Первое фото, сделанное Уэббом в ближнем инфракрасном диапазоне, показывает, как звездный ветер молодых, ярких и горячих звезд может создавать пустые полости в окружающем газе и пыли.
На втором изображении, полученным прибором среднего инфракрасного диапазона MIRI, заметно меньше звезд. Это объясняется тем, что горячие звезды излучают гораздо меньше света на этих длинах волн, в то время как большие облака более холодного газа наоборот заметны.
NGC 604 расположена на расстоянии 2,73 млн световых лет от нас и простирается на 1300 световых лет.
Астрономы сделали потрясающее открытие, обнаружив в ранней Вселенной исключительно большую сверхмассивную черную дыру. Излучая свет в период, когда нашему космосу было всего 764 миллиона лет, эта массивная черная дыра, по оценкам, в 40 миллионов раз превышает массу нашего Солнца, что противоречит ожиданиям для столь ранней эпохи.
"Маяки" в ранней Вселенной
Квазары возникают, когда огромное количество материи окружает сверхмассивные черные дыры. Эта материя организуется в аккреционный диск из газа и пыли, постепенно питая черную дыру. Под действием мощной гравитации черной дыры эта материя перемешивается, создавая экстремальные температуры и интенсивную яркость.
Кроме того, вещество, которое не поглощается сверхмассивной черной дырой, направляется к полюсам космического титана. Частицы в этих зонах разгоняются до скоростей, близких к скорости света, образуя плотные струи. Когда эти релятивистские струи испускаются, они создают светящиеся вспышки, сопровождаемые ослепительными электромагнитными излучениями.
Благодаря этим явлениям квазары, источником энергии которых являются сверхмассивные черные дыры в активных галактических ядрах (АЯГ), часто отличаются ослепительным блеском, настолько, что их свет может затмить свет всех звезд вместе взятых в окружающей галактике.
Однако квазар, о котором здесь идет речь, не был бы обнаружен без помощи эффекта, предсказанного Альбертом Эйнштейном в 1915 году: гравитационного линзирования.
Увеличивающий эффект
Общая теория относительности Эйнштейна предполагает, что объекты с массой искривляют пространство-время. Согласно этой теории, гравитация является следствием этого искривления, причем с увеличением массы объекта искривление пространства-времени становится более выраженным.
Когда свет приближается к массивному объекту, его траектория становится все более искривленной, что меняет его внешний вид. Иногда этот эффект может даже создать впечатление, что фоновый объект появляется в нескольких местах на одном изображении неба. В других случаях свет от фонового объекта просто усиливается, увеличивая его видимый размер.
Сверхмассивная черная дыра возрастом 700 миллионов лет
В рамках этой недавней работы телескоп Джеймса Уэбба использовал скопление галактик под названием Abell 2744 в качестве переднего плана, чтобы усилить свет от фоновых галактик, которые в противном случае слишком далеки, чтобы их можно было увидеть. Это позволило обнаружить квазар, на котором они сфокусировались.
Изначально он был виден как три красные точки. Затем исследователи использовали модель цифрового линзирования, чтобы определить, что это, должно быть, несколько изображений одного и того же фонового источника, наблюдавшегося, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет.
Анализ цветов объекта также показал, что это не типичная звездообразующая галактика. Благодаря компактным размерам стало ясно, что это, скорее всего, сверхмассивная черная дыра. Очень красный оттенок на снимках объясняется тем, что ее свет растянулся во времени из-за расширения Вселенной, а также тем, что объект окружен огромным облаком газа и пыли.
Колоссальный объект
Несмотря на свою молодость, эта сверхмассивная черная дыра превосходит свою галактику-хозяина и, как ни странно, является более массивной, чем обычно. В целом сверхмассивная черная дыра должна составлять около 0,1 % массы звезд в своей галактике, но эти наблюдения показывают, что она слишком велика, превышая эту оценку по крайней мере в десять раз.
Это открытие добавляет загадку к тому, как сверхмассивные черные дыры, которые могут быть в миллионы (или даже миллиарды) раз массивнее Солнца, достигли таких огромных размеров в период становления Вселенной. Фактически, было обнаружено, что несколько других сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной имеют схожие характеристики. На данный момент астрономы не могут объяснить это.
Этот объект дальнего космоса называется «Столпы творения». Ну, почему «столпы», понятно. А почему именно «творения»? Для красоты? А вот и нет... Сейчас расскажем.
В 1746 году швейцарский астроном Жан-Филипп де Шезо представил французской академии наук составленный им список туманностей – восемь из которых он открыл сам. Вне всякого сомнения, самой красивой и интересной из них была туманность в созвездии Змеи, почти на самой границе с созвездием Щита, которую учёный назвал «Орёл». Другое название этой туманности, ничуть не менее романтичное, – «Звёздная королева».
Жан Филипп де Шезо
В каталог туманных объектов Шарля Мессье эта туманность была записана под номером 16, потому и называют её астрономы чаще всего – М16.
В бинокль «шестнадцатая» видна просто как слабое туманное пятнышко, в телескоп начинает просматриваться форма – «орёл» с распростёртыми крыльями. А далеко от города в большой телескоп становятся видны тёмные «провалы» в центре туманности, чем-то напоминающие трёхзубую «корону».
Фото автора статьи. Туманность Орёл внизу в середине
Туманность Орёл, широкоугольный снимок
Находится от нас эта туманность безумно далеко – примерно 5700 световых лет. В километрах? Глубоко вдохните: 1 световой год – это примерно 10 триллионов километров, а до туманности «Орёл» тогда выходит 57 квадриллионов километров. Вообразите гору песка высотой 300 метров – в одиннадцать раз выше девятиэтажного дома, на 50 метров выше знаменитой пирамиды Хеопса! Так вот, в этой горе будет примерно 57 квадриллионов песчинок.
Туманность «Орёл» – очень молодая, в ней очень много светящихся газовых облаков, тёмной пыли и невероятно ярких голубовато-белых звёзд. Самая яркая звезда из этой туманности в 80 раз массивнее нашего Солнца и в миллион (!!) раз ярче. Образовалась эта звезда совсем недавно (ну, по астрономическим меркам) – ей «всего-то» около миллиона лет. А всего в туманности насчитывается свыше 8 тысяч звёзд – точно таких же «молодых и горячих». Туманность «Орёл» – самый настоящий «звёздный детский сад».
Джон Дункан
В 1920 году американский астроном Джон Дункан, работавший в обсерватории Маунт Вильсон, решил сфотографировать туманность «Орёл» с помощью телескопа с полутораметровым зеркалом. После проявки фотопластинки он увидел, что тёмная «корона» в центре туманности – это очень странное образование, напоминающее мохнатые «слоновые хоботы», или «вытянутые пальцы». Уже тогда, больше ста лет назад, астрономы догадывались, что такие непрозрачные тёмные туманности – это скопления звёздной пыли, тёмного и холодного «космического мусора». А в 1995 году был получен снимок этой тёмной области с помощью космического телескопа «Хаббл» – и сразу же стал сенсацией!
Снимок телескопа "Хаббл", 1995 год
Невероятно красивые облака из тёмной пыли, те самые «слоновые хоботы», «пальцы» или «колонны», получили собственное название – «столпы творения». В 2014 году телескоп «Хаббл» сделал повторное фото «столпов», более чёткое и подробное. А в 2022 году был получен исключительно интересный снимок «столпов» – но уже с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Только взгляните на эти будто бы застывшие облака тёмной пыли! Их размеры чудовищны – каждый «палец» вытянулся в длину примерно на 4 световых года – на сорок триллионов километров.
Сравнительные размеры "Столпов творения"
Внутри «пальцев» видны многочисленные «узелки», «уплотнения», «зёрнышки»; на обычных снимках они тёмные, почти чёрные, а вот в инфракрасном диапазоне видно, что внутри у них раскалённый до температуры в несколько тысяч градусов газ! Полным ходом идёт процесс сжатия, и уже совсем скоро внутри «зёрнышка» (на самом деле оно в несколько раз больше всей нашей Солнечной системы) «чиркнет» термоядерная спичка. Загорится новая звезда! «Столпы творения» – это даже не «звёздный детский сад», а самый настоящий «звёздный родильный дом»!
Внутри темных скоплений пыли рождаются молодые звезды
Но это ещё не самое интересное! В 2007 году астрономы получили новые фотографии, на которых было видно облако раскалённой космической пыли – ударная волна от взрыва сверхновой звезды. Произведя математические расчёты, учёные пришли к выводу – «Столпов творения»... уже нет, они не существуют!
Кто-то может удивиться – то есть как это так они не существуют, если мы их видим? Тем не менее, такое может быть, и это не розыгрыш и не мистификация. Телескоп – это самая настоящая машина времени (даже без кавычек), и ситуация «я вижу туманность, но её уже не существует» вполне реальна.
Вспомните: туманность «Орёл» находится от нас на расстоянии 5700 световых лет. Вы понимаете, что это означает? Мы видим эту туманность такой, какой она была 5700 лет назад. Свет путешествует через пространство с определённой скоростью – очень высокой, но не бесконечно большой.
Изображение (свет) или радиоволны летят сквозь космос с конечной скоростью. Если мы перенесёмся в окрестности звезды Алголь в созвездии Персея (расстояние 93 световых года), мы будем ловить земные радиопередачи... 1930 года! Гагарин ещё не только не полетел в космос, но даже ещё не родился!
Да, космос – это самая настоящая машина времени. Не придуманная, а реально существующая. Если, скажем, мы сможем изобрести космический корабль, путешествующий быстрее скорости света (например, с искривляющим пространство варп-двигателем), отправим на звездолёте группу историков в точку пространства, расположенную от нас на расстоянии 4600 световых лет, и дадим этим историкам супермощный телескоп – такой, чтобы можно было наблюдать за тем, что происходит на поверхности Земли (таких не бывает, ну а вдруг когда-нибудь изобретут?), тогда историки смогут... в реальном временисмотреть (и даже записывать на видео) как строили египетские пирамиды. «Вживую», «по-настоящему»!
Да-да, ведь наше прошлое не исчезает «в никуда»! Свет от костра, который вы жгли на берегу реки во время похода прошлым летом, всё ещё существует – в виде потока фотонов; этот поток всё ещё летит в космическом пространстве и может быть «зафиксирован» глазом или фотокамерой! Чем дальше «прыгнете» — тем дальше в прошлое сумеете заглянуть. Из туманности Андромеды (2.5 миллиона световых лет) можно наблюдать Землю, на которой ещё даже люди не появились!
В точности то же самое происходит с пылевыми «столпами творения» в туманности «Орёл». Учёные видят на фото ударную волну от сверхновой звезды, они могут приблизительно посчитать, с какой она движется скоростью и когда достигнет «столпов» (в результате они будут разрушены). Если это произойдёт менее, чем за 5700 лет (расстояние от нас до туманности в световых годах), то значит, это уже произошло! А мы в телескоп видим только «фантом», «призрак уже несуществующего прошлого».
Какая жалость...
Здесь стоит сказать, что не все учёные согласны с тем, что на снимках видна именно ударная волна от сверхновой звезды. И, вполне возможно, «столпы творения» всё ещё существуют реально. Но законы физики неумолимы – такие красивые газо-пылевые туманности нестабильны, недолговечны, они непременно исчезнут.
Впрочем, смерть туманности будет означать рождение звёздного скопления – и через несколько десятков тысяч на месте «столпов творения» наши потомки смогут наблюдать красивейшую россыпь из звёзд, похожую на скопления «Плеяды», «Ясли» или «Шкатулка драгоценностей» из созвездия Южный Крест...
Звездное скопление Шкатулка Драгоценностей
Вы читали журнал "Лучик". Подробнее познакомиться с ним – бесплатно скачать и полистать номера журнала можно здесь: https://www.lychik-school.ru/archive/
LIFE (Large Interferometer For Exoplanets) - так называется потенциальная будущая космическая миссия, работающая в среднем инфракрасном диапазоне и предназначенная для изучения атмосфер экзопланет и поиска жизни за пределами Солнечной системы. Под руководством Цюрихской высшей технической школы (EHT) LIFE может в один прекрасный день обнаружить жизнь на других планетах (если таковая существует).
Чтобы проверить, действительно ли это возможно, физики из EHT и Цюрихского университета провели исследование, в котором рассматривали нашу Землю так, как если бы она была экзопланетой. Полученные результаты говорят о том, что да, LIFE может правильно определить Землю как планету, на которой может процветать жизнь, с обнаруживаемыми уровнями биоиндикаторов, умеренным климатом и условиями, позволяющими иметь жидкую воду на поверхности.
LIFE: сеть из пяти спутников в поисках жизни
Миссия LIFE направлена на самое детальное на сегодняшний день изучение экзопланет, похожих на Землю. Это каменистые миры, размеры и температура которых сопоставимы с размерами и температурой нашей планеты. В этих мирах миссия, возможно, однажды сможет обнаружить следы внеземной жизни.
Концепция миссии предполагает размещение пяти небольших спутников в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, недалеко от космического телескопа Джеймса Уэбба. Вместе эти спутники образуют большой телескоп, который будет работать как интерферометр, улавливая инфракрасное тепловое излучение экзопланет.
Пять спутников миссии LIFE, соединенных в большой космический телескоп.
Обнаруженный световой спектр может быть использован для определения состава этих экзопланет и их атмосфер. "Наша цель — обнаружить в световом спектре химические соединения, которые позволяют предположить наличие жизни на этих экзопланетах", — пояснил Саша Куанц, возглавляющий инициативу LIFE.
Земля как экзопланета
Чтобы завершить проект, ученым нужно было ответить на два важнейших вопроса, для чего они использовали нашу планету. Первый: если бы большой телескоп наблюдал за нашей Землей из космоса, какое инфракрасное излучение он бы зафиксировал?
Поскольку Земля наблюдалась бы с большого расстояния, она выглядела бы как точка, без каких-либо узнаваемых черт, таких как море или горы, точно так же, как выглядят экзопланеты, которые мы наблюдаем сегодня. Это означает, что спектры будут представлять собой пространственные и временные усреднения, зависящие от того, какие участки планеты будет наблюдать телескоп, в зависимости от углов и наклона, а также от продолжительности времени.
Второй вопрос: если проанализировать эти спектры, усредненные за несколько наблюдений, на предмет информации об атмосфере и состоянии поверхности Земли, то как результаты будут зависеть от таких факторов, как геометрия наблюдений и сезонные колебания?
Таким образом, исследователи рассмотрели три варианта геометрии наблюдений: два вида с полюсов, один экваториальный вид с центром в Африке и еще один экваториальный вид с центром в Тихом океане. Кроме того, они сосредоточились на данных, записанных в январе и июле, чтобы учесть большие сезонные колебания.
Четыре изученные геометрии наблюдений. Слева направо: Северный полюс (NP), Южный полюс (SP), экваториальный вид с центром на Африку (EqA) и экваториальный вид с центром на Тихий океан (EqP).
Да, мы можем определить обитаемую планету
Главный результат исследования обнадеживает. Если бы космический телескоп, подобный LIFE, наблюдал за планетой Земля, он бы обнаружил признаки умеренного, пригодного для жизни мира. Объединив тепловые спектры из эмпирического набора данных наблюдений Земли, дополненного шумовой моделью LIFE для создания фиктивных наблюдений, команда смогла обнаружить атмосферные концентрации углекислого газа, воды, озона и метана в инфракрасных спектрах земной атмосферы, а также условия на поверхности, способствующие присутствию воды. Особенно важны данные по озону и метану, поскольку эти газы вырабатываются биосферой Земли.
Что еще более важно, эти результаты не зависят от геометрии наблюдений. Это очень хорошая новость, поскольку точная геометрия наблюдений для будущих наблюдений за землеподобными экзопланетами, вероятно, будет неизвестна.
Что касается сезонности, то здесь все немного сложнее. Необходимо учитывать зависящие от сезона атмосферные изменения, которые, безусловно, внесут погрешность в усредненные спектры. Однако в целом исследование показывает, что космические миссии следующего поколения, такие как LIFE, могут не только оценить, пригодны ли для жизни близлежащие экзопланеты с умеренным климатом (но и вообще обитаемы ли они).
В конце 2024 года первый роботизированный луноход NASA VIPER отправится на 100-дневную миссию на южный полюс Луны в постоянно затенённые районы. Маршрут составит всего пару десятков миль по краям кратеров, а иногда спускаясь в них. Оборудован несколькими манипуляторами и метровым буром. Цель миссии – картирование южных участков, сбор образцов различных видов лунного грунта, а также местоположение и концентрацию водяного льда и других ресурсов для понимания, как замороженная вода и другие летучие вещества могут распределяются по Луне, их космическое происхождение и что удерживало их в лунном грунте на протяжении миллиардов лет. Важнейшая информация, которую он предоставит, расскажет нам о происхождении и распределении воды на Луне и поможет определить, как мы можем собирать ресурсы Луны для будущего освоения человеком космоса.
Иллюстрация лунохода VIPER, ищущего чем бы поживиться на Луне. Дизайн великолепен.
Так же NASA предлагает отправить своё имя с луноходом VIPER на Луну. Так сказать, зафиксировать себя для потомков, которые рано или поздно должны будут найти застрявший и разрядившийся луноход в вечных льдах Луны в будущем. Переходим по ссылке https://www3.nasa.gov/send-your-name-with-viper/ и регистрируемся, получая импровизированный электронный билет с Вашим именем и личным номером.
Агентство не в первый раз делает такое предложение. Например, с миссией марсохода Perseveravce в 2020 году можно было также отправить своё имя.
Сегодня, 9 марта, но ровно 90 лет назад, в в 1934 году, родился Юрий Алексеевич Гагарин. Он стал первым человеком, совершившим полёт в космическое пространство, 12 апреля 1961-го года на борту корабля Восток-1.
