Для наглядности показываю в чем разница между выдержкой в 5 минут и в 1 час.
Слева 5 минут - Cправа 1 час
Один и тот же телескоп, oдно и то же место. Разница только во времени экспозиции
Если продолжить aстрозадротство накопление света ситуация будет меняться следующим образом: снимок будет становиться более контрастным, будет уходить цифровой шум (благодаря чему изображение будет казаться более "гладким"), форма звёзд за счёт меж кадровых подвижек будет улучшаться, а их размер немного уменьшаться. Вот собственно и всё. Но можно конечно впасть в безумие и накапливать свет чёрно-белoй камерой через фильтры, каждый часов по 10-20, потом сложить это в одно и сделать раскраску на компьютере. Тогда результат будет примерно как у космического телескопа Хаббл может даже немного лучше 😁
Откуда на Луне берутся голубые и даже синие оттенки?
Луна сама по себе дарит нам немало оптических иллюзий. То она кажется очень большой, то очень маленькой. То красная, как запрещающий сигнал светофора, то случаются голубое, розовое, малиновое полнолуния... во всяком случае мы их так теперь называем. А кроме того она может быть сплюснутой, в различной мере ущербной, пепельной. Причем, не все её проявления иллюзорны. Некоторые вполне объективны. Но все же наиболее привычна для нас Луна желтая, а не синяя.
Синий цвет добавляет ей наша атмосфера, которая довольно успешно его рассеивает. И если Луна снята в сумерках, то синий оттенок — это сумеречное свечение небосвода сложившееся со светом самой Луны.
Но кроме того, разные участки лунной поверхности имеют свой особенный тон, который хоть и не сильно отличается в пределах лунного ландшафта, но все же является некоторой характеристикой той или иной лунной местности, косвенным образом рассказывая нам о возрасте и химическом составе той или иной области Луны. Чтобы это заметить, нужно лишь искусственным образом повысить цветовую контрастность фотоснимка Луны, чем современные астрофотографы совсем не брезгуют.
Визуально таких значительных цветовых различий не видно. Но ошибкой было бы считать, что для глаза вся Луна совершенно бесцветна. Есть у неё своя особая лунная палитра цветов и оттенков. Опытные наблюдатели её хорошо различают. Ну, а начинающим есть смысл тренироваться и почаще наблюдать Луну в телескоп. И эта способность — видеть особое цветовое разнообразие на поверхности Луны — к ним тоже придет со временем.
Луна, сфотографированная вечером 17 апреля польским астрофотографом Лукашем Захарой
Солнце в стиле тыквы на Хэллоуин. Здесь и далее - снимки SDO (Solar Dynamics Observatory) NASA, если не указано иное.
У кого-то уже от одного только этого словосочетания начинает болеть голова. Кого-то, если верить комментариям к новостям о солнечных вспышках, колбасит даже до того, как они случились. А те, кто смотрел фильм "Знамение" с Николасом Кейджем, при каждом упоминании о мощных солнечных вспышках думают: "Ну может это наконец-то те самые? Может пора бы уже?".
А какую музыку включил бы ты, если бы знал, что это твоя последняя поездка?
Что можно сказать наверняка - так это то, что подавляющее большинство людей о вспышках на Солнце знают лишь поверхностно - то, что они существуют и могут чем-то там навредить, но вопросы "Кому, чем и как?" ставят в тупик. А чаще - вызывают смех с комментарием: "Ну ты тупооой".
В этом посте я подробно расскажу о солнечных вспышках: что это за зверь, откуда берется, кому и чем может грозить (и может ли вообще кому-то причинить вред).
Спойлер для ЛЛ: вам - не может. Вряд ли ЛЛ соберется в космос.
А теперь подробнее.
Солнечная вспышка - это процесс резкого выделения большого количества энергии в широком диапазоне электромагнитного излучения: от рентгеновского до радиодиапазона.
Вспышка класса Х1.12 28 марта 2024 года. Источник - группа пятен AR3615
Не вдаваясь подробно в физику процесса, можно сказать, что вспышка происходит тогда, когда солнечная плазма сжимается мощными магнитными полями до критической величины, после чего происходит переконфигурация магнитных полей в активных областях, а плазма высвобождается за небольшой промежуток времени (чаще всего - от 10 до 30 минут, но бывают и длительные вспышки - до полутора-двух часов).
Солнечные вспышки всегда происходят в активных областях- солнечных пятнах.
Группы солнечных пятен 6 августа 2023 года в масштабе с Землёй (слева направо): AR3392, AR3387 (выше по центру), AR3393 и AR3386 у самого края. Снимок мой.
Солнечные пятна - это области на Солнце, где линии магнитного поля выходят на поверхность, нарушая движение плазмы в гранулах и понижая их температуру и яркость. Именно в этих магнитных полях и накапливается солнечная плазма как основа вспышек.
Далеко не каждое солнечное пятно порождает вспышки. Чем сложнее переплетения магнитных полей в группе пятен - тем выше вероятность вспышек. Солнечные пятна делятся по нескольким категориям в зависимости от магнитной конфигурации:
Альфа - группа пятен одной полярности. Самая простая конфигурация с наименьшей вероятностью вспышек; Бета - биполярная группа пятен (есть и положительная, и отрицательная области, расположенные отдельно друг от друга); Гамма - сложная биполярная группа пятен с неравномерно распределёнными пятнами разных магнитных полярностей; Бета-гамма - сложная биполярная группа пятен с неравномерно распределёнными пятнами и сильными искажениями магнитных полей в группе; Дельта - пятно, расположенное в полутени более крупного пятна и отличающееся от него магнитной полярностью (по определению такое пятно не может существовать отдельно: их как минимум два и они получают конфигурацию бета-дельта); Бета-дельта - биполярная группа пятен, имеющая как минимум одно дельта-пятно; Гамма-дельта - то же, что и гамма, но имеющая в составе как минимум одно дельта-пятно; Бета-гамма-дельта - то же, что и бета-гамма, но имеющая в составе как минимум одно дельта-пятно. Самая сложная магнитная конфигурация. Такие группы пятен являются самым частым источником мощных вспышек.
Группа пятен AR3664 сложнейшей магнитной конфигурации бета-гамма-дельта и её магнитограмма. Именно эта группа ответственна за вспышки, которые привели к мощнейшей за последние 20 лет магнитной буре 10-11 мая 2024 года.
Большинство пятен на Солнце имеют альфа- или бета- магнитную конфигурацию. Появление бета-гамма, бета-дельта и бета-гамма-дельта солнечного пятна практически всегда светит возникновением мощных вспышек.
Вернёмся именно к вспышкам. Мощность вспышки определяется по максимальному потоку рентгеновского излучения с Солнца:
А-класс - не более 0,0000001 Вт/кв.м.; В-класс - не более 0,000001 Вт/кв.м.
На самом деле, А и В классы и вспышками назвать нельзя - слишком слабое у них влияние на околосолнечное пространство. Их чаще считают уровнями фонового солнечного рентгена. А вот дальше уже становится интереснее:
С-класс - поток рентгена не более 0,00001 Вт/кв.м. Являются самыми слабыми солнечными вспышками и при этом - самые частые вспышки; М-класс - поток рентгена не более 0,0001 Вт/кв.м. Вспышки М-класса являются причинами R1 слабых (при потоке до 0,00005 Вт/кв.м.) и R2 умеренных (от 0,00005 Вт/кв.м. до 0,0001 Вт/кв.м.) радиопомех на солнечной стороне Земли. Рентгеновское излучение увеличивает число ионов в ионосфере, что делает её хорошим проводником электричества, что и приводит к нарушению ВЧ-связи (от 1 до 25 МГц); Х-класс - поток рентгена более 0,0001 Вт/кв.м. Самые мощные вспышки из возможных. Способны привести к серьезным помехам и даже полному отключению связи в ВЧ и СВЧ-диапазоне (от 30 МГц для вспышек класса Х1 и выше. Чем мощнее вспышка - тем больше верхняя граничная частота радиопомех: R3 сильные помехи - при вспышке от Х1 до Х10, R4 очень сильные помехи - при вспышке от Х10 до Х20 и R5 экстремальные помехи - при вспышке от Х20 и выше).
К примеру: если вспышка классифицирована как М2.4, то значит поток рентгеновского излучения с Солнца в этот момент составляет 0,000024 Вт/кв.м. Поток измеряется со всего солнечного диска: если в один и тот же момент времени наблюдаются две или более вспышек из разных областей - поток рентгеновского излучения будет суммироваться, а вспышка будет зарегистрирована как одна. Так было 23 апреля 2024 года, когда в один момент на Солнце произошли сразу 4 вспышки. Такие события называются симпатическими солнечными вспышками. Они не случайно вспыхивают одновременно: такие пятна связаны между собой.
Вспышка класса Х8.8 14 мая 2024 года - мощнейшая вспышка в 25 солнечном цикле (на момент написания поста).
Вспышки С-, М- и Х-класса могут быть источником выброса корональных масс, причем вспышка С-класса производит выброс крайне редко, вспышка М-класса - только если она длительная (от 20 минут и дольше, и то - не всегда), вспышка Х-класса - очень часто (но тоже не всегда, если вспышка импульсная - выброса корональных масс практически не бывает).
Выброс корональных масс, направленный в сторону Земли - единственная причина возникновения магнитных бурь и, как следствие - полярных сияний (важно: к выбросу корональных масс могут привести не только вспышки. Но об этом мы поговорим в другой раз). Однако выброс не всегда случается даже во время мощных вспышек. Так, вспышка класса Х6.3 22 февраля 2024 года не сопровождалась выбросом корональным масс вообще, а вспышка класса С9 15 марта 2015 года плюнула такой выброс, что уже 17 марта полярные сияние было хорошо видно на широте Москвы.
Корональные выбросы массы обнаруживаются приборами SOHO и STEREO (NASA) и фиксируются программой Cactus.
Выброс корональных масс от вспышки класса Х1.1 23 марта 2024 года. Уже вечером 24 марта этот выброс достиг Земли и стал причиной очень сильной магнитной бури класса G4.
Кроме магнитных бурь и полярных сияний, выбросы корональных масс ни к чему не приводят. Земная атмосфера хорошо блокирует рентгеновское излучение (эквивалент метрового слоя бетона), поэтому до поверхности Земли ничего не долетает (но влияет на спутники: навигационные спутники могут давать ошибку позиционирования на Земле в несколько метров). При этом рентгеновское излучение - самое мощное электромагнитное излучение, испускаемое вспышками. Всё остальное излучение влияет на Землю слабее, а потому не может нанести серьезный вред.
Но ведь вред есть! Где же та самая опасность, которая не грозит ЛЛ и до которой она не дочитала в полном составе?
Опасность здесь же, в мощных солнечных вспышках. Дело в том, что раньше мы говорили о явлениях, вызванных электромагнитным излучением, практически не учитывая (кроме выбросов корональных масс) потоки частиц высоких энергий. Именно в них кроется одно весомое и очень жирное НО, которое обязательно нужно учитывать.
Вспышки на Солнце могут вызвать солнечный радиационный шторм или протонное событие.
Протонное событие, каким его видит коронограф LASCO: C2 + C3 + кадры зелёного Солнца SOHO в центре (сильная зернистость, не позволяющая анализировать изображение).
Как видно из гифки, зернистость появляется практически одновременно с появлением изображения выброса корональных масс. Это говорит о том, что частицы, вызывающие зернистость, движутся со скоростью, близкой к скорости света. А значит, эти частицы обладают очень высокой энергией - горааааздо большей, чем несет в себе рентгеновское излучение.
Солнечный радиационный шторм или протонное событие - явление, когда во время вспышки (чаще всего - во время вспышки Х-класса) резко повышается поток протонов высоких энергий (от 10 мегаэлектрон-вольт и выше). Протонное событие всегда сопутствует мощному выбросу корональных масс. Как и рентгеновское излучение, вызывает дополнительную накачку ионами ионосферы со всеми вытекающими помехами для радиосвязи, но при этом:
Эти помехи сильнее всего накрывают приполярные области, которые хуже всего защищены магнитным полем;
Помехи могут продолжаться до нескольких суток.
Поток солнечных протонов высоких энергий на момент написания поста. Совсем недавно поток протонов уменьшился и вышел из рамок слабого протонного события. График с сайта spaceweatherlive.com
Но это не все проблемы, которые несет в себе протонное событие. Опасность зависит от силы протонного события по шкале от S1 (слабое) до S5 (экстремальное).
S1 (слабое протонное событие). Поток протонов от 10 до 100 частиц в секунду через квадратный сантиметр на один стерадиан. Происходит часто. Страдает (но живет) коротковолновая связь в приполярных областях.
S2 (умеренное протонное событие). Поток протонов от 100 до 1000 частиц в секунду через квадратный сантиметр на один стерадиан. Происходит достаточно часто. Коротковолновая связь страдает уже сильнее, но при этом еще и страдает бортовая аппаратура спутников.
S3 (сильное протонное событие). Поток протонов от 1000 до 10000 частиц в секунду через квадратный сантиметр на один стерадиан. Происходит редко (несколько раз за весь солнечный цикл). Коротковолновая связь в приполярных областях еле работает, навигация немного страдает. В космосе падает эффективность работы солнечных панелей спутников и космических станций, сильно страдает бортовая аппаратура. Космонавтам не рекомендуется выходить в открытый космос, а трансполярные авиарейсы рекомендуется перенаправлять (но последнее - не обязательно: угроза пассажирам минимальна).
S4 (очень сильное протонное событие). Поток протонов от 10000 до 100000 частиц в секунду через квадратный сантиметр на один стерадиан. Происходит даже не каждый солнечный цикл (последнее такое событие было в октябре 2003 года). Коротковолновая связь в полярных областях практически неживая, навигация работает с серьёзными ошибками. Солнечные батареи сильно страдают. Космонавтам допускается выходить в открытый космос только в случае крайней необходимости (на борту станции угроза минимальная). Трансполярные авиарейсы по возможности перенаправляются.
S5 (экстремальное протонное событие). Поток протонов более 100000 частиц в секунду через квадратный сантиметр на один стерадиан. Еще не было зафиксировано ни разу. Коротковолновая связь в приполярных областях умирает окончательно, навигация не работает. Критическая угроза для всех без исключения спутниковых систем (до полного выхода из строя). Трансполярные авиарейсы запрещены. Выход в открытый космос запрещён, возможна экстренная эвакуация экипажа на Землю.
При всех своих грозных свойствах - протонное событие совершенно не опасно для тех, кто находится на поверхности Земли, даже для сотрудников полярных станций угрозы никакой нет. Вся угроза - только для космонавтов, и та эта угроза настолько редкая, что большую часть времени её можно не учитывать, а даже если она возникнет - протонное событие не убьет мгновенно, а лишь повысит полученную дозу радиации. Даже лучевую болезнь не вызовет. Чем быстрее космонавты покинут станции - тем меньшую дозу они получат, а по-быстрому сделать ноги с той же МКС можно за несколько часов. Но тем не менее - приятного мало.
Больше угроз никаких нет.
А что насчет супервспышек из "Знамения"? Насколько они возможны и возможны ли вообще?
Ещё одна вспышка. Да сколько можно-то уже? Я уже спать хочу!
Наше Солнце - звезда типа "желтый карлик". И так уж вышло, что такой тип звёзд - самый распространенный в нашей галактике, поэтому у учёных есть возможность пронаблюдать за "солнцеподобными" звездами практически на всех этапах их эволюции, в том числе на этапах, соответствующих нынешнему этапу жизни Солнца. Мы же помним, что во время вспышек наблюдается всплеск во всех диапазонах электромагнитного излучения. В том числе и в видимом диапазоне, который мы вполне можем измерить с высокой точностью. Во время мощных вспышек яркость Солнца растет, пусть и незначительно. Но если речь идет о супервспышках - то и изменение яркости будет более заметным. Мы знаем, как меняется яркость Солнца при нынешних вспышках вполне приемлемой мощности, у нас есть взаимосвязь между изменением яркости Солнца во время вспышек в видимом диапазоне и соответствующим ему потоком рентгеновского излучения. Мы можем оценить, какой должен быть поток рентгена, чтобы разрушить атмосферу и убить всё живое на Земле и представляем, как при этом изменится яркость звезды. Так вот: ничего и близкого к таким сильным скачкам яркости солнцеподобных звёзд на современном этапе их эволюции не обнаружено.
Вывод простой: Солнце просто не способно породить столь мощную вспышку, которая могла бы кого-то убить на Земле.
Но мощные вспышки всё-таки (скорее всего) существуют. В 2012 году японская учёная Фуса Мияке обнаружила загадочный скачок углерода-14 (в 3 раза больше обычного) в годичных кольцах деревьев в разных концах света. Последний из таких скачков обнаружен на кольцах, которым чуть больше 1000 лет и датирован 993 годом. Этот скачок может быть вызван бомбардировкой атмосферного азота свободными нейтронами, но у них очень малый срок жизни - всего 15 минут. Единственным приемлемым источником таких нейтронов было названо Солнце. 15 минут от Солнца до Земли - это чуть больше половины скорости света, что для свободных частиц вполне возможно. Но при этом это должна быть вспышка невиданной мощности - ведь за всю историю наблюдения таких вспышек не было зафиксировано. Даже событие Кэррингтона (мощнейшая магнитная буря в истории наблюдений в 1859 году) не вызвало подобных отпечатков в деревьях. Такие теоретически возможные вспышки на Солнце были названы событиями Мияке - в честь учёной, обнаружившей следы такой вспышки. И это самое сильное, что человечество смогло обнаружить.
Но даже такая мощная вспышка не навредила жизни на Земле. А некоторые люди испугались каких-то нескольких тщедушных нынешних вспышек в пределах Х10. Притом что даже самая мощная вспышка последних лет не входит даже в топ-15. Кстати советую заглянуть в ТОП-50 солнечных вспышек - охренеете от того, что творилось в 2001-2003 годах.
Вообще-то Солнце не убивает, а светит, греет и иногда улыбается.
Улыбнитесь Солнцу - и оно обязательно улыбнется в ответ :)
В следующем посте мы подробно поговорим о том, как возникают магнитные бури как следствие вспышек на Солнце (и не только их), а после - о полярных сияниях развернуто. Может объединю два поста в один (но это не точно - по сияниям очень много чего можно рассказать).
И добро пожаловать в Астрофотолабораторию! Я познакомлю вас с космосом от первого лица.
Откроем страшную тайну: учёные всего мира очень давно мечтают о том, чтобы всего-навсего... сфотографировать какую-нибудь звезду. «Что за ерунда? – скажете вы. – В интернете тысячи фотографий звёзд, всяких созвездий и звёздного неба!». Да, но учёные мечтают чуть-чуть о другом.
Скажите, сможете ли вы, находясь в Москве, сфотографировать ягодку рябины, висящую на ветке в Сургуте?
Воспользуемся воображаемой волшебной палочкой и уменьшим наш мир в 10 миллиардов раз. Человек при этом уменьшится примерно до размеров атома водорода. Планета Земля – до миллиметровой песчинки. Солнце – до размеров апельсина. Тогда ближайшая к нам звезда – Проксима Центавра – будет размером с ягоду рябины и окажется от Солнца на расстоянии 2 тысячи километров! Примерно как от Москвы до Сургута.
Повторим вопрос: сможете вы из Москвы сфотографировать ягодку рябины, висящую на ветке в Сургуте? Проблематично, правда?
Мы можем фотографировать звёзды ночью потому, что они очень яркие точки – но именно точки. Особенность точки в том, что она «безразмерная», то есть бесконечно маленького диаметра. А вот увидеть звезду не в виде точки, а в виде диска (как мы видим наше Солнце или соседние планеты в телескоп) – вот это именно то, о чём мечтают астрономы всего мира.
На сегодняшний день это получилось очень с немногими звёздами. Например, удалось сфотографировать звезду Миру («мира» по-латыни значит «удивительная») из созвездия Кита.
Диск звезды Миры из созвездия Кита
Или сверхгигант Бетельгейзе из созвездия Ориона.
Диск звезды Бетельгейзе из созвездия Ориона
И удалось это только потому, что Мира или Бетельгейзе имеют просто чудовищные размеры. Если вернуться к нашей модели, уменьшенной в 10 миллиардов раз, когда Солнце окажется размером с апельсин, то Мира будет огромным (высотой в 10-этажный дом!) шаром. А Бетельгейзе ещё в два раза больше – то есть с 25-этажный дом! Представляете? И при этом – фотография Бетельгейзе, сделанная космическим телескопом «Хаббл», представляет собой невыразительное размытое оранжевое зёрнышко в 50 пикселей...
Космический телескоп Хаббл
Кстати, почему самый известный космический телескоп называется «Хаббл»? Эдвин Хаббл – знаменитый астроном. Работал он на большом телескопе обсерватории Маунт Вилсон, и именно Хаббл смог доказать (именно доказать!), что во Вселенной существует множество галактик, что наша Галактика – не единственная, а только одна из многих...
Эдвин Хаббл (1864–1934)
А совсем недавно (летом 2022 года) заработал новый космический телескоп – «Джеймс Уэбб». Если кто-то подумал, что Уэбб – это тоже знаменитый астроном или учёный, то не угадал – Джеймс Уэбб был чиновником, вторым директором американского космического агентства. Диаметр главного зеркала у «Уэбба» – 6 с половиной метров (для сравнения – у «Хаббла» 2 с половиной), так что «чиновник» существенно мощнее «астронома».
Фрагмент туманности Эты Киля слева телескоп Хаббл справа телескоп Уэбб
В общем, учёные и все любители науки на Земле, затаив дыхание, ждали от нового телескопа потрясающих открытий...
Космический телескоп Уэбб
И вот 31 июля 2022 года в интернете появляется совершенно сенсационное фото – диск звезды Проксимы Центавра, снятый телескопом «Уэбб».
Проксима Центавра, ещё раз напоминаем, это ближайшая к нам звезда, красный карлик. Диск виден великолепно, чётко, на снимке видны многочисленные и подробные детали!
Твит буквально взорвал интернет, астрономы и просто люди интересующиеся астрономией внимательно разглядывали буквально каждую чёрточку, каждую загогулинку на снимке...
Каково же было их разочарование, когда автор твита – французский физик Этьен Кляйн – опубликовал сообщение о том, что «фотография звезды» – просто шутка, подделка. И на самом деле никакая это не Проксима Центавра, а всего-навсего... кусок колбасы сорта «черизо»!
В ответ на гневные и разочарованные комментарии Кляйн ответил: «Я просто хотел проиллюстрировать тот факт, что благодаря социальным сетям в наше время сфальсифицированные новости могут оказаться куда успешнее настоящих».
Вот такая вот история. Означает ли это, что «Уэбб» не сможет фотографировать диски звёзд? Может, конечно, – ну, таких огромных, как Бетельгейзе или Мира, – и его снимки должны оказаться подробнее снимков «Хаббла», новый телескоп действительно мощнее и «глазастее» – но... Всё равно расстояния до звёзд настолько огромны, что подробного портрета «куска колбасы» из звезды даже у телескопа «Джеймс Уэбб» вытянуть никак не получится, увы! Уж больно далёки от нас объекты для съёмок...
Туманность Южное Кольцо снимок телескопа Хаббл
Туманность Южное Кольцо снимок телескопа Уэбб
Как измеряют расстояние до звезд? Почему Земля вращается? Как устроена бесконечность? Что такое гиперпространство? Рассказывает журнал "Лучик".
К Земле стремительно приближается большая комета C/2023 A3 (Дзыдзыньшань-Атлас), она уже неплохо видна в телескопы. Но настоящее шоу комета может устроить в октябре! Сегодня мы понаблюдаем ее на небе, вспомним другие Великие кометы и обсудим, стоит ли нам ждать яркое представление осенью 2024 года!
Вид спиральной галактики во многом зависит от того, под каким углом мы на неё смотрим. Для эллиптических галактик такой разницы нет — всё равно, с какой стороны смотреть на шар. Но спиральная галактика по сути представляет собой диск, толщина которого плавно сходит на нет к его краям, а в середине этого диска есть некоторое вздутие — балдж — словно кабина летающей тарелки. Нет лучшей аллегории для спиральной галактики, чем "летающая тарелка", ведь и - плоская, как десертная тарелка, и - летает, причем, быстрее всех других физических образований нашей Вселенной.
Но, астрономы уже успели напридумывать для галактик странных имен. Впрочем, надо же было их как-то называть — каталожные номера безлики, и превращают астрономию (самую романтическую и возвышенную из наук) в бухгалтерксий учет. Астрономы, как могут, противостоят такому подходу, и по сей день выдумывают для небесных объектов оригинальные названия, одно другого остроумнее.
Зарисовка галактики "Игла" выполненная сыном Уильяма Гершеля - Джоном Гершелем - в 1833 году. Изображение зеркальное, как и любое изображение, полученное при помощи телескопа системы Гершеля.
Галактика "Игла" была открыта Уильямом Гершелем в 1785 году, и никаких тогда каталогов, кроме каталога Мессье, в ходу не было. Гершель как раз составлял следующий. Разумеется, ни о каких галактиках тогда речи быть не могло — все, непохожие на планеты, звезды и скопления звезд, объекты астрономы относили к туманностям. Это тоже было отнесено к ним, и названо "Туманность Игла" — за продолговатый и исключительно тонкий, если не сказать — острый, внешний вид объекта. Какой номер был ему присвоен, это сейчас выяснить трудно, потому что каталог Уильяма Гершеля широкого распространения не получил. Столетие спустя объекту был присвоен номер 4565 в Новом Общем Каталоге, с пометкой "Игла". Номер мало кто помнит, а название "Игла" практически для каждого астронома поднимает из архивов памяти образ космического объекта, о котором идет речь — ни с чем другим его не перепутаешь.
Галактика "Игла" необыкновенно красива. Есть в её облике и изящество, гармоничность формы, и грандиозность космического масштаба, легкая иррациональность, выраженная легким изгибом краев, и хаотичность фактуры пылевого наполнения, расчерчивающая галактику вдоль диаметра небрежными линиями. Этот звездный остров, хоть и достаточно далек от нас, но доступен в любительские телескопы средней силы. Квалифицированные астрофотографы с удовольствием фотографируют "Иглу" и получают очень детальные снимки. Видеоролик в начале статьи сделан на основе любительского снимка этой галактики. Её сфотографировала итальянская любительница астрономии Николетта Гарньера 5 мая 2024 года. Это совсем свежий снимок. В сети можно отыскать еще множество изображений галактики NGC 4565, среди которых есть совершенно поразительные — от крупнейших телескопов Земли и Космоса. Орбитальный телескоп имени Хаббла тоже на эту галактику смотрел.
Фрагмент галактики "Игла". Космический телескоп имени Хаббла
Столько внимания приковано к этой галактике не случайно. Её уникальная ориентация позволяет изучать спиральные ветви с редкого ракурса.. Существует не так много галактик, видимых точно с ребра. Даже знаменитая "Сомбреро" (тоже веселое название) на самом деле не столь точно ребром к нам ориентирована. Трудно было бы найти другую галактику, в системе координат которой наш Млечный путь попадал бы строго в галактический экватор... Да! Если переместиться в эту галактику, то окажется, что наша галактика для её жителей будет располагаться строго на линии их галактического экватора. Правда, это же обстоятельство сделает Млечный путь невидимым для большинства её наблюдателей — мы окажемся скрытыми за многочисленными пылевыми облаками, коих в галактике "Игле" предостаточно.
В это же самое время, в нашем небе "Игла" располагается практически точно в направлении галактического полюса Млечного пути. Это означает, что оттуда мы видны идеально плашмя.
Вот такая у нас невзаимность. Мы развернуты к Игле всей плоскостью, а она показывает нам лишь своё единственное ребро.
Расположение галактики NGC 4565 в созвездии Волосы Вероники
Галактический полюс Млечного пути расположен в пределах созвездия Волос Вероники. Именно в нем и находится галактика "Игла" — на расстоянии 56 миллионов световых лет. Долгое время расстояние до неё оценивалось в 40 миллионов световых лет, но потом оказалось, что "Игла" в полтора раза дальше, а следовательно заметно больше в линейных размерах и существенно ярче по абсолютной светимости. И последнее обстоятельство делает "Иглу" самой яркой галактикой среди относительно близких к нам звёздных городов.
Что подразумевается, когда говорится о необычно высокой яркости галактики "Игла"?
Ведь, увидеть её можно лишь в телескоп, да при том — не самый дешевый.
Астрономы разделяют понятия видимой яркости и светимости. Видимая яркость очень относительна. Всякая звезда, или галактика (являющаяся по сути скоплением большого количества звезд) может быть очень яркой, если находится поблизости, но может оказаться совершенно невидима с очень большого расстояния. Но светимость — некоторое абсолютное свойство, говорящее о том, сколько света во Вселенную испускает тот или иной источник. И чтобы сравнивать по абсолютной яркости — звезды, или галактики — не столь важно, что именно — необходимо поместить объекты сравнения в идентичные условия. Давайте проделаем такой фокус.
По видимой яркости на нашем небе (среди спиральных галактик) лидирует Галактика Андромеды. Она имеет интегральный блеск 3,5m. То есть сравнима по блеску с звездой 3-4 звездной величины.
Галактика "Игла" имеет видимую яркость 9,5m — на 6 звездных величин слабее Галактики Андромеды. Но она в 22 раза дальше.
Из физики (оптики) нам известно, что яркость объекта убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. То есть, приближая "Иглу" на расстояние Галактики Андромеды (ставя её в те же условия) мы бы увидели как она поярчала в 22 в квадрате раз = 484 раза (почти в 500 раз).
Но сколько это звёздных величин?
Перепад яркости в 1 звездную величину равен 2,5 раза. Сколько таких перепадов в 500-кратном различии — эта задача решается через логарифмирование и соответствует разнице в 7 звездных величин. Из этого следует, что оказавшись на месте Галактики Андромеда, "Игла" была бы на половину звездной величины ярче... как говорится, хорошо, но мало — что такое "половина звёздной величины"? — на глаз не всякий заметит разницу.
Тут мы вспоминаем, что "Игла", хоть и оказалась заметно ближе (в этом мысленном эксперименте), но по прежнему демонстрирует нам свое узкое запыленное ребро. А что будет если мы развернём её на 12,5 градусов, чтобы она была видна под тем же углом, как и Галактика Андромеды? И вдруг окажется, что нашему взору откроются светящиеся пространства "Иглы" в несколько раз более широкие, что еще в несколько раз повысит её видимую яркость (сейчас-то она — как кольцо Сатурна при исчезновении — почти невидима, а всё еще какая яркая!). И в итоге галактика "Игла" окажется по меньше мере на пару-тройку звездных величин ярче Галактики Андромеды. Её яркость на земном небе оказалась бы примерно 1m, будь галактика NGC 4565 в совершенно тех же условиях, как Галактика Андромеды (относительно наблюдателя, расположенного в Галактике Млечный путь).
При этом, по размерам и массе "Игла" вполне соответствует Млечному пути. И содержит столько же шаровых звездных скоплений — как-будто типичная спиральная галактика, только очень и очень яркая.
Исторический самый первый астрофотоснимок галактики "Игла", выполненный пионером астрофотографии Исааком Робертсом в 1896 году. Эта же галактика была одной из первых, для которых Весто Слайфер смог измерить лучевую скорость — 1250 километров в секунду.
Что является причиной такой высокой светимости "Иглы"?
Прежде всего бурное звёздообразование, которое уже породило огромное количество ярких звезд-гигантов и несчетное количество молодых звезд средних масс. Причиной резкого всплеска рождения молодых звезд является поглощение небольшой галактики, неосторожно проплывавшей мимо "Иглы" от 300 до 500 млн.лет назад. Это "читается" по характерному искривлению плоскости диска галактики. Поглощение привнесло некоторое количество хаоса в размеренное движение звезд по их орбитам, и пробудило сверхмассивную черную дыру в ядре. И с тех пор ядро галактики NGC 4565 проявляет довольно высокою активность, что дает основания причислять галактику "Игла" к Сейфертовским галактикам (американский астроном Карл Сейферт положил начало изучения галактик с активными ядрами, и теперь этот класс носит его имя).
Яркий галактический центр прибивается сквозь густую пылевую завесу спиральных ветвей галактики "Игла". Снимок космического телескопа имени Хаббла
Хотелось надеяться, что с течением времени последствия слияния нивелируются, активность ядра угаснет, и галактика "Игла" сменит стиль жизни на менее расточительный. Но уже сейчас назревает новое слияние — к галактике NGC 4565 стремительно приближается карликовая галактика IC 3571, которая непременно повторит судьбу своей предшественницы.
Карликовая галактика IC 3571
Карликовая галактика IC 3571, которая обречена на слияние с Галактикой NGC 4565 в самой ближайшей перспективе. Это маленькое звездное облачко хорошо заметно на фотографии Николетты Гарньера, угадывается на историческом снимке Исаака Робертса, и присутствует даже на зарисовке Джона Гершеля, хотя официально эта галактика была открыта лишь в 1903 года немецким астрономом Максом Вольфом
Эти метагалактические просторы астрономы именуют как "Coma I" или галактическое облако "Волосы Вероники I". Это некоторый аналог Местной Группы Галактик, возглавляемой Галактикой Андромеды и Млечным Путем. Только там другие лидеры — спиральная галактика NGC 4274, эллиптическая галактика NGC 4278 и наша "Игла" — NGC 4565, а кроме того — еще пара десятков вполне солидных галактик, которые всем своим галактическим роем прямо сейчас вливаются в скопление Девы, совершая слияние более высокого порядка. Оказывается, сливаются между собой не только галактики, но и целые их скопления. Это гораздо более медленный и величественный процесс, таймлапс которого можно было бы заснять делая 1 кадр в миллион лет. Прокручивать же полученный ролик пришлось бы с умопомрачительным ускорением тока времени, в котором миллиард лет пронесся бы менее чем за минуту.
Снимок галактики NGC 4565 в инфракрасном диапазоне спектра. Получен космическим телескопом Спитцер