Пятнадцать великих открытий космического телескопа «Спитцер»

Космический телескоп NASA известный как «Спитцер» провел в космосе 15 лет. В честь годовщины знаменитого телескопа, NASA с удовольствием представляет 15 действительно великих открытий космического аппарата.

Запущенный на солнечную орбиту 25 августа 2003 года, “Спитцер” продолжает наблюдение за Землей, но при этом постепенно улетает все дальше от нашей планеты. “Спитцер” был последней из четырех Больших Обсерваторий НАСА, отправленных в космическое пространство. Первоначально миссия была расчитана на 2,5 года, но в итоге телескоп превзошел все ожидания ученых.

Открытие первое: первая карта погоды на экзопланете

Датчики «Спитцер» способны улавливать инфракрасный свет, который часто излучают теплые объекты, то есть улавливать тепловое излучение. Не смотря на то, что проектировщики миссии никогда не планировали использовать обсерваторию для изучения планет за пределами нашей Солнечной системы, ее инфракрасное зрение оказалось бесценным инструментом в этой области.

В мае 2009 года ученые, использовав данные “Спитцер”, создали первую в мире «карту погоды» экзопланеты — планеты, которая вращается вокруг своей звезды за пределами Солнечной системы. Эта карта погоды на экзопланете показала изменения температуры над поверхностью гигантской газовой планеты HD 189733b. Кроме того, исследование показало, что атмосферу планеты буквально разрывает шквалистый ветер. На изображении выше показано впечатление художника о данной планете.

Открытие второе: неизвестные ранее области звездообразования

Инфракрасный свет может в большинстве случаев проникать в облака газа и пыли лучше, чем видимый свет. В результате, “Спитцер” предоставил неизвестные ранее обзоры регионов, где формируются звезды. Это изображение космического телескопа показывает новорожденные звезды, выглядывающие из-под их “натального” одеяла из пыли в темном облаке Rho Ophiuchi.

Область Rho Oph представляет собой одну из самых близких звездообразующих областей к нашей Солнечной системе. Расположенная недалеко от созвездий Скорпиуса и Змееносца, туманность находится на расстоянии 410 световых лет от Земли.

Открытие третье: протокластеры

В 2011 году астрономы, использующие “Спитцер”, обнаружили очень далекую коллекцию галактик под названием COSMOS-AzTEC3. Свет этой группы галактик путешествовал более 12 миллиардов лет, чтобы в конце концов достичь Земли.

Астрономы называют такие объекты протокластерами, — области, которые в конечном итоге превращались в современные скопления галактик или группы галактик, связанных гравитацией. COSMOS-AzTEC3 был самым отдаленным протокластером, когда-либо обнаруженным в то время. Это дает исследователям более широкое представление о том, как сформировались и эволюционировали галактики на протяжении всей истории Вселенной.

Открытие четвертое: химический состав Солнечной системы

Когда 4 июля 2005 года космический корабль НАСА Deep Impact намеренно врезался в комету Tempel 1, из нее вышло облако материала, содержащего компоненты первичных составляющих нашей Солнечной системы. Объединив данные Deep Impact с наблюдениями “Спитцер”, астрономы проанализировали полученные результаты и начали идентифицировать ингредиенты, из которых в конечном итоге сформировались планеты, кометы и другие тела Солнечной системы.

Многие компоненты, идентифицированные в кометной пыли, были достаточно известны компонентами комет, такими как силикаты или песок. Но были выявлены также и неожиданные составляющие, такие как глина, карбонаты (обнаруженные в раковинах), железосодержащие соединения и газообразные углеводороды. Изучение этих элементов дает ценные сведения о формировании Солнечной системы.

Открытие пятое: самое широкое кольцо Сатурна

Не смотря на то, что у ученых уже были снимки общего плана потрясающей кольцевой системы Сатурна, на этих фотографиях не было видно самого широкого кольца планеты. Тонкая структура представляет собой диффузную коллекцию частиц, которая вращается вокруг Сатурна гораздо дальше от планеты, чем любое другое известное кольцо. Кольцо начинается примерно на расстоянии шести миллионов километров от планеты. Это примерно в 170 раз шире диаметра Сатурна и примерно в 20 раз толще диаметра планеты. Если бы мы могли видеть кольцо нашими глазами, это было бы вдвое больше, чем полная Луна в небе.

Один из самых далеких от Сатурна спутников — Феба, входит в это кольцо и, по всей видимости, является источником ее материала. Относительно небольшое количество частиц в кольце слабо отражает видимый свет, особенно на орбите Сатурна, где солнечный свет очень слаб, — это позволило данному кольцу так долго скрываться от исследователей, пока в действие не вступил «Спитцер». Телескоп смог обнаружить свечение даже холодной пыли в кольце, которая имеет температуру около минус 316 градусов по Фаренгейту или минус 193 градуса Цельсия.

Открытие шестое: buckyballs в комическом пространстве

Buckyballs представляют собой сферические молекулы углерода, которые имеют рисунок шестиугольника-пятиугольника как на поверхности футбольного мяча. Тем не менее, buckyballs названы по своему сходству с геодезическими куполами, разработанными архитектором Бакминстером Фуллером. Эти сферические молекулы относятся к классу молекул, известными как бакминстерфуллерены или фуллерены, которые используют в медицине, технике и накопителях энергии.

“Спитцер” был первым телескопом, который идентифицировал Buckyballs в космосе. Он обнаружил сферы в материале вокруг умирающей звезды или планетарной туманности, называемой Tc 1. Звезда в центре Tc 1 когда-то была похожа на наше Солнце, но по мере ее старения она отталкивала свои внешние слои, оставив после себя только плотную звезду- белого карлика. Астрономы полагают, что buckyballs были созданы в слоях углерода, которые оторвались от звезды. Последующие исследования с использованием данных “Спитцер” помогли ученым узнать больше о распространенности этих уникальных углеродных структур в природе.

Открытие седьмое: столкновения скалистых объектов 

Телескоп «Спитцер» впервые смог обнаружить доказательства столкновения двух скалистых тел далеких областях Солнечной системы. Выяснилось, что подобные столкновения были распространены в первые дни существования Солнечной системы и сыграли определенную роль в формировании планет.

В одной конкретной серии наблюдений Спитцер обнаружил извержение пыли вокруг молодой звезды, что может быть результатом столкновения двух больших астероидов. Ученые уже наблюдали за системой, когда произошло извержение и им удалось собрать данные о системе как до, так и после одного из подобных извержений пыли.

Открытие восьмое: атмосфера экзопланеты

В 2007 году Спитцер стал первым телескопом, который впервые идентифицировал молекулы в атмосферах экзопланет. Ученые использовали метод называемый спектроскопией для идентификации химических молекул на примере двух разных газовых экзопланет. Выяснилось, что планеты с кодовым названием HD 209458b и HD 189733b — это «горячие юпитеры» состоящие из газа (а не из камня), но находящиеся гораздо ближе к своему солнцу, чем газовые планеты в нашей Солнечной системе.

Изучение состава экзопланетных атмосфер было значительным шагом на пути к возможности однодневного обнаружения признаков жизни на скалистых экзопланетах. Концепция художника выше показывает, как может выглядеть один из этих горячих юпитеров.

Открытие девятое: черные дыры

Супермассивные черные дыры скрываются в ядрах большинства галактик. С помощью «Спитцер» ученые идентифицировали две из самых отдаленных сверхмассивных черных дыр, которые когда-либо были обнаружены, что позволило заглянуть в историю формирования галактик во Вселенной.

Галактические черные дыры обычно окружены структурами из пыли и газа, которые питают и поддерживают их. Эти черные дыры и окружающие их диски называются квазарами. Свет от двух квазаров, обнаруженных телескопом преодолел путь длиной в 13 миллиардов лет до того момент как достичь Земли, что означает, что они образовались менее 1 миллиарда лет после рождения Вселенной.

Открытие десятое: самая далекая планета

В 2010 году Спитцер помог ученым обнаружить одну из самых отдаленных планет из когда-либо обнаруженных на расстоянии около 13 000 световых лет от Земли. Наиболее известные ранее экзопланеты были найдены в пределах около 1000 световых лет от Земли. На приведенном выше рисунке показаны эти относительные расстояния.

Эту задачу “Спитцер” выполнил с помощью наземного телескопа и технологии охоты на планету, под названием микролинзирование. Этот подход опирается на явление, называемое гравитационным линзированием, при котором свет изгибается и увеличивается под действием силы тяжести. Когда звезда проходит перед более далекой звездой и это видно с Земли, гравитация переднего плана звезды может изгибать и увеличивать фоновый свет от звезды. Если планета вращается вокруг звезды, гравитация планеты может способствовать увеличению светового шума.

Это открытие позволило ученым понять, является ли популяция планет одинаковой во всех регионах Галактики или же она отличается от того, что наблюдается в нашей локации.

Открытие одиннадцатое: первый свет экзопланеты

“Спитцер” был первым телескопом, который непосредственно наблюдал свет планеты за пределами Солнечной системы. До этого экзопланеты наблюдались только косвенно. Это достижение положило начало новой эре в науке об экзопланетах и стало важной вехой на пути к обнаружению возможных признаков жизни на скалистых экзопланетах.

Два исследования, выпущенные в 2005 году, сообщили о прямых наблюдениях теплого инфракрасного излучения сразу от двух ранее обнаруженных «горячих Юпитеров», — планет, обозначенных как HD 209458b и TrES-r1. Горячие Юпитеры — газовые гиганты, похожие на Юпитер или Сатурн, но расположены они очень близко к своим родительским звездам. Поэтому, находясь на своих орбитах, они впитывают свет звезды и ярко сияют в инфракрасных длинах волн.

Открытие двенадцатое: обнаружение мелких астероидов

Инфракрасное зрение телескопа “Спитцер” позволяет исследовать некоторые из самых отдаленных объектов, которые когда-либо были обнаружены. Но эту космическую обсерваторию можно также использовать для изучения малых объектов, приближенных к Земле. В частности, “Спитцер” помог ученым выявить и исследовать астероиды приближающиеся к Земле (NEA). NASA контролирует эти объекты для того, чтобы убедиться, что ни один из них не находится на курсе столкновения с нашей планетой.

“Спитцер” особенно полезен для характеристики истинных размеров NEA, поскольку он обнаруживает инфракрасный свет, излучаемый непосредственно из астероидов. Для сравнения, астероиды не излучают видимый свет, а просто отражают его от Солнца; в результате видимый свет может показать, насколько рефлексивен астероид, но не показать его истинных размеров. «Спитцер” использовался для изучения многих NEA, которые имеют ширину менее 100 метров.

Открытие тринадцатое: точнейшая карта Млечного Пути

В 2013 году ученые собрали более 2 миллионов снимков телекопа “Спитцер” за 10-летний период работы аппарата и смогли создать одну из самых обширных карт галактики Млечный Путь. Данные карты были созданы во время проекта Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360 ​​(GLIMPSE360).

Просмотр Млечного Пути — тоже проблема, как как пыль блокирует видимый свет, так что целые области Галактики скрыты от зрения. Но инфракрасный свет часто проникает в пыльные области лучше видимого света и обнаруживает скрытые участки Галактики.

Исследования галактики Млечный Путь с использованием данных “Спитцер” предоставили ученым намного более подробные карты спиральной структуры Галактики и ее центрального «стержня» звезд. “Спитцер” помог обнаружить новые отдаленные участки звездообразования и показал более высокое содержание углерода в Галактике, чем считалось ранее. Карта GLIMPSE360 до сих пор является отличным пособием для астрономов.

Открытие четырнадцатое: галактики типа «взрослый ребенок»

“Спитцер” внес большой вклад в изучение некоторых из ранних звездообразующих галактик. Пусь света от этих галактик до Земли занял миллиарды лет и поэтому ученые могут видеть их в таком виде, в каком они были миллиарды лет назад. Самые отдаленные галактики, наблюдаемые телескопом, излучали свет около 13,4 миллиарда лет назад или менее 400 миллионов лет после рождения Вселенной.

Одним из самых удивительных открытий в этой области исследований было обнаружение галактик типа «взрослный ребенок», то есть тех, которые были намного больше древнее, чем предполагалось ранее. Так, ученые считают, что крупные, современные галактики формируются путем постепенного слияния менее крупных галактик. Но галактики «взрослый ребенок» показали, что огромные коллекции звезд могли собираться в скопления в уже в начале существования Вселенной.

Открытие пятнадцатое: семь потенциально обитаемых экзопланет

Именно «Спитцер» запечатлел семь планет размером с Землю на орбите звезды, известной как TRAPPIST-1. На данный момент, это самая большая партия землеподобных планет, когда-либо обнаруженная в одной системе. Эта удивительная планетная система вдохновила не только ученых, так как планеты входят в “зону обитаемости» звезды, где температура может быть подходящей для поддержания воды в жидком состоянии на поверхности планеты. Открытие представляет собой важный шаг в поиске жизни за пределами нашей Солнечной системы.

Ученые наблюдали с помощью «Спитцер» за системой TRAPPIST-1 более 500 часов для того, чтобы определить, сколько планет вращается вокруг звезды. Инфракрасное зрение телескопа идеально подходит для изучения звезды TRAPPIST-1, которая намного жарче, чем наше Солнце. Ученые заметили слабый провал в свете звезды и это позволило заметить транзит сразу семи планет. Последующие наблюдения телескопа позволили ученым узнать о размере и массе этих планет, которые могут быть использованы для сужения о том, из чего они могут состоять.

Миссия космического телескопа «Спитцер» и по сей день управляется из Центра JPL НАСА в Вашингтоне. Научные операции проводятся в Научном центре Спитцера в Пасадене, а операции космического корабля фиксируются в компании Lockheed Martin Space Systems, Литтлтон, штат Колорадо.

_{Иточник: NASA}

_{Перевод: Колупаев Дмитрий}