Астрономы получили качественные снимки 26 обломочных дисков

Астрономы с помощью обсерватории «Джемини» получили фотографии 26 обломочных дисков вокруг молодых звезд в высоком разрешении. Во всех них, кроме одного, были обнаружены следы образования планет, сообщается в The Astronomical Journal. Чтобы понять, как формируются планеты, астрономам необходимо знать историю их происхождения. Для этого они исследуют протопланетные и обломочные диски, которые образуются вокруг молодых звезд. Согласно наиболее популярной теории, планеты формируются в результате постепенного слипания частиц пыли, которые соединяются в более крупные объекты, а затем превращаются в планетезимали. Если такой объект притянет к себе много газа, то он превратится в газовый гигант наподобие Юпитера или Нептуна, а если нет — в каменистое тело, такое как Марс или Земля. Однако у этой теории есть недостатки, например возможность рассеяния диска до образования полноценных планет. Чтобы построить более полную модель, астрономам необходимо больше качественных данных. Томас Эспосито (Thomas M. Esposito) вместе с коллегами представили результаты четырехгодичных наблюдений, выполненных с помощью инструмента Gemini Planet Imager (GPI) на восьмиметровом телескопе «Джемини юг» в Чили. В рамках обзора астрономы изучили 104 звезды, которые выглядели аномально яркими в инфракрасном диапазоне. Это могло указывать на то, что вокруг них есть большое количество частиц пыли или обломков, которые либо отражают излучение светила, либо нагреваются им. Инструмент GPI регистрировал поляризованное излучение в ближнем-инфракрасном диапазоне, которое было рассеянно мелкими частицами, размером примерно в 1 микрон, вероятно, образовавшимися при столкновении крупных камней в диске.

Изорбажения обломочных дисков, полученные в ходе Gemini Planet Imager Exoplanet Survey

Ученым удалось увидеть обломочные диски у 26 звезд, причем семь из них были неизвестны ранее, а изображения остальных 19 дисков были не такими четкими, как те, что получил GPI. Кроме того, инструмент обнаружил три очень молодых протопланетных или переходных диска, в которых частицы пыли еще не начали слипаться в более крупные камни.

Наблюдения показали, что почти все диски представляют собой кольца, разделенные пустотами. Эти пустоты, считают исследователи, могли образоваться при движении планет, которые расчищали находящиеся у них на пути камни и пыль. Размер и форма обломочных дисков были очень разными, но большинство из них имело протяженность от 20 до 100 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем). Они окружали звезды с возрастом от десятков до сотен миллионов лет — считается, что это период очень активного образования планет.

У звезды HD 156623, которая была одна из самых молодых в выборке, не было отверстия в центре, что хорошо согласуется с предсказаниями теорий. Считается, что на ранних этапах газопылевой диск однороден, и фрагментируется он только после начала формирования планет. Кроме того, часть светил с дисками оказались членами OB-ассоциации Скорпиона — Центавра, молодой области звездообразования, которая расположена на расстоянии всего 400 световых лет от Земли. По мнению авторов работы, она может быть хорошей мини-лабораторией, где астрономы смогут сопоставлять и исследовать архитектуру разных обломочных дисков.

В прошлом ученые представили результаты другого, но похожего обзора, выполненного с помощью телескопа VLT. Исследователи выяснили, что излучение более половины протопланетных дисков несимметрично, а также что некоторые области газопылевых дисков выглядят ярче на снимках.

Телескопу "Хаббл" 30 лет: самые известные снимки исследователя космоса

Свет далеких космических объектов - исполинских туманностей, сталкивающихся галактик, умирающих звезд - которые видит "Хаббл", слишком интенсивен либо же, наоборот, слишком тускл для слабого человеческого глаза. Космическому телескопу "Хаббл" исполняется 30 лет. 24 апреля 1990 года шаттл "Дискавери" доставил телескоп на орбиту - с тех пор "Хаббл" смотрит в глубины вселенной и присылает на Землю фотографии увиденного. Но механическое око телескопа видит не то, что в итоге увидим мы - за захватывающими дух изображениями стоят люди. Над этим работает целая команда ученых из Института исследований космоса при помощи космического телескопа (Space Telescope Science Institute - STScI) в Балтиморе и астрономы-любители по всему миру. Их задача - расшифровать собранные "Хабблом" и спрятанные в его черно-белых, зернистых снимках астрономические данные, передает Би-би-си. И перевести их на визуальный язык, понятный 12-летнему школьнику, увидевшему картинку в учебнике. Иными словами, цветные изображения галактик и звезд создают люди, а не сам "Хаббл". Но это не просто "раскрашивание" черно-белых снимков в "Фотошопе". За каждым цветом и оттенком в сияниях небесных тел на снимках "Хаббла" стоит наука и строгий свод правил, а еще - игра воображения и множество оригинальных творческих решений. От результатов этой работы зависит то, каким человечество увидит Вселенную, в которой живет, и себя в ней. 

В NASA датой "зачатия" "Хаббла" называют 1946 год - тогда вышла первая научная статья принстонского астрофизика Лаймана Спитцера о преимуществах запуска большого телескопа в космос, вне беспокойной земной атмосферы. Первая рабочая группа из астрофизиков и инженеров собралась спустя три десятилетия, в 1977 году, чтобы обсудить создание Большого космического телескопа. Его спустя несколько лет переименуют в честь американского астронома Эдвина Хаббла, доказавшего, что за пределами нашей галактики существуют другие галактики, с растущей скоростью отдаляющиеся от Млечного пути. Это открытие открыло дорогу исследованиям далекого космоса.

Но столь долгие годы между замыслом и воплощением прошли не зря. Как говорит глава новостной службы STScI, астроном Рэй Виллард, работающий над этим проектом более 30 лет, появление на свет "Хаббла" было "идеальным штормом": телескоп мог увидеть космические объекты с небывалой ранее четкостью, ученые - рассмотреть их в цвете. А интернет дал возможность мгновенно показать эти изображения всему человечеству. В этом, утверждает Виллард, и заключалась "революция Хаббла".

20 мая 1990 года, спустя менее чем месяц после запуска на орбиту, "Хаббл" отправил на Землю "первый свет" - свой первый снимок, сделанный при настраивании фокуса телескопа. Эта фотография оказалась на 50% более резкой, чем снимки наземных телескопов (правда, вскоре выяснилось, что у главного зеркала "Хаббла" был дефект, делающий изображения слегка размытыми - но его исправили). В августе того же года "Хаббл" сделал одно из своих первых открытий, запечатлев светящееся эллиптическое газовое кольцо диаметром в 1,3 световых года вокруг центра взрыва сверхновой звезды 1987А на окраине туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке. Это было первое из тысяч чудес, которые человечество увидит благодаря телескопу - каждое из последующих все более четкое, все более детальное.

Многие из этих изображений, как, к примеру, снимки "Столпов Творения" или туманности "Конской Головы", станут культовыми, и будут воспроизводиться в миллионах копий на футболках, чашках и чехлах для смартфонов.

"Хаббл" заново открыл Вселенную именно благодаря своим невероятным изображениям и их доступности, - говорит Рэй Виллард. - Они выходят за рамки науки, они рассказывают о чудесах Вселенной, не вдаваясь во все мельчайшие факты науки.

 "Люди часто спрашивают [о фотографиях "Хаббла"]: так ли это выглядит на самом деле? - говорит Рэй Виллард. - Но это бессмысленный вопрос. Речь идет об огромном диапазоне яркости и цветах, невидимых человеческому глазу. Даже если подлететь близко к этим объектам, вы не увидите никакого цвета, потому что он будет простираться везде вокруг вас". 

Свет далеких космических объектов - исполинских туманностей, сталкивающихся галактик, умирающих звезд - которые видит "Хаббл", слишком интенсивен либо же, наоборот, слишком тускл для слабого человеческого глаза. Поэтому наблюдая в телескоп с Земли или даже в иллюминатор с космического корабля, мы увидим в лучшем случае лишь неясные отпечатки этих катастроф. 

Создание "подлинного" цветного изображения из астрономических данных - столь же искусство, сколь и наука, считают в STScI. По словам Вилларда, задача ученых, работающих с данными "Хаббла", - как и задача любого фотографа - "уловить сущность объекта". Суметь соединить научный факт с эстетическим наслаждением. Часто для этого нужно усилить тот или иной цвет, выделить оттенок, подчеркнуть контраст.

Виллард сравнивает снимки галактик "Хаббла" со снимками Большого каньона американского фотографа Энсела Адамса. "Большой каньон - невероятная геологическая форма. Я не могу сделать ничего такого в "Фотошопе", чтобы Большой каньон выглядел лучше. Он таков, какой он есть. Но я могу использовать фотографию и "Фотошоп", чтобы попытаться выделить все его потрясающие детали, рассказывающие его историю", - объясняет он подход к обработке космических снимков.

 Каждый из миллионов исходников "Хаббла" - черно-белый. Собрать из них цветные изображения удается благодаря красным, зеленым и синим фильтрам, через которые пропускаются эти снимки и которые повторяют три вида светочувствительных клеток на нашей сетчатке. Выбор нужного фильтра или их комбинации остается за исследователями, и он может быть довольно простым - или же очень сложным.

 Цвет объекта зависит от того, как он излучает или же поглощает свет. Так, планеты поглощают волны света своих звезд одной длины и отражают - другой: синие оттенки Нептуна и Урана связаны с метаном в их атмосфере, поглощающим красный свет. Туманности могут иметь очень насыщенный и яркий цвет, так как они излучают свет лишь определенной длины волн, сияя светящимися, словно неоновые лампы, тучами газов - водорода, кислорода, азота.

Галактика NGC 3147 в созвездии Дракон. Снимок 2019 года

Цвет звезды, напротив, будет довольно ненасыщенным, колеблющимся в пастельных тонах, ведь звезды излучают невероятное количество света во всем видимом диапазоне, стимулируя все светочувствительные клетки на нашей сетчатке. Но это - простые задачи. А каким цветом обозначить невидимые человеку световые волны инфракрасного или ультрафиолетового излучения, которое видит "Хаббл"? Или показать различие в уровнях яркости так, чтобы оно было заметно и научно обоснованно одновременно? В таких случаях ученым приходится прибегать к помощи ложных цветов, то есть применять цветовые решения там, где их нет, или же где они не несут никакого смысла - для того, чтобы подчеркнуть незаметный контраст между светом и тенью или различия в разных частях сложного космического объекта. Человеческому глазу легче различить разницу в оттенках цвета, чем в оттенках серого, объясняет Виллард.

 Кроме того, динамический диапазон - разница между светом и тенью - самой тусклой туманности - миллион к одному. Динамический диапазон студийного портрета - 3:1, чернила на бумаге могут отобразить, в лучшем случае, 20:1. Чтобы решить эту задачу и выровнять контраст, ученым нужно обработать яркие, средние и темные элементы снимка до того, как приступить к раскрашиванию.

Юбилейный снимок "Хаббла" — "Космический Риф", запечатлевший большую красную туманность NGC 2014 и ее синюю соседку поменьше NGC 2020 в Большом Магеллановом Облаке

Все эти элементы - свет, цвет и тень - сплетаются вместе в одно полотно через множество слоев в обычном "Фотошопе". Слой за слоем убираются радиационные шумы, обрезаются слишком яркие пиксели, сглаживаются гистограммы. Но даже с "Фотошопом" обработка одного изображения "Хаббла" может занимать несколько недель. "Мы обращаем огромное внимание на разные камеры, разные фильтры и разные выдержки. 

Мы прилагаем большие усилия, чтобы создать изображение, которое будет эстетичным и информативным одновременно. Которое расскажет вам о Вселенной что-то новое, о чем вы раньше даже не могли подумать", - описывает работу своей команды Виллард. 

Интересно, что если обработка снимка может занимать недели, то придумывание названия для космического объекта - порой всего полчаса. Именно столько времени понадобилось, чтобы придумать название "Тень летучей мыши" - огромной тени, которую отбрасывает звезда HBC 672, вспоминает Виллард.

Hubble сделал уникальные фото извергающихся криовулканов Европы

NASA поделилось уникальными фотографиями, которые сделал космический телескоп Hubble в 2014 и 2016 годах. На этих снимках запечатлены извержения криовулканов на поверхности Европы — спутника Юпитера. Судя по фото, опубликованным на сайте Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства, высота водяного выброса в первом случае составляет 50 километров, а во втором — 100.

Криовулканы находятся на месте аномально теплой области (примерно минус 178 градусов Цельсия) на поверхности Европы, которую впервые обнаружила станция Galileo. Вместо расплавленных скальных пород криовулканы извергают криолаву - воду, аммиак, метан - как в жидком, так и в газообразном состоянии. Стоит отметить, что эти фотографии подтверждают наличие действующих гейзеров на поверхности Европы, а значит, как полагают ученые, на спутнике можно обнаружить и жизнь.

Зонд Juno передал на Землю новые порции фотографий, полученных в ходе третьего сближения с Юпитером

Это изображение серпа Юпитера и знакового Большого Красного Пятна было получено ученым Романом Ткаченко с использованием данных из JunoCam – космического челнока Юнона (со ссылкой на сайт NASA). Вы также можете увидеть серию штормов, имеющих форму белых овалов, известных неофициально как "нитка жемчуга". Ниже Большого красного пятна красноватый долгоживущий шторм известный как "Овал BA".

Снимок был сделан на 11 декабря 2016 года в 2:30 вечера по тихоокеанскому времени (5:30 вечера EST), когда космический аппарат Juno выполнил свой третий близкий пролет возле Юпитера. В то время, когда была сделана фотография, космический аппарат был на расстоянии около 285100 миль (458,800 км) от планеты.

Марсоход Curiosity передал на Землю снимки многослойных скал

Марсоход Curiosity прислал на Землю новую порцию снимков, на которых запечатлел необычные ландшафты у подножия горы Шарп, где он в настоящее время продолжает движение. Об этом сообщает пресс-служба NASA. Фотографии были получены при помощи камеры Mast Camera 8 сентября. Холмы Мюррей Баттс и окружающие столовые горы – остатки древних песчаников, образованных после того, как было сформировано основание горы Шарп.

Изучение этих холмов вблизи дает возможность лучше понять формирование древних песчаных дюн, которые химически изменялись под воздействием воды, обнажались и превращались в ландшафт, наблюдаемый сегодня», — пояснил участник миссии Ашвин Васаванда.

Ученые США утверждают, что холмы и скалы на Красной планете такие же многослойные, как и на Земле.