Одной из проблем при изучении космоса является то, что мы не можем увидеть центр Галактики из-за пыли.
Для того, чтобы изучить центр Галактики, нам нужно посмотреть на него в различных длинах волн, к которым не восприимчивы наши глаза. Также это может помочь нам открыть, что происходит в этой очень захватывающей части нашей Галактики.
Сверхбольшая Антенная Решётка. Авторство: NRAO
Как вы можете видеть на картинке в начале статьи, в то время как оптические лучи довольно тёмные, радио, субмиллиметровые, средней инфракрасной области спектра, ближней инфракрасной области, а также рентгеновские, могут проникать через космическую пыль. Для того, чтобы получать данные в этих разных диапазонах, необходимы разные типы телескопов. Качество полученных с телескопа данных часто определяется их разрешением. Оно пропорционально длине волны полученных данных делённых на диаметр телескопа. (Разрешение ~ Длина волны / Диаметр). Например, чтобы получить изображения высокого качества в радиодиапазоне (длинных волн), мы должны использовать несколько телескопов, обладающих протяжённой базой, но разделённых на несколько телескопов меньшего размера. Одним из примеров является Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array), находящаяся в штате Нью-Мексико в США. Однако высококачественные изображения в инфракрасном и видимом диапазонах получаются телескопами, обладающими единственным 10-метровым зеркалом, такими, например, как телескопы Обсерватории Кека, расположенные на острове Гавайи, США. Давайте взглянем на несколько изображений высокого разрешения центра Галактики в разных диапазонах длин волн.
РАДИОДИАПАЗОН
Центр галактики впервые был обнаружен в 1932 году первопроходцем радиоастрономии Карлом Янским. Однако к тому времени радиоастрономия довольствовалась телескопом в виде большой тарелки, а не решётками, подобным Сверхбольшим Антенным Решёткам (VLA). Эти большие тарелки могут зафиксировать лишь сильные радиосигналы, не более. Позже более впечатляющие изображения центра Галактики были получены с помощью Сверхбольшой Антенной Решётки (VLA). Изображение слева показывает пример радиоданных центра Галактики. Двумя наиболее известными фрагментами являются нетепловые и тепловые дуги, или «нити», а также собрание кольцеобразных остатков сверхновых. Ярчайшая часть – это центр Галактики. Заметьте, что диапазон волн этих наблюдений составляет 90 сантиметров. Диапазон волн радиолучей, исходящих от этого участка, приблизительно в 1,8 миллионов раз больше, чем диапазон волн видимого нами спектра.
Изображение центра Галактики, полученное Сверхбольшой Антенной Решёткой (VLA)
Эти тонкие радиолинии, которые видимы на этом изображении впервые получены профессором Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Марком Моррисом и его коллегой Фархадом Юсев-Заде в середине 1980-х. Эти уникальные структуры наблюдались только в направлении центра Галактики и очень сильно намагничены. Излучение, исходящее от этих линий, происходит в результате вращение заряженных частиц с релятивистскими скоростями вокруг магнитных полей.
Изображение радиодуг, полученное с помощью Сверхбольшой Антенной Решётки в диапазоне 20 см (Ланг и Моррис)
МИКРОВОЛНЫ/СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН
Планковское изображение Галактики. Авторство: ESA
Микроволновые данные показывают излучение от холодных газа и пыли. Представленное изображение получено недавно с помощью телескопа Планк Европейским космическим агентством (ESA). Поскольку земная атмосфера поглощает микроволны, все наблюдения в этом диапазоне должны выполняться в космосе с помощью спутников (таких как COBE и Планк). Эти результаты показывают неизвестные ранее скопления холодных газов и «туманностей» микроволн. Это на самом деле важно, потому что диапазон, в котором получено это изображение, означает присутствие угарного газа (CO). CO является холодной молекулой, которую легко обнаружить и означает присутствие молекул водорода (два атома водорода, соединённых вместе), который требуется для формирования звёзд. «Туманность» может происходить от Синхротронного излучения.
СРЕДНЯЯ ИНФРАКРАСНАЯ ОБЛАСТЬ СПЕКТРА
Диапазоны средней инфракрасной области спектра обозначают присутствие холодных объектов и особенно эффективны при изучении скрытого космической пылью центра Галактики.
На этом изображении с космического телескопа «Чандра», мы имеем возможность видеть холодную пыль, загораживаемые пылью звёзды, тусклые звёзды и плотные дуги пыли. Между тем, для того, чтобы производить наблюдения в средней инфракрасной области спектра астрономам надо отправлять спутники в космос или, подобно Стратосферной обсерватории ИК-астрономии (SOFIA), производить наблюдения из стратосферы.
Центр Галактики в средней инфракрасной области спектра. Авторство: «Чандра»
БЛИЖНАЯЯ ИНФРАКРАСНАЯ ОБЛАСТЬ СПЕКТРА
Изображение центра Галактики с телескопа Обсерватории Кека. Sgr A* указывает на центральную чёрную дыру.
Диапазоны волн ближней инфракрасной области являются довольно популярным для наблюдения участком электромагнитного спектра центра Галактики как благодаря возможности проникать сквозь пыль, так и возможности получать изображения высокого углового разрешения. К тому же детекторы ближней инфракрасной области спектра (которые являются разновидностью CCD-матриц, используемых в фотокамерах) постепенно улучшаются. Изображения центра Галактики в диапазонах волн ближней инфракрасной области спектра показывают громадное количество звёзд. Ранние изображения могли определить лишь часть звёзд, в то время как последние наблюдения (подобно произведенным Группой изучения центра Галактики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе) могут открыть целые скопления.
4-х микрометровое изображение центра Галактики
На самом деле, изображения высокого углового разрешения в диапазоне волн ближнего инфракрасного спектра с телескопа обсерватории Кека были способны определить крошечное скопление звёзд, вращающихся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в самом центре нашей Галактики. У нас также была возможность изучить спектральный состав звёзд. Это значит, что мы взяли ближний инфракрасный спектр и разделили его на диапазоны. Это позволило нам определить какие виды звёзд присутствуют в галактическом центре, и нашли там голубые сверхгиганты, красные гиганты, закрытые пылью звёзды и так далее. С ещё большими телескопами на подходе (подобными Тридцатиметровому телескопу), впереди ещё намного больше инфракрасных исследований!
Оптическое изображение центра Галактики
Почти невозможно наблюдать что-либо в центре галактике в видимом диапазоне. В то время как у наших телескопов есть разрешение сделать это, большое количество загораживающей звёздный свет пыли ослабляется в 30 степени величин. (1×10^30).
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Изображение центра Галактики в рентгеновском диапазоне. Авторство: обсерватория «Чандра» и «Астрономическая картинка дня» (APOD)
На картинке изображено рентгеновское излучение от центра Галактики, полученной с помощью рентгеновской обсерватории «Чандра». Светлые точки, видимые на этом изображении, отображают горячие белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры, парящие в газе с температурой во много миллионов градусов. Ярчайшее пятно в середине – сверхмассивная чёрная дыра. Также видны звёздные скопления, содержащие массивные звёзды с рентгеновском излучением. Газ здесь светится рентгеновским светом, потому что разогрет до температур в миллионы градусов ударными волнами, производимыми взрывами сверхновых и, возможно, пересекающимися потоками от молодых массивных звёзд. Центр галактики поистине энергичный регион.
