Телескоп JWST поможет наблюдать спутники планет внешней части Солнечной системы

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope, JWST), часто рассматриваемый в качестве преемника телескопа «Хаббл», будет запущен в 2018 г. для изучения каждого из этапов истории космоса, главным образом для наблюдений самых далеких объектов Вселенной. Этот телескоп также будет полезен при исследовании внесолнечных планетных систем, а также планет нашей собственной Солнечной системы. Сегодня команда исследователей под руководством Ласзло Кестаем, директора Астрогеологического научного центра Геологического обзора США, предложила свой план использования возможностей этого телескопа, предполагающий глубокое изучение космических окрестностей нашей планеты, в особенности спутников планет внешней части Солнечной системы и их геологию.

Команда предлагает две основные научные цели для телескопа JWST, связанные с наблюдениями этих спутников. Первая задача состоит в проведении инфракрасного обзора крупных спутников планет. Вторая цель связана с геологией и описывается как «отслеживание изменений поверхности активных спутников планет».

Телескоп JWST будет оснащен четырьмя научными инструментами: камерой Near InfraRed Camera (NIRCam), спектрографом Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec), инструментом Mid-Infrared Instrument (MIRI) и комбинированным устройством Fine Guidance Sensor/Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS).

Эти инструменты предоставляют уникальную возможность получать инфракрасные спектры высокого разрешения спутников планет в тех областях спектра, наблюдения в которых невозможно произвести с Земли. Результаты, полученные при помощи телескопа JWST, смогут дополнить наблюдения спутников Солнечной системы, проведенные при помощи миссий «Кассини» и «Вояджер».

Ученые анализируют сверхстабильные материалы для космических аппаратов

В космосе находится огромное число загадочных объектов, которые мы можем исследовать, лишь наблюдая их излучение – причем, излучение не только оптического диапазона. Для космических телескопов, таких как инфракрасная обсерватория «Гершель» Европейского космического агентства, миссия которой состоит в наблюдениях излучения в дальнем инфракрасном диапазоне, охлаждение инструментов имеет большое значение, так как эти инструменты не должны испускать мешающее наблюдениям собственное инфракрасное излучение. Зеркала таких телескопов, которые используются при температурах ниже -190 градусов Цельсия, изготовляются из специальной, сверхстабильной керамики, такой как карбид кремния. Для того чтобы точно спроектировать размеры элементов оборудования, даже при таких низких температурах, ученым требуется знать температурные коэффициенты расширения материалов.

В рамках недавно завершенного проекта, курируемого ЕКА, ученые из Национального института метрологии Германии во главе с Томасом Миддельманом измерили тепловое расширение этих керамических материалов, а также тепловое расширение монокристалла кремния в температурном интервале от -266 до 20 градусов Цельсия с высокой точностью. В значительных частях исследованного температурного интервала достигнутая измерениями ученых точность соответствовала относительному изменению длины примерно на одну миллиардную долю в расчете на каждый градус Цельсия. Эти исследования также продемонстрировали, что значения теплового расширения монокристалла кремния, ранее использовавшиеся исследователями в качестве опорных значений, должны быть скорректированы.

Результаты этого проекта представляют большую ценность для будущих космических миссий, которые уже спланированы в настоящее время, например, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб», который будет работать при температурах ниже -220 градусов Цельсия, или Космический инфракрасный телескоп для космологических и астрофизических исследований (Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics, SPICA), для которого планируются даже ещё более низкие температуры.

Обнаружен самый горячий белый карлик в нашей галактике

Астрономы из Тюбингенского и Потсдамского университетов, оба научных учреждения Германия, идентифицировали самого раскаленного белого карлика, когда-либо открытого в нашей галактике. Эта умирающая звезда, температура которой достигает 250000 градусов по Цельсию, уже вступила в фазу остывания. Кроме того, другая группа исследователей впервые наблюдала межгалактическое газовое облако, движущееся в направлении Млечного пути – это указывает на то, что галактики поглощают материю из окружающего их космического пространства, чтобы использовать её в дальнейшем для формирования новых звезд.

Звезды с относительно небольшими массами – такие, как наше Солнце – становятся экстремально горячими к концу своего жизненного цикла. Температура на поверхности Солнца достигает примерно 6000 градусов Цельсия и поддерживается примерно постоянной с самого момента рождения нашей звезды. Непосредственно перед тем, как источник ядерной энергии Солнца иссякнет примерно через 5 миллиардов лет, оно достигнет в тридцать раз более высокой температуры, то есть порядка 180000 градусов Цельсия, перед тем как начать остывать в фазе белого карлика. Компьютерное моделирование демонстрирует, что существуют даже более горячие звезды. Самая высокая температура наблюдаемой учеными умирающей звезды составляла 200000 градусов Цельсия.

В новом исследовании астрономы во главе с К. Вернером, исследуя ультрафиолетовые спектры, снятые при помощи космического телескопа «Хаббл», обнаружили звезду, устанавливающую новый рекорд самой высокой для белого карлика температуры – 250000 градусов Цельсия. Этот белый карлик под названием RX J0439.8-6809 уже вступил в фазу остывания, но максимум его температуры будет достигнут лишь через тысячу лет, когда его температура составит порядка 400000 градусов Цельсия. Звезда расположена на окраинах нашей галактики Млечный путь.

В это время другая группа исследователей во главе с П. Рихтером, проанализировав эти ультрафиолетовые спектры звезды RX J0439.8-6809 выявила в них признаки, указывающие на присутствие газа, не принадлежащего этой звезде. Дальнейшие исследования показали, что это облако газа вообще не принадлежит галактике Млечный путь, а имеет межгалактическое происхождение. Это подтверждает гипотезу о том, что галактики поглощают газ из интергалактического пространства, чтобы затем формировать из него новые звезды.

Голубая экзопланета размером с Нептун обращается вокруг красного карлика

Команда астрономов при помощи сети LCOGT обнаружила свет, рассеянный крохотными частицами (так называемое рэлеевское рассеяние) атмосферы экзопланеты размером с Нептун, совершающей транзит. Это указывает на то, что у этой планеты, находящейся от нас на расстоянии всего лишь 100 световых лет, голубое небо.

Эта планета, носящая название GJ 3470b, по размерам ближе к Земле, чем к горячим юпитерам, классу экзопланет с наиболее подробно изученными атмосферами. Астрономы под руководством Дианы Драгомир из Чикагского университета, США, в своей новой работе шли по следам другого научного коллектива, прежде обнаружившего соблазнительные намеки на присутствие рэлеевского рассеяния в атмосфере планеты GJ 3470b. Команда доктора Драгомир получила и обработала изображения транзита этой планеты, полученные из разных обсерваторий сети LCOGT (Гавайи, Техас, Чили, Австралия и ЮАР) для окончательного подтверждения факта наличия рэлеевского рассеяния в атмосфере планеты.

Этот результат имеет большое значение по нескольким причинам. Во-первых, GJ 3470b является самой небольшой по размерам планетой, для которой проведено обнаружение рэлеевского рассеяния. Также, несмотря на то, что эта планета считается покрытой облаками или дымкой, эти измерения указывают астрономам на то, что под толщей этих облаков находится водородный слой атмосферы планеты, который рассеивает голубой свет. В самом деле, небо на GJ 3470b голубое. Более того, эта планета обращается вокруг небольшой звезды (красного карлика), и это означает, что планета блокирует значительное количество света звезды при каждом транзите, облегчая астрономам транзитные наблюдения и измерения. Наконец, это измерение стало первым случаем обнаружения спектральной картины в атмосфере далекой планеты при помощи лишь небольших (1,0 и 2,0 – метровых) телескопов. Кроме того, команда дополнила свои данные наблюдениями, проведенными при помощи 1,5-метрового телескопа Койпера, расположенного в штате Аризона.

Ученые обнаружили потоки звезд вокруг Магеллановых облаков

Астрономы из Кембриджского университета, Соединенное королевство, обнаружили несколько узких потоков и рассеянных облаков звезд вокруг двух неправильных карликовых галактик, называемых Магеллановыми облаками. Из этого исследования также вытекает предположение, что одна из этих карликовых галактик, Большое Магелланово Облако, может оказаться более массивным, чем считалось ранее.

«Хотя науке давно известен газовый поток, тянущийся из этих облаков, но нами впервые был обнаружен поток из звезд», – рассказал Василий Белокуров, один из соавторов новой научной работы.

Белокуров совместно с его коллегой Сергеем Копосовым использовал обзор Dark Energy Survey (DES) для наблюдений звезд на окраинах Магеллановых облаков. Ученые пытались обнаружить подструктуры звездных гало Магеллановых облаков при помощи голубых звезд горизонтальной ветви (blue horizontal-branch stars, BHB), используемых для измерения космических расстояний. Звезды BHB класса представляют собой старые и бедные металлами звезды, основным источником энергии которых является термоядерное горение гелия, имеющие голубой цвет. Звезды класса BHB легко отличить от звезд других популяций и использовать их в качестве «линейки» для измерения расстояний до других звезд.

Просканировав большое число звезд BHB класса, астрономы обнаружили звездные гало Магеллановых облаков и их подструктуры. Каждая из этих подструктур отличается от остальных по форме, протяженности и светимости.

Открытие этих подструктур указывает на то, что галактика Большое Магелланово облако может оказаться на самом деле более массивной, чем считалось ранее. Для более точного расчета массы этой галактики исследователям потребуется провести дополнительные спектроскопические исследования обнаруженных ими потоков.