическом и ближнем ультрафиолетовом диапазоне.

Камера LSST с огромным датчиком и всего 8-м зеркалом не станет намного зорче телескопа «Джеймс Уэбб». Её главное преимущество — в многократном и быстром обзоре огромного участка неба. Каждый её кадр захватит площадь свыше 40 полных лун. Это означает, что никакие быстрые события не будут пропущены на вверенном камере участке неба. Это будет небо южного полушария Земли, и о нём в течение 10 лет камера LSST будет знать всё фактически в реальном режиме времени.

Каждую ночь камера будет собирать до 15 Тбайт данных. Она сможет проследить за миллиардами галактик и примерно 17 млрд звёзд в нашей галактике. Наблюдению станут доступны миллионы объектов Солнечной системы. Это крайне важно также с точки зрения повышения планетарной обороны. Камера поможет находить опасные астероиды и кометы.

После полной интеграции камеры в системы телескопа её будут тестировать в течение последующих 18 недель, и первые снимки будут опубликованы весной 2025 года. Пока учёные не выбрали первый объект для съёмок, но говорят, что это может быть одна из ярких галактик.

Рендер обсерватории им. Веры Рубин

Регулярные и большие по охвату обзоры неба камерой LSST позволят ещё сильнее сузить границы параметров, которые определяют поведение тёмной материи и тёмной энергии. В этом смысле инструмент можно назвать охотником за тёмными материей и энергией. Первая цементирует вселенские объекты, а вторая заставляет их двигаться с ускорением, приводя к расширению Вселенной. Влияния обоих феноменов на звёзды и галактики камера LSST сможет оценить с беспрецедентной ранее точностью и в этом будет её главная ценность.

Накануне представители Европейского космического агентства сообщили, что операция по освобождению зеркала телескопа Euclid («Евклид») ото льда завершилась более чем успешно. Подогретый сегмент зеркала стал пропускать на 15 % больше света, чем до борьбы с обледенением. Специалисты считают, что процедуру придётся повторять каждые 6–12 месяцев до конца эксплуатации обсерватории.

Космическая обсерватория Euclid в представлении художника. Источник изображения: ЕКА

О проблеме сообщили неделю назад. По словам представителя ЕКА, наиболее вероятная причина образования наледи на зеркале — это накопленная теплоизоляцией на Земле влага во время сборки обсерватории. Слой льда небольшой — всего несколько нанометров, но этого хватило, чтобы часть фотонов терялась, поглощаясь ледяной плёнкой.

Нагреть всё зеркало целиком и телескоп в целом было бы опасно — может произойти смещение от теплового расширения. Поэтому было решено начать с подогрева наиболее сильно пострадавшего сегмента зеркала и посмотреть, что из этого получится.

Зеркало нагревалось в течение чуть больше полутора часов, в результате чего его температура повысилась с -147 °C до -113 °C. Последующая проверка показала, что прибор Visible instrument (VIS), который собирал меньше света звёзд из-за проблемы со льдом, после процедуры начал получать на 15 % больше света. «Это сработало как по волшебству! — сказал управляющий программой борьбы с обледенением учёный Миша Ширмер (Micha Schirmer). — Я был уверен, что мы увидим значительное улучшение, но не такое впечатляющее».

Процедура оказалась несложной и легко воспроизводимой. Агентство рассчитывает, что в будущем эта проблема будет устраняться в рабочем порядке и не помешает научной работе. Но это не единственная шероховатость в работе обсерватории. Вскоре после её вывода в космос 1 июля 2023 года выяснилось, что в тепловом экране телескопа присутствует щель, через которую Солнце засвечивает датчики и портит фотографии. Эту проблему решают с помощью особой ориентации телескопа при съёмке.

Обсерваторию «Евклид» прозвали охотником за тёмной материей. Её задачей является съёмка и всесторонняя оценка галактик на глубину 10 млрд световых лет. Фактически астрометрия, только применительно к галактикам. Эти данные помогут сузить границы для оценки влияния тёмной материи на видимое вещество. «Евклид» ловит чёрную кошку в тёмной комнате. Будет забавно, если её там не окажется, но это будет уже другая история.