"Хаббл" показал самое большое из известных хаотичных мест рождения планет

С помощью космического телескопа "Хаббл" астрономы получили изображение протопланетного диска вокруг молодой звезды, с диаметром в 40 раз большим, чем наша Солнечная система. Об этом рассказывают в NASA. Впервые в видимом свете "Хаббл" раскрыл, что протопланетный диск является неожиданно хаотичным и турбулентным, с прядями материала, простирающимися гораздо дальше над и под диском, чем астрономы видели в любой подобной системе. Что удивительно, более растянутые нити видны только с одной стороны диска. Выводы были опубликованы в "The Astrophysical Journal" 23 декабря. Расположенный примерно в 1000 световых лет от Земли, IRAS 23077+6707, получивший прозвище "Чивито Дракулы", простирается почти на 650 миллиардов километров — в 40 раз больше диаметра нашей Солнечной системы, учитывая внешний край пояса Койпера, состоящего из кометных тел. Диск скрывает молодую звезду внутри него, которая, по мнению ученых, может быть горячей массивной звездой, но не исключается и вариант с парой звезд. И этот огромный диск является не только крупнейшим известным планетообразующим диском, но и одним из самых необычных.

Image: NASA, ESA, STScI, Kristina Monsch (CfA); 

Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

«Уровень детализации, который мы видим, является редким в изображениях протопланетных дисков, и эти новые изображения от телескопа "Хаббл" показывают, что расплодники планет могут быть гораздо более активными и хаотичными, чем мы ожидали», — сказала главная автор статьи Кристина Монш из Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики (CfA).

Она добавила: «Мы видим этот диск почти с края, и его тонкие верхние слои и асимметричные особенности особенно впечатляют. Как "Хаббл", так и космический телескоп Джеймса Уэбба NASA заметили подобные структуры в других дисках, но IRAS 23077+6707 предоставляет нам исключительную перспективу — позволяет проследить его подструктуры в видимом свете с беспрецедентным уровнем детализации. Это делает систему уникальной, новой лабораторией для изучения формирования планет и сред, в которых это происходит».

Прозвище "Чивито Дракулы" шутливо отражает происхождение его исследователей — один из них родом из Трансильвании, а другой — из Уругвая, где национальным блюдом является сэндвич под названием "чивито". Диск, расположенный под углом, напоминает гамбургер с темной центральной полосой, окруженной верхними и нижними слоями светящейся пыли и газа.

Загадочная асимметрия

Исключительная высота этих особенностей была не единственной вещью, которая привлекла внимание астрономов. Новые изображения показали, что вертикальные нитевидные объекты появляются только на одной стороне диска, тогда как другая сторона имеет острый край и не имеет видимых нитей. Эта странная, асимметричная структура свидетельствует о том, что диск формируется под воздействием динамических процессов, таких как недавнее поступление пыли и газа или взаимодействие с окружающей средой.

«Мы были поражены, увидев, насколько асимметричным является этот диск», — сказал соавтор исследования Джошуа Беннет Ловелл, также ученый CfA. «Хаббл дал нам возможность с первых рядов наблюдать за хаотическими процессами, формирующими диски во время образования новых планет — процессами, которые мы еще не до конца понимаем, но теперь можем изучать совершенно по-новому».

Все планетные системы образуются из дисков газа и пыли, окружающих молодые звезды. Со временем газ аккрецирует на звезду, а из оставшегося материала образуются планеты. IRAS 23077+6707 может представлять собой увеличенную версию нашей ранней Солнечной системы, с массой диска, которая, по оценкам, в 10–30 раз превышает массу Юпитера — достаточно материала для формирования нескольких газовых гигантов. Это, а также новые открытия, делает его исключительным случаем для изучения рождения планетных систем.

«Теоретически, IRAS 23077+6707 может содержать огромную планетную систему», — говорит Монш. «Хотя формирование планет в таких массивных средах может отличаться, основные процессы, вероятно, схожи. Сейчас у нас больше вопросов, чем ответов, но эти новые изображения являются отправной точкой для понимания того, как формируются планеты со временем и в разных средах».

"Хаббл"

Космический телескоп "Хаббл" работает уже более трех десятилетий и продолжает делать революционные открытия, которые формируют наше фундаментальное понимание Вселенной. "Хаббл" — это проект международного сотрудничества между NASA и ESA (Европейским космическим агентством). Космический центр NASA им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет работой телескопа и миссиями. Компания Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, также поддерживает миссии в Годдарде. Институт космического телескопа в Балтиморе, управляемый Ассоциацией университетов по исследованиям в астрономии, проводит научные операции с «Хабблом» для NASA.

"Уэбб" помог учёным измерить скорость расширения Вселенной и подтвердил кризис в космологии

Астрономы, используя снимки с орбитального телескопа JWST, доказали, что так называемый космологический кризис действительно существует, и это не ошибка, возникшая при обработке данных телескопа "Хаббл". Об этом сообщила пресс-служба JWST. Профессор университета Джона Хопкинса в Балтиморе Адам Рисс и другие астрономы пришли к такому выводу, проведя наблюдения за более чем тысячами переменными звездами-цефеидами, расположенными в шести относительно близких к нам галактиках, где недавно произошли вспышки сверхновых первого типа. Эти звезды и космические катаклизмы используются астрономами для определения точных расстояний между Землей и далекими объектами космоса. Рисс и другие астрономы уже наблюдали за этими объектами при помощи телескопа "Хаббл" для вычисления скорости расширения Вселенной, что привело к возникновению "космологического кризиса". Ученые перепроверили результаты этих замеров и расчетов при помощи телескопа JWST, который обладает значительно более высоким разрешением и чувствительностью, чем "Хаббл". Проведенные при помощи JWST замеры подтвердили результат, полученный Риссом и другими астрономами в прошлом, а также повысили точность результатов замеров в 2.5 раза и повысили уровень статистической достоверности до отметки в одну случайную ошибку на примерно четыре квадрильона попыток. Это практически исключает возможность того, что измерения "Хаббла" являются некорректными и что "космологический кризис" был вызван случайными совпадениями или ошибками.

Подтверждение его существования, как надеются Рисс и другие астрономы, привлечет еще больше внимания к изучению скоростей расширения современной и древней Вселенной, а также промежуточных этапов ее эволюции, которые пока слабо изучены. Эти глубины космоса станут более доступными для наблюдений благодаря успешному запуску орбитальной обсерватории "Евклид" и скорому запуску телескопа WFIRST в мае 2027 года, заключили астрономы.

«Хаббл» наблюдает галактику NGC 3384

NGC 3384, которая находится в центре этого снимка, обладает многими характерными чертами эллиптических галактик. Такие галактики светятся рассеянно, имеют округлую форму, мало видимых особенностей и редко демонстрируют признаки недавнего звездообразования. Вместо этого в эллиптических галактиках преобладают стареющие звезды красного цвета. Это контрастирует с живостью спиральных галактик, таких как наш Млечный Путь, которые обладают значительным количеством молодых голубых звезд в спиральных рукавах, вращающихся вокруг яркого ядра. Однако NGC 3384 также обладает центральной перемычкой из звезд. Многие спиральные галактики тоже могут похвастаться такой перемычкой. Считается, что рукава галактики направляют материал сквозь ядро и вокруг него, что помогает поддерживать и подпитывать происходящие там процессы. NGC 3384 находится примерно в 35 миллионах световых лет от нас в созвездии Льва. Это изображение было получено с помощью усовершенствованной камеры для съемок космического телескопа НАСА/ЕКА "Хаббл".

Команда астрономов исследовала остаток сверхновой 30 Doradus B

На этом красочном снимке изображен остаток сверхновой 30 Doradus B (сокращенно 30 Dor B). Он является частью более крупной области космоса, где звезды непрерывно формировались в течение последних 8-10 миллионов лет. В этом регионе, расположенном в Большом Магеллановом облаке, множество темных газовых облаков, молодых звезд и перегретого газа. Новое изображение 30 Dor B было получено путем объединения рентгеновских данных обсерватории НАСА "Чандра" (фиолетовый), оптических данных 4-метрового телескопа Бланко в Чили (оранжевый и голубой) и инфракрасных данных космического телескопа НАСА "Спитцер" (красный). Оптические данные с космического телескопа НАСА "Хаббл" также были добавлены в черно-белом варианте. Команда астрономов во главе с Вэй-Ань Ченом из Национального Тайваньского университета в Тайбэе использовала более двух миллионов секунд времени наблюдения "Чандры" 30 Dor B для анализа. Астрономы обнаружили слабую оболочку, которая является источником рентгеновского излучения. Она простирается примерно на 130 световых лет в поперечнике. Данные "Чандры" также показывают, что 30 Dor B содержит потоки частиц, уносящихся от пульсара. Они создают туманность пульсарного ветра.

Объединив данные "Чандры" с данными "Хаббла" и других телескопов, исследователи определили, что ни один взрыв сверхновой не может объяснить то, что мы видим. Как пульсар, так и яркие рентгеновские лучи, наблюдаемые в центре 30 Dor B, вероятно, возникли в результате взрыва сверхновой после коллапса массивной звезды около 5000 лет назад. Однако более крупная тусклая рентгеновская оболочка слишком велика, чтобы образоваться в результате взрыва той же сверхновой.

Команда считает, что в 30 Dor B произошло по меньшей мере два взрыва сверхновых, причем рентгеновская оболочка образовалась от другой сверхновой более 5000 лет назад. Также вполне возможно, что в прошлом взрывов было еще больше.

«Хаббл» запечатлел множество спиральных галактик

На этом снимке, сделанном "Хабблом", представлено множество спиральных галактик: большая спиральная галактика в правой части изображения - NGC 1356; две небольшие спиральные галактики по бокам от нее - LEDA 467699 (вверху) и LEDA 95415 (слева) соответственно; также в левой части изображения расположена IC 1947. Это изображение - интересный пример того, насколько сложно может быть определить, действительно ли две галактики находятся близко друг к другу или просто кажутся таковыми с нашей точки наблюдения здесь, на Земле. Беглый взгляд на это изображение, вероятно, заставит вас подумать, что NGC 1356, LEDA 467699 и LEDA 95415 близкие спутники, в то время как IC 1947 более удалена. Однако мы должны помнить, что изображения, подобные этому, дают представление только об угловом разделении: то есть о том, как объекты распределены по сфере ночного неба. Чего они не могут показать, так это расстояния, на котором объекты находятся от Земли. Например, NGC 1356 и LEDA 95415 кажутся настолько близкими, что они наверняка должны взаимодействовать. Однако первая галактика находится примерно в 550 миллионах световых лет от Земли, а вторая - примерно в 840 миллионах световых лет, так что расстояние между ними составляет почти 300 миллионов световых лет. Это также означает, что LEDA 95415, скорее всего, не настолько меньше NGC 1356, как кажется на первый взгляд.

С другой стороны, NGC 1356 и IC 1947 на этом снимке кажутся относительно далекими друг от друга, но IC 1947 находится всего в 500 миллионах световых лет от Земли. Угловое расстояние, видимое между ними на этом изображении, составляет менее четырехсот тысяч световых лет, так что на самом деле они гораздо более близкие соседи в трехмерном пространстве, чем NGC 1356 и LEDA 95415!

«Хаббл» рассмотрел двойное скопление галактик

На этом снимке "Хаббла" видно массивное скопление ярко светящихся галактик, впервые идентифицированное как Abell 3192. Как и все скопления галактик, оно наполнено горячим газом, испускающим мощные рентгеновские лучи, и окружено ореолом невидимой темной материи. Весь этот материал содержит такое огромное количество массы, что скопление галактик заметно искривляет пространство-время вокруг себя, образуя гравитационную линзу. Меньшие галактики позади скопления выглядят искаженными. Скопление галактик находится в созвездии Эридан, но вопрос о его удаленности от Земли является более сложным. Abell 3192 первоначально было описано в обновленном в 1989 году каталоге скоплений галактик Abell. Тогда считалось, что Abell 3192 представляет собой единое скопление галактик, сосредоточенное на одном расстоянии. Однако дальнейшие исследования выявили нечто удивительное: масса скопления, казалось, была наиболее плотной в двух различных точках, а не в одной. Впоследствии было доказано, что первоначальное скопление Abell на самом деле состоит из двух независимых скоплений галактик: группы на переднем плане, расположенной примерно в 2,3 миллиарда световых лет от Земли, и второй группы, расположенной на большем расстоянии, примерно в 5,4 миллиарда световых лет от нашей планеты. Более отдаленное скопление галактик, включенное в обзор Massive Cluster как MCS J0358.8-2955, занимает центральное место на этом снимке.

 Считается, что массы двух групп галактик эквивалентны примерно 30 триллионам и 120 триллионам масс Солнца соответственно.

«Хаббл» увидел расширение остатка сверхновой

Хотя обреченная звезда взорвалась около 20 000 лет назад, ее остатки продолжают мчаться в космосе с головокружительной скоростью — и космический телескоп НАСА "Хаббл" заснял это действие. Туманность Петля Лебедя, имеет форму пузыря диаметром около 120 световых лет. Расстояние до его центра составляет примерно 2600 световых лет. Астрономы использовали телескоп "Хаббл", чтобы увеличить очень маленький фрагмент переднего края этого расширяющегося пузыря сверхновой, где взрывная волна от сверхновой врезается в окружающий материал в космосе. Снимки "Хаббла", сделанные с 2001 по 2020 год, ясно демонстрируют, как ударный фронт остатка расширялся с течением времени. Ученые использовали четкие изображения для определения его скорости. Астрономы обнаружили, что за последние 20 лет он нисколько не замедлился и несется в межзвездное пространство со скоростью более 800 километров в час. Хотя это кажется невероятно быстрым, на самом деле это слишком медленно для скорости ударной волны сверхновой. Исследователи смогли собрать "фильм" из снимков "Хаббла", чтобы крупным планом увидеть, как разорванная в клочья звезда врезается в межзвездное пространство. При очень близком рассмотрении участка светящихся водородных нитей длиной почти в два световых года видно, что сбоку они выглядят как сморщенный лист. "Вы видите рябь на листе, который виден сбоку, поэтому он выглядит как скрученные ленты света", - сказал Уильям Блэр из Университета Джона Хопкинса, Балтимор, штат Мэриленд. - "Эти колебания возникают, когда ударная волна сталкивается с более или менее плотным материалом в межзвездной среде".

Блэр объяснил, что ударная волна движется наружу от места взрыва, а затем начинает сталкиваться с межзвездной средой, разреженными областями газа и пыли в межзвездном пространстве. Это переходная фаза расширения пузыря сверхновой, когда невидимый нейтральный водород нагревается при прохождении ударной волны.

Затем газ начинает светиться, поскольку электроны возбуждаются до более высоких энергетических состояний и испускают фотоны, когда каскадом возвращаются в низкоэнергетические состояния. Далее за фронтом ударной волны ионизированные атомы кислорода начинают охлаждаться, испуская характерное свечение, показанное синим цветом.

«Хаббл» запечатлел скопление галактик Abell 3322

Массивное скопление Abell 3322 изображено на снимке, полученном космическим телескопом НАСА/ЕКА "Хаббл". В центре фотографии находится галактика 2MASX J05101744-4519179. Abell 3322 - это далекое скопление галактик, которое обладает высокой яркостью в рентгеновском диапазоне длин волн. Оно расположено в созвездии Живописца, примерно в 2,6 миллиардах световых лет от Земли. Наблюдение за подобными скоплениями галактик может продвинуть наше понимание эволюции и взаимодействий темной и светящейся материи в скоплениях галактик, а также выявить мощные гравитационные "телескопы", которые увеличивают удаленные объекты с помощью гравитационного линзирования. Знание местоположения этих линз обеспечит возможность будущих наблюдений как с помощью "Хаббла", так и с помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб" NASA / ESA /CSA. Два прибора "Хаббла" объединили усилия для создания этого изображения: "Широкоугольная камера 3" и "Усовершенствованная камера для съемок". Оба прибора обеспечивают превосходное качество изображения. Они дают изображения широких областей ночного неба, но просматривают несколько разные части спектра.

 "Широкоугольная камера 3" охватывает спектр от ультрафиолетового до видимого света и ближнего инфракрасного диапазона. "Усовершенствованная камера для съемок" была оптимизирована для наблюдений в видимом свете.

«Хаббл» сделал снимок галактического монстра

Космический телескоп НАСА/ЕКА "Хаббл" запечатлел формирующегося монстра во время наблюдения исключительного скопления галактик eMACS J1353.7+4329, которое находится примерно в восьми миллиардах световых лет от Земли в созвездии Гончих псов. Эта совокупность, по меньшей мере, двух скоплений галактик находится в процессе слияния, образуя единое гигантское скопление, действующее как гравитационная линза. Гравитационное линзирование позволяет астрономам наблюдать объекты, которые в противном случае были бы слишком слабыми и слишком далекими, чтобы их можно было обнаружить. Оно также может искажать изображения фоновых галактик, превращая их в полосы света. Первые признаки гравитационного линзирования уже видны на этом изображении в виде ярких дуг, которые смешиваются со скоплением галактик в eMACS J1353.7+4329. Снимок был получен в рамках проекта наблюдений под названием Monsters in the Making, который использовал приборы "Хаббла" для наблюдения пяти исключительных скоплений галактик на нескольких длинах волн. Эти многоволновые наблюдения стали возможны благодаря камерам "Хаббла". Астрономы, проводящие эти наблюдения, надеются заложить основу для будущих исследований огромных гравитационных линз с помощью телескопов следующего поколения, таких как космический телескоп "Джеймс Уэбб".

Финальная проверка золотых зеркал «Джеймса Уэбба»

С 1990 года в космосе работает телескоп «Хаббл», уже давно исчерпавший свой ресурс. Первоначально планировалось, что в 2014 году его сменит телескоп «Джеймс Уэбб», но построить новый аппарат в срок не удалось. И хотя «Хаббл» до сих пор обогащает науку важными данными – телескоп нового поколения сможет работать лучше. Одно из главных отличий телескопа «Уэбб» от «Хаббла» и других предшественников – это размер зеркала. Для того, чтобы измерять свет от самых далеких галактик, оно должно быть не менее 6,5 метров, но в этом случае его масса была бы слишком большой и, кроме того, обсерватория бы не поместилась в ракету-носитель. Специалистам NASA требовалось найти уникальное решение, позволяющее отправить в космос легкое и одновременно гигантское зеркало. В результате оно было собрано из сегментов, которым предстоит развернуться в космосе. Соединённые вместе сегменты образуют единое зеркало из бериллия, покрытого золотой пленкой. 11 мая в Центре космических полетов Годдарда было проведено испытание по развертыванию зеркала. Оно завершилось успехом, продемонстрировав, что обсерватория способна повторить этот маневр в космосе. Теперь телескоп готов к запуску, который состоится в конце 2021 года.

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.

"Хаббл" сделал снимок галактики с ярким "сердцем"

Ученые с помощью телескопа "Хаббл" получили снимок галактики NGC 5033, которая располагается на расстоянии 40 миллионов световых лет от Земли в созвездии Гончих псов. Как сообщается на сайте телескопа, размерами галактика напоминает Млечный Путь и простирается на 100 тысяч световых лет в поперечнике. Ученым удалось узнать, что в этой галактике до сих пор продолжается процесс звездообразования. На это указывает наличие спиралей, которые покрыты синим цветом. Звезды, которые уже давно образовались имеют красный цвет.Вместе с тем, NGC 5033 отличает от нашей галактики отсутствие центральной перемычки. Вместо этого в центре галактики располагается активное галактическое ядро со сверхмассивной черной дырой. Наличие подобного ядра позволяет классифицировать NGC 5033 как сейфертовскую галактику. Как подчеркивают исследователи, сверхмассивная черная дыра в центре галактики поглощает вещество, которое приближается к ней, и излучает на разной длине волны.

Необычная карликовая галактика-кандидат с активным звездообразованием

Европейские астрономы провели исследование карликовой галактики-кандидата с активным звездообразованием, расположенной в гало галактики NGC 4634. Это новое исследование раскрывает подробности о природе и происхождении этого необычного объекта. Расположенная на расстоянии примерно 62,3 миллиона световых лет от Земли, спиральная галактика NGC 4634 является членом скопления галактик Девы. Она имеет динамическую массу порядка 27 миллиардов масс Солнца и демонстрирует высокую звездообразовательную активность. В 2008 г. астрономами в гало галактики NGC 4634 была обнаружена карликовая галактика-кандидат, находящаяся на расстоянии примерно 4600 световых лет от средней плоскости галактики. Первичные наблюдения этого объекта показали, что он может оказаться богатой газом карликовой галактикой неправильной формы с активным звездообразованием, которая была сформирована по механизму приливного разрыва. Однако для определения истинной природы этой галактики-кандидата требовались дополнительные наблюдения.

В новом исследовании группа астрономов под руководством Елены Штейн (Yelena Stein) из Страбургской обсерватории, Франция, подробно изучила этот необычный объект, расположенный в гало галактики NGC 4634. Исследование базируется на спектроскопических данных, собранных при помощи большого числа наземных и космических обсерваторий, включая космический телескоп Hubble («Хаббл»).

Анализ собранных данных показал, что диаметр карликовой галактики составляет примерно 1800 световых лет и подтвердил ее высокую звездообразовательную активность. Исследователи обнаружили высокое содержание кислорода в этой карликовой галактике, и это может указывать на то, что карликовая галактика сформировалась из того же материала, что и галактика NGC 4634, или по крайней мере настолько же обогащена химически, отмечают Штейн и ее команда.

Кроме того, это исследование выявило равенство гелиоцентрических скоростей карликовой галактики и ее родительской галактики, что указывает на то, что эти объекты связаны гравитационно.

Согласно исследователям, наиболее логичной версией происхождения этой карликовой галактики представляется приливный разрыв, в ходе которого карликовая галактика формируется из облака материала галактики NGC 4634. Однако для подтверждения галактической природы этого объекта все же требуются дополнительные наблюдения, указывают авторы.

"Хаббл" сфотографировал "космический глаз", сложенный из сотен галактик

Орбитальная обсерватория "Хаббл" получила фотографии причудливого "космического глаза", чей зрачок и радужная оболочка сложены из нескольких скоплений галактик, чей свет был искажен гравитационными полями, сообщает сайт космического телескопа. В соответствии с предсказаниями теории относительности Эйнштейна, любое скопление темной или видимой материи большой массы взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. За последние годы астрономы нашли тысячи подобных структур при наблюдениях за крупными галактиками и их скоплениями. Сам Эйнштейн, что интересно, считал, что подобные искривления, возникающие в результате взаимодействия гравитационного поля звезд и света других светил или галактик, будут слишком маленькими и незаметными для глаза человека или телескопов. Сегодня астрономы пользуются подобными феноменами, которые часто называют "крестами" или "линзами Эйнштейна", для наблюдений за самыми далекими и древними звездами Вселенной.

Группа галактик, получившее имя SDSSJ0146-0929, является одним из самых заметных примеров того, что великий физик мог ошибаться. Ее центральная часть, яркий зрачок, представляет собой крупное скопление галактик, которое расположено в нескольких миллиардах световых лет от Земли.

Яркая "радужная оболочка", окружающая центральное скопление, представляет собой изображение одной и той же галактики, расположенной непосредственно за SDSSJ0146-0929 и удаленной от Земли на еще большее расстояние. Притяжение, вырабатываемое "зрачком" этой космической структуры, настолько велико, что оно искривляет свет этого скопления звезд и заставляет его образовать яркий светящийся ореол на некотором расстоянии от себя.

Изучение и сравнение "копий" данной галактики, как отмечают астрономы, поможет вычислить точное расстояние до нее и понять, как выглядела Вселенная в далеком прошлом и работала ли она по тем же законам, что и сегодня.

"Хаббл" сделал снимок космических "светлячков"

Ученые с помощью телескопа "Хаббл" получили снимок галактического кластера Abell 2163. Снимок был опубликован на сайте телескопа. Исследователи отмечают, что на снимке галактики светятся, словно светлячки. Галактическое скопление входит в каталог Abell, который насчитывает около четырех тысяч кластеров. Abell 2163 хорошо изучен, потому что материал, расположенный у его ядра (его внутрикластерная среда), обладает исключительными свойствами, в том числе большим и ярким радиогало и необычайно высокими температурами и рентгеновской светимостью. Это самый горячий кластер в каталоге. Наблюдение за массивными кластерами, такими как Abell 2163, может способствовать изучению темной материи, а также позволяет заглядывать еще дальше в космос благодаря эффекту гравитационного линзирования.

Кластер располагается на расстоянии трех миллиардов световых лет от Земли

В представлении современной астрономии галактики являются строительными «кирпичиками» для скопления и сверхскоплений галактик, которые в больших масштабах образуют «листы» и «нити» с большими областями пустого пространства между ними, называемыми войдами. Эти структуры чем-то напоминают губку. Наша Галактика, Млечный Путь, входит в скопление Девы, которое насчитывает 1000-2000 галактик.

В окрестностях Солнца обнаружены неизвестные старые звезды

Астрономы обнаружили на небольшом удалении от Солнца несколько прежде незамеченных старых и тусклых звезд, в том числе, две двойные системы. О своем открытии исследователи сообщили в The Astronomical Journal. В ходе исследования ученые оценили количество звезд-субкарликов (более тусклых, чем звезды главной последовательности, но способных "жить" дольше) в пределах 200 тысяч световых лет от Солнечной системы. Наблюдения велись с помощью 0,9-метрового телескопа расположенной в Чили Межамериканской обсерватории Серро-Тололо. Астрометрические измерения позволили точно измерять положения и мельчайшие колебания звезд, вызванные наличием у них слишком тусклого и потому невидимого соседа. Эта работа заметно пополнила список известных субкарликов в выбранном объеме пространства, увеличив их число примерно на четверть. Исследователям удалось обнаружить, в том числе, две двойные системы. "Редкость, чтобы у стариков были компаньоны, они любят жить самостоятельно. Поэтому мы использовали космический телескоп "Хаббл" и наблюдали обе звезды в одной из пар, измерили расстояние между ними и установили массы", - заявил ведущий автор исследования Вэйчунь Жао.

Кроме того, ученые установили, что субкарлики двигаются со скоростью около 200 километров в секунду.

"Космическая змея" раскрыла тайны рождения первых звезд

Наблюдения за необычной галактикой, ставшей похожей на гигантскую "змею" в результате ее искривления гравитационной линзой, помогли астрономам узнать, как формировались одни из первых звезд в юной Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. "Мы давно предполагали, что гигантские скопления газа длиной в тысячи световых лет, где рождались первые звезды Вселенной, на самом деле состояли из множества мелких и не связанных между собой "звездных яслей". Нам невероятно повезло, что мы смогли подтвердить эти предположения при помощи снимков, полученных благодаря "космической змее", — рассказывает Валентина Тамбурелло (Valentina Tamburello) из университета Цюриха (Швейцария). Считается, что любое скопление материи большой массы, в том числе и темной, взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. Такой эффект ученые называют гравитационным линзированием. В некоторых случаях искривление пространства помогает астрономам увидеть сверхдалекие объекты – первые галактики Вселенной и их ядра-квазары — которые были бы недоступны для наблюдения с Земли без гравитационного "увеличения".

Если два квазара, галактики или других объекта расположены друг за другом для наблюдателей на Земле, возникает интересная вещь – свет более далекого объекта расщепится при прохождении через гравитационную линзу первого. Из-за этого мы увидим не два, а пять ярких точек, четыре из которых будут световыми "копиями" более далекого объекта.

Подобная структура часто называется "Эйнштейновским крестом" из-за того, что ее существование предсказывается теорией относительности. Что самое важное, эта же теория говорит, что каждая копия объекта будет представлять собой "фотографию" квазара, галактики или сверхновой в разные периоды их жизни из-за того, что их свет тратил разное количество времени на выход из гравитационной линзы.

Одним из самых ярких примеров подобных линз является скопление галактик MACSJ1206 в созвездии Девы, больше известное среди астрономов под названием "космическая змея". Оно получило такое имя из-за того, что притяжение этой группы "звездных мегаполисов" искривляет свет еще более далекой галактики таким образом, что она превратилась в полоску света, похожую на гигантскую змею.

Ее "зеркальные" отражения, как заметили Тамбурелло и ее коллеги, имеют нормальную, неискаженную форму, что позволило ученым использовать эту "змею" для изучения того, как устроены звездные ясли в древней галактике, и проверить популярные сегодня теории о том, что пыль и газ вели себя в "юной" Вселенной совсем не так, как сегодня.

Дело в том, что снимки других гравитационных линз, полученные при помощи "Хаббла", показали, что подобные галактики состоят из нескольких гигантских "звездных яслей" шириной в тысячи световых лет и массой в миллиарды Солнц, внутри которых формируются причудливые гигантские звезды, почти полностью состоящие из чистого водорода. Ни подобные скопления газа, ни такие светила не существуют сегодня в принципе, что заставило многих космологов считать, что в ранней Вселенной могли господствовать совсем другие условия, чем сейчас.

Как показали наблюдения за "копиями" увеличенной галактики, на самом деле это не совсем так – гигантские облака газа, найденные "Хабблом", на самом деле представляют собой десятки крупных "звездных яслей" длиной в 60-90 световых лет, расположенных близко друг к другу. Их масса гораздо скромнее – они тяжелее Солнца лишь в десятки миллионов, а не в миллиарды раз.

Как признают исследователи, это также трудно объяснить при помощи современных теорий эволюции галактик, но они тоже могут быть разделены на множество мелких объектов, которые мы пока не видим. С другой стороны, это никак не объясняет того, почему внутри этих скоплений наблюдается запредельно высокая плотность и скорость формирования звезд.

Новое поколение наземных телескопов, таких как европейский E-ELT и скандальный американский TMT, как надеются Тамбурелло и ее коллеги, поможет проверить это предположение и полностью раскрыть загадку того, почему в этих галактиках новые светила формировались в сотни и тысячи раз быстрее, чем рождаются звезды в Млечном Пути сегодня.

«Хаббл» наблюдает световое эхо вокруг сверхновой

Свет, идущий со стороны взрыва сверхновой, многократно отражается от гигантского пылевого облака, расположенного в межзвездном пространстве. Эта сверхновая под названием SN 2014J вспыхнула на правом краю галактики M82, и она отмечена крестиком на представленном снимке. Эта сверхновая была открыта 21 января 2014 г. Изображения на врезках, расположенных вдоль верхнего края снимка, демонстрируют расширяющуюся оболочку света, идущего от звездного взрыва через межзвездное пространство, которая носит название «светового эха». Первые из этих снимков были сделаны примерно через 10 месяцев после взрыва, а последние – почти через 2 года (с 6 ноября 2014 г. по 12 октября 2016 г.). Свет отражается от гигантского облака пыли, простирающегося на расстояние от 300 до 1600 световых лет, отсчитывая от местонахождения сверхновой. Сверхновая SN 2014J была отнесена к типу Ia и является ближайшим к нам взрывом такого рода более чем за четыре последних десятилетия.

Сверхновые типа Ia происходят в двойных системах, состоящих из «сгоревшего» белого карлика и звезды-компаньона. Белый карлик взрывается в результате перетекания на него слишком большого количества материи со стороны звезды-компаньона.

Этот снимок галактики M82 обнаруживает яркий голубой диск, «паутину» из клочковатых облаков и выглядящие словно языки горящего пламени струи водорода, выступающие из центральных областей галактики.

Этот снимок галактики М82 был сделан в 2006 г. при помощи камеры Advanced Camera for Surveys космического телескопа Hubble («Хаббл»). Снимки светового эха также были сделаны при помощи камеры Advanced Camera for Surveys.

Астрономы изучают структуру экстремально массивного скопления галактик

Новые наблюдения, проведенные международной командой астрономов, дают важную информацию об экстремально массивном скоплении галактик под названием PLCK G287.0+32.9. Эти результаты помогают глубже понять структуру этого скопления и распределение массы в нем. Скопление галактик PLCK G287.0+32.9 было впервые обнаружено при помощи спутника Planck («Планк») Европейского космического агентства в 2011 г. Первые наблюдения показали, что оно представляет собой экстремально массивное скопление галактик, лежащее на красном смещении 0,39 и имеющее массу примерно в 1,57 квадриллиона (1570 триллионов) солнечных масс. Последующие наблюдения обнаружили у скопления галактик PLCK G287.0+32.9 пару гигантских радиореликтов. Радиореликты представляют собой рассеянные, вытянутые источники радиосигналов синхротронного происхождения. Они наблюдаются в форме зрелищных одиночных или двойных симметричных дуг на периферии скоплений галактик. 

Считается, что эти источники формируются в результате ускорения и повторного ускорения вещества в ударных волнах, возникающих при столкновениях. Поэтому в случае скопления галактик PLCK G287.0+32.9 радиореликты позволяют подтвердить, что это скопление находится в процессе формирования из нескольких более мелких объединяющихся скоплений галактик.

Однако асимметрия радиореликтов скопления PLCK G287.0+32.9 указывает на сложную конфигурацию слияния. Для выяснения деталей этой конфигурации в новом исследовании астрономы во главе с Кайлом Финнером (Kyle Finner) из Университета Йонсей, Республика Корея, провели анализ распределения темной материи в скоплении галактик PLCK G287.0+32.9 при помощи метода слабого линзирования (weak-lensing analysis), используя для наблюдений 8,2-метровый телескоп «Субару», расположенный на Гавайях, и космический телескоп Hubble («Хаббл») НАСА.

В результате наблюдений Финнер и коллеги получили данные, позволившие скорректировать в сторону увеличения оценку массы этого скопления, которая по этим данным составила 2,04 квадриллиона солнечных масс. Структура скопления галактик PLCK G287.0+32.9 включает основное скопление галактик и соединяющиеся с ним три субструктуры, на которые приходится примерно 10 процентов массы. Пятая наблюдаемая в скоплении PLCK G287.0+32.9 субструктура является намного менее массивной, по сравнению с остальными, и не может быть рассмотрена как полноценное скопление галактик, указывают авторы.

Исследователи надеются, что в будущем космический телескоп Hubble позволит получить новые, еще более подробные сведения о структуре скопления галактик PLCK G287.0+32.9.

Искусственный интеллект обнаруживает 56 новых гравитационных линз-кандидатов

Международная группа астрономов разработала метод, позволяющий обнаружить гравитационные линзы в гигантских наборах наблюдательных данных. Этот метод базируется на том же самом алгоритме искусственного интеллекта, который Google, Facebook и Tesla используют в последние годы. Когда одна галактика лежит позади другой галактики, мы иногда можем наблюдать скрытую от наблюдений галактику в виде реплик, окружающих галактику, расположенную на переднем плане. Это явление носит название гравитационного линзирования, поскольку оно проистекает из Общей теории относительности Эйнштейна, которая говорит, что масса способна искажать траекторию движущегося света. Астрономы производят поиски гравитационных линз, поскольку эти объекты помогают глубже понять природу темной материи. «Охота» за гравитационными линзами подчас требует большого терпения. Астрономы должны пересмотреть тысячи снимков. Помощь в этом деле оказывают астрономы-любители всего мира. Однако в последнее время новые телескопы, наблюдающие обширные участки неба, стали получать все больше снимков, и пересмотреть все эти изображения вручную, даже пользуясь помощью добровольцев, стало довольно сложно.

Для решения этой проблемы в новом исследовании ученые во главе с Карло Энрико Петрилло (Carlo Enrico Petrillo) из Гронингенского университета, Нидерланды, воспользовались алгоритмом машинного интеллекта, называемым «сверточными нейронными сетями» (convolutional neural network). При помощи этого алгоритма в большом наборе наблюдательных данных, полученных при помощи обзора неба Kilo-Degree Survey, была обнаружена 761 гравитационная линза-кандидат. После дополнительного визуального контроля этого набора гравитационных линз-кандидатов астрономы смогли сократить его до 56 объектов. Эти 56 новых линз все еще ждут подтверждения при помощи космической обсерватории НАСА Hubble («Хаббл»).

Алгоритм сверточных нейронных сетей использовался ранее компаниями Google иFacebook для распознавания изображений на фотографиях, а компанией Tesla – при создании беспилотных автомобилей.

В будущем Петрилло и его коллеги планируют усовершенствовать свой алгоритм, чтобы в конечном счете полностью исключить необходимость этапа визуального отбора, требующего участия человека.