Помимо телескопа, самым важным изобретением в области астрономии была камера. С камерой астрономам больше не приходилось полагаться на неубедительные наблюдения, которые они записывали в своих блокнотах. Вместо этого они могли потратить недели на анализ одного кадра и извлечение всех его деталей.
С тех пор астрономы запечатлели некоторые из самых невероятных объектов и явлений во Вселенной в свои линзы. Некоторые астрономические фотографии даже вошли в историю.
Раньше процесс формирования планет был известен только с помощью математических моделей и компьютерного моделирования. Затем, в 2014 году, астрономы смогли сфотографировать этот процесс более подробно, чем когда-либо прежде.
На фотографии показан протопланетный диск, который окружает новорожденную звезду - в данном случае HL Tauri - после оседания остатков вещества звезды. Вы можете заметить дискретные кольца по всему диску. Это орбиты планет, которые скоро появятся.
Самое удивительное?
Эта система формирует планеты, а возраст HL Tauri не превышает одного миллиона лет! Благодаря этой фотографии астрономы теперь считают, что планеты образуются почти сразу после рождения своей звезды.
Когда самые массивные звезды во Вселенной умирают, они взрываются. Взрыв называется сверхновой, и его можно увидеть за миллионы или миллиарды световых лет от нас. К сожалению, до 1987 года мы видели сверхновые только с таких расстояний, поэтому собранная нами информация о них была очень ограниченной.
Затем, холодной зимней ночью 87-го года, различные наблюдатели увидели свет голубого сверхгиганта, который превратился в сверхновую в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, всего в 166 000 световых лет от нас. SN 1987A, как ее окрестили, была самой близкой к Земле сверхновой со времен сверхновой Кеплера в 1604 году. Поэтому это была редкая возможность подробно изучить взрывную смерть звезды.
Большая часть того, что мы знаем о сверхновых сегодня, получено из SN 1987A. Астрономы изучили все шаги, которые приводят к такому взрыву, получили неопровержимые доказательства того, что эти взрывы создают элементы, необходимые для жизни на Земле, и даже смогли обнаружить нейтрино (частицы, похожие на электроны, но гораздо более неуловимые), созданные во время взрыва.
9 июля 1979 года зонд НАСА «Вояджер-2» пролетел мимо Юпитера и показал первые изображения с высоким разрешением Европы, одной из лун планеты. Из-за ее низкой плотности ученые знали, что на Европе много воды. Однако его расстояние от Солнца (в 5,2 раза больше Земли) заставило многих ученых поверить, что вся вода в Европе была заморожена.
Соответственно, ударные волны распространились по научному сообществу, когда «Вояджер-2» отправил обратно фотографию поверхности Европы, показывающую, что она была покрыта десятками заметных темных полос. Топографическая карта Европы идентифицировала эти полосы как массивные трещины во льду.
Подобные особенности обнаруживаются в ледяных щитах Земли, когда жидкий океан подо льдом разрывает его на части, заставляя воду течь между трещинами и замерзать. Ученые теперь считают, что под поверхностью Европы существует океан с жидкой водой глубиной в несколько миль. Что там могло плавать?
Стрелец A * - загадочный радиоисточник в центре нашего Млечного Пути. Давно выдвигалась гипотеза, что Стрелец A * - это крайняя разновидность черных дыр - сверхмассивная черная дыра.
Мы обычно думаем о черных дырах как о тех, которые остались позади, когда самые большие звезды становятся сверхновыми. Они примерно такие же массивные, как 10 Солнц. Однако сверхмассивные черные дыры в миллионы (а иногда и миллиарды) раз больше массы Солнца.
В 2002 году существование сверхмассивных черных дыр было по существу подтверждено, когда группа международных астрономов сделала невероятную фотографию звезды на орбите Стрельца A *. Это жуткий образ. Звезда выглядит так, как будто она вращается вокруг пустого участка космоса, но она движется со скоростью 5 000 километров (3100 миль) в секунду.
Картирование орбиты этой звезды позволило ученым исследовать гравитационное поле Стрельца A *, что дало почти неопровержимые доказательства того, что сверхмассивная черная дыра - единственное, чем она может быть. Эта фотография неявно подтверждает, что загадочные массовые концентрации, которые появляются в центрах других галактик, также являются сверхмассивными черными дырами.
Космический телескоп Хаббла - один из самых загруженных телескопов в мире. По этой причине было большим сюрпризом, когда в 1995 году ученые решили направить телескоп на совершенно пустой участок космоса в течение 10 дней подряд. Удивительно, но полученное изображение вовсе не было пустым.
В нем было почти 3000 галактик, и все они были слишком тусклыми, чтобы их можно было обнаружить раньше. Почти каждая светящаяся точка, которую вы видите на изображении, представляет собой галактику. Некоторые из них настолько далеки, что мы смотрим на них на 10 миллиардов лет назад и мельком видим первые стадии их формирования.
Кроме того, поскольку на изображении также появляются более близкие галактики, мы, по сути, смотрим на временную шкалу Вселенной. Глубокое поле Хаббла, как было названо фото, представляет собой крошечный участок неба. (Это примерно 1/30 размера полной Луны). Следовательно, огромное количество содержащихся в нем галактик намекает на то, насколько велика наша Вселенная.
Когда бы астрономы ни смотрели на галактику, она всегда имеет более сильное гравитационное притяжение, чем это оправдывается звездами и газом внутри галактики. Это несоответствие - одна из величайших загадок астрофизики. Но это могло быть решено существованием темной материи.
Темная материя - это гипотетическая частица, которая вообще не взаимодействует со светом, хотя многие считают, что она составляет большую часть материи во Вселенной. Вопрос о том, существует ли темная материя, все еще обсуждается, но известная фотография, сделанная в 2006 году, дает серьезные доказательства в пользу этой идеи.
Эта фотография называется Bullet Cluster, и на ней запечатлены два скопления галактик в середине столкновения. Столкновение создало уникальную установку, в которой звезды отделены от газа и пыли.
Поскольку газ и пыль составляют большую часть массы галактики, они должны проявлять самое сильное гравитационное притяжение. Однако гравитация сосредоточена вокруг звезд, а это означает, что во Вселенной все еще есть невидимый тяжеловес.
Фотография черной дыры кажется невозможной. В конце концов, черные дыры по определению излучают нулевой свет. Однако газ, попадающий в черную дыру, действительно излучает свет. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что черная дыра создаст «тень» или «силуэт» среди светящегося газа, и это можно сфотографировать.
Поскольку эта цель невероятно тусклая, теоретически для этого потребуется телескоп размером с Землю. Удивительно, но именно это и сделали ученые телескопа Event Horizon.
Они синхронизировали восемь телескопов по всему миру, чтобы имитировать один гигантский телескоп с диаметром, равным расстоянию между телескопами. После кропотливой обработки данных полученное фото сразу вошло в историю.
На снимке изображена сверхмассивная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца, которая находится в центре своей галактики M87, примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Горизонт событий (граница черной дыры) также представил себя точно так, как предсказывала теория Эйнштейна, подтверждая теорию, как никогда раньше.
Всего через 380 000 лет после большого взрыва температура и плотность Вселенной упали настолько, что первые фотоны (частицы света) разлетелись по космосу. По мере расширения Вселенной эти фотоны растягивались до более длинных волн. Сегодня мы наблюдаем их как микроволны, поэтому мы называем их космическим микроволновым фоном (CMB).
CMB был открыт в 1965 году. Но только в 1989 году был запущен спутник для проведения подробных измерений, а также для создания панорамной карты CMB. Хотя в последующие годы были созданы более подробные карты, это была первая карта, которая впервые очаровала мир. Он не только зафиксировал отпечаток большого взрыва, но и формально подтвердил теорию большого взрыва.
До 1923 года мы не были уверены, является ли Млечный Путь всей Вселенной или существуют другие галактики. Астрономы видели другие галактики, но только как неразрешимые «нечеткие» пятна, которые они списали на туманности.
Одним из таких объектов была галактика Андромеды. В октябре 1923 года знаменитый астроном Эдвин Хаббл фокусировался на Андромеде с помощью самого большого телескопа в мире того времени. Он сфотографировал галактику на стеклянной пластине (как тогда делали астрономические снимки).
После тщательного анализа он заметил, что одна звезда изменила свою яркость по сравнению с предыдущими ночами наблюдений. Их называют переменными звездами, и этот конкретный тип может использоваться для определения расстояния. Взволнованный этой находкой, Хаббл написал "VAR!" (что означает «переменная») на табличке.
Он рассчитал расстояние до Андромеды и обнаружил, что она находится далеко за пределами Млечного Пути. Так и Вселенная сильно расширилась. По нашим оценкам, в наблюдаемой Вселенной находится 100 миллиардов галактик.
Может ли гравитация изгибать свет?
Это радикальная идея, но молодой Альберт Эйнштейн был в ней уверен. Общая теория относительности Эйнштейна не просто произвела революцию в астрономии, она навсегда изменила всю область физики. Хотя Ньютон смог описать эффекты гравитации, Эйнштейн, по сути, ответил на вопрос: «Почему возникает гравитация?»
По его задумке, космос похож на батут. Если положить на него тяжелый предмет (например, Солнце), пространство искривится. Другие объекты, такие как Земля, затем вращаются по орбите, потому что они просто следуют естественной кривизне пространства.
Как бы невероятна ни была теория на бумаге, научному сообществу, конечно же, требовались доказательства. Согласно Эйнштейну, если бы вы могли доказать, что гравитация Солнца искривляла свет от звезд за Солнцем, его теория была бы проверена. Однако такой эксперимент можно было провести только во время солнечного затмения, чтобы сильные солнечные лучи не заслоняли звезды.
В мае 1919 года, через три года после публикации общей теории относительности, произошло полное солнечное затмение. По указанию Эйнштейна известный астроном Артур Эддингтон сфотографировал затмение и отметил расположение звезд за ним.
Однако звезды были не там, где должны были быть, что указывало на то, что их свет искривлялся. Эйнштейн в одночасье стал знаменитостью, а фотография была увековечена в истории.
