Сколько у NASA космических телескопов ?

В настоящее время NASA располагает несколькими космическими телескопами, изучающими Вселенную:

• Kосмический телескоп Hubble
• Космический телескоп Кеплер
• Космический телескоп Спитцер
• Cпутник для исследования транзитных экзопланет (TESS)
• Рентгеновская обсерватория Чандра
• Космический гамма-телескоп Ферми
• NuSTAR (ядерный спектроскопический телескоп)
• Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд на Международной космической станции
• и космический телескоп Джеймса Уэбба

Охотники за планетами Nasa

Наблюдение с Земли и с орбиты

Самые первые планеты, обнаруженные вокруг других звезд, были дикими, экстремальными мирами. Некоторые из них вращались вокруг вращающегося звёздного трупа — ядра взорвавшейся звезды, называемого пульсаром, и регулярно подвергались импульсам радиации. Другой, палящий газовый гигант весом примерно вдвое меньше нашей планеты Юпитер, так крепко обнимал свою звезду, что год, проведенный вокруг звезды, занимал всего четыре дня.

Однако их экстремальный характер также облегчил их поиск с помощью технологий ранней охоты за планетами 1980-х и 90-х годов. Наземные обсерватории взяли бразды правления в свои руки, обеспечив исторический первый всплеск открытий экзопланет. Технологии становились все лучше, и количество планет исчислялось сотнями. Однако плотная атмосфера Земли и ее пульсирующие помехи не позволяли даже лучшим наземным телескопам видеть более четко.

Подняв наши телескопы над завесой земной атмосферы, мы увидели ослепительную Вселенную во всем световом спектре. Это также расширило наши возможности в поиске планет вокруг других звезд. Сейчас мы насчитываем тысячи подтвержденных далеких миров - экзопланет, многие из которых размером примерно с Землю и вращаются в "пригодных для жизни зонах" своих звезд. Следующее поколение космических телескопов откроет новые окна в поисках жизни, когда мы заглянем в атмосферы этих планет и попробуем их небо на вкус.

Наследие света: Хаббл

Космический телескоп NASA "Хаббл". Фотография была сделана во время пятой миссии по обслуживанию обсерватории в 2009 году. Высота над Землёй почти 600 км.

Телескоп Nasa "Hubble", отметивший в 2020 году свое 30-летие на орбите, был пионером в поиске планет вокруг других звезд; "Хаббл" даже использовался для составления одних из самых ранних профилей атмосфер экзопланет.

Обсерватория Хаббл — это первый крупный оптический телескоп, размещенный в космосе. Хаббл имеет беспрепятственный вид на Вселенную. Ученые использовали "Хаббл" для наблюдения за самыми далекими звездами и галактиками, а также за планетами нашей Солнечной системы.

Кеплер и К2

Другой исследователь космоса, космический телескоп NASA "Кеплер", вошёл в историю благодаря открытию тысяч экзопланет, обнаружив крошечные провалы в звездном свете, когда планеты пересекали лица своих звезд. В ходе своей первой миссии, с 2009 по 2013 год, "Кеплер" наблюдал за более чем 150 000 звезд, отслеживая крошечные провалы в звездном свете, когда планеты пересекались с их звездами.

Телескоп Кеплер, NASA

Первая миссия завершилась в 2013 году, когда из-за технических проблем космический аппарат потерял большую часть своей способности наведения. В 2014 году началась вторая миссия, получившая название K2, и, несмотря на снижение способности к наведению, аппарат продолжил открывать экзопланеты. Кеплеру, выведенному из эксплуатации в 2018 году, по-прежнему приписывают открытие наибольшего количества экзопланет среди всех миссий, существовавших до сих пор, — более 2600. Исследователи всё ещё находят планеты в данных "Кеплера" и будут продолжать это делать в течение многих лет. Буквально недавно опубликовали данные о том, что Кеплер обнаружил планету, очень близко похожую на наш Юпитер на расстоянии в 17 000 световых лет! Наблюдения за планетой велись аж с 2016 года.

Спитцер (Spitzer)

Spitzer исследовал космос в инфракрасной части спектра, получая изображения новорождённых звёзд, расположенных внутри густых облаков пыли, а также миллионы других снимков. Космический телескоп был снят с эксплуатации в 2020 году, хотя, как и "Кеплер", собранные им данные будут использоваться учёными ещё долгие годы, что, вероятно, приведет к непрерывному потоку открытий.

Изображение звездообразующего региона Ро Офиучи, полученное космическим телескопом Спитцер в 2008 году.

Один из четырёх членов команды космических телескопов NASA , известной, как Великая Обсерватория NASA, которую он разделяет с Хабблом, Чандрой и обсерваторией гамма-лучей Комптона, Спитцер внёс мощный вклад в поиск экзопланет и анализ их атмосфер. Среди его наиболее известных работ — обнаружение семи планет размером примерно с Землю, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1; Spitzer смог определить массу и плотность этих миров. Его 16-летний период наблюдений завершился в январе 2020 года.

Cпутник для исследования транзитных экзопланет (TESS)

TESS - это следующий шаг в поиске планет за пределами нашей Солнечной системы, включая те, на которых может существовать жизнь. Миссия призвана найти экзопланеты, которые периодически блокируют часть света от своих звезд-хозяев, эти события называются транзитами. Для поиска транзитных экзопланет TESS исследует 200 000 самых ярких звезд вблизи Солнца. На сегодняшний день, он уже обнаружил больше 2 200 экзопланет.

Спутник для исследования транзитных экзопланет (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) продолжил начатое "Кеплером" и K2, снова проведя грандиозное исследование неба. Но если "Кеплер" в некотором смысле бурил небеса по ядрам, делая глубокие, проникающие взгляды на небольшие участки, то звёздные картины TESS нарисованы широкими мазками.

TESS проводит почти полное исследование звездного пространства, состоящее из последовательных сегментов: сначала купол звёзд, который будет виден из Южного полушария, затем из Северного. Его задача — найти планеты вокруг более ярких и близких звёзд, опять же, путем поиска теней: невероятно крошечного вычитания света от звезды, когда планета проходит перед ней.

Во время 4-летней основной миссии "Кеплер" проводил статистическое исследование транзитов, чтобы определить частоту планет земного размера вокруг других звёзд. Кеплер" обнаружил тысячи экзопланет, вращающихся вокруг звезд в поле зрения площадью 115 квадратных градусов, что покрывало около 0,25 процента неба. Хотя "Кеплер" сделал революционный вывод о том, что планеты размером от Земли до Нептуна встречаются довольно часто, основная масса звёзд в поле зрения "Кеплера" находится на расстоянии от сотен до тысяч световых лет, что затрудняет проведение наземных наблюдений за многими системами.

TESS предназначен для обследования более 85% неба (площадь неба в 400 раз больше, чем у Kepler) с целью поиска планет вокруг близких звёзд (в пределах около 200 световых лет). Звезды TESS, как правило, в 30-100 раз ярче, чем те, которые наблюдал "Кеплер", поэтому планеты, обнаруженные вокруг этих звёзд, гораздо легче охарактеризовать с помощью последующих наблюдений, что позволит уточнить массу, размеры, плотность и атмосферные свойства планет.

Одинокий спутник TESS на эллиптической орбите вокруг Земли

Рентгеновская обсерватория Чандра (Chandra X-ray Observatory)

Рентгеновская обсерватория NASA "Чандра" — это телескоп, специально разработанный для обнаружения рентгеновского излучения из очень горячих областей Вселенной, таких как взорвавшиеся звезды, скопления галактик и материя вокруг черных дыр. Поскольку рентгеновские лучи поглощаются атмосферой Земли, "Чандра" должна вращаться над ней на высоте до 139 000 км в космосе. В Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже, штат Массачусетс, находится Центр рентгеновского излучения "Чандра", который управляет спутником, обрабатывает данные и передает их учёным всего мира для анализа. Центр поддерживает обширный общественный веб-сайт о научных результатах и образовательную программу.

Обсерватория Чандра. Расстояние до Земли 139 000 км.

Рентгеновская обсерватория NASA "Чандра", которая была запущена и развернута космическим челноком "Колумбия" 23 июля 1999 года, является самой сложной рентгеновской обсерваторией, построенной на сегодняшний день.

Чандра" предназначена для наблюдения рентгеновского излучения из высокоэнергетических областей Вселенной, таких как остатки взорвавшихся звезд.

Космический гамма-телескоп Ферми

Гамма-лучевой космический телескоп Ферми — это мощная космическая обсерватория, которая регистрирует гамма-лучи, самую энергичную форму света. Fermi позволяет учёным решать вопросы по широкому спектру тем: от дробления звездных остатков, таких как пульсары, и происхождения высокоэнергетических заряженных частиц, называемых космическими лучами, до звездных взрывов, называемых гамма-всплесками, галактик, питаемых сверхмассивными черными дырами, и поисков доказательств новой физики.

Гамма-телескоп Ферми. Высота над Землёй в апогее около 550 км

Ферми наблюдает свет с энергией, в тысячи и сотни миллиардов раз превышающей ту, которую могут обнаружить наши глаза. Энергия света, который мы можем видеть, составляет от 2 до 3 электронвольт. Ферми наблюдает свет в диапазоне энергий от 8 000 электрон-вольт (8 кэВ) до более чем 300 миллиардов электрон-вольт (300 ГэВ). В результате небо в гамма-излучении выглядит совершенно иначе, чем то, которое мы видим ночью.

Это представление показывает все небо при энергии более 1 ГэВ на основе 12-летних данных, полученных с помощью Большого телескопа Ферми. Более светлые цвета указывают на более яркие источники гамма-излучения. Наиболее заметной особенностью является яркое, диффузное свечение, проходящее по центру карты, которое обозначает центральную плоскость нашей галактики Млечный Путь. Гамма-излучение здесь в основном образуется, когда энергичные частицы, ускоренные ударными волнами остатков сверхновых, сталкиваются с атомами газа и даже света между звездами. Многие из звездоподобных объектов над и под плоскостью Млечного Пути — это далёкие галактики, питаемые сверхмассивными чёрными дырами. Многие яркие источники вдоль плоскости — пульсары, измельчённые, размером с город, ядра взорвавшихся звёзд.

Ферми открыл более 250 гамма-пульсаров, включая первый, обнаруженный за пределами нашей галактики. Ферми показал, что гигантские вспышки от сверх-намагниченных нейтронных звёзд могут быть обнаружены в галактиках за пределами нашей галактики. Его измерения позволили установить важные ограничения для новых теорий гравитации и природы тёмной материи — загадочного вещества, которое, как кажется, связывает галактики вместе. Данные Ферми выявили новый обширный компонент нашей галактики, известный как "Пузыри Ферми" — структуру, простирающуюся на 50 000 световых лет и, как предполагают, образовавшуюся в результате выброса из чудовищной чёрной дыры в центре нашей галактики.

Рентгеновская космическая обсерватория NASA NuSTAR

Космический телесоп NuStar. Расстояние до Земли около 550 км. Два громоздких компонента разделены 10-метровой конструкцией, называемой развертываемой мачтой, или стрелой. Свет собирается на одном конце штанги и фокусируется по всей ее длине, прежде чем попасть на детекторы на другом конце

В последнее десятилетие произошёл значительный технологический прогресс в способности эффективно фокусировать жёсткое рентгеновское/мягкое гамма-излучение. Этот прорыв позволил создать приборы, которые на порядки более чувствительны по сравнению с коллиматорами и камерами с кодированной маской, которые ранее использовались для наблюдения космоса при этих энергиях. Фокусирующие приборы достигают больших коэффициентов концентрации, так что их площадь сбора значительно больше (в 1000 и более раз), чем площадь детектора, используемого для регистрации сигнала.

Малый исследовательский аппарат Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) — первый астрономический телескоп на орбите, использующий новое поколение жёсткой рентгеновской оптики и технологии твердотельных детекторов для проведения высокочувствительных наблюдений при энергиях рентгеновского излучения, значительно превышающих 10 кэВ.

Инструмент NuSTAR, фокусирующий рентгеновские лучи в диапазоне от 3 до 79 кэВ, в значительной степени основан на технологиях, разработанных для HEFT. NuSTAR начал этап детального проектирования в феврале 2008 года и был запущен на околоэкваториальную низкую околоземную орбиту чуть более 4 лет спустя, 17 мая 2013 года.

Почти 10 лет рентгеновская космическая обсерватория NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) изучает некоторые из самых высокоэнергетических объектов во Вселенной, такие как сталкивающиеся мёртвые звёзды и огромные чёрные дыры, питающиеся горячим газом. В течение всего этого времени учёным приходилось сталкиваться с просачивающимся через боковые стенки обсерватории светом, который может помешать наблюдениям, подобно тому, как внешний шум может заглушить телефонный звонок.

Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд на МKC

В 2017 году на Международную Космическую Станцию отправилась новая миссия NASA для наблюдения за одним из самых странных наблюдаемых объектов во Вселенной.

Аппарат по исследованию внутреннего состава нейтронных звёзд на МКС

Запущенный 3 июня 2017 года, аппарат Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) установлен на борту МКС. Это первая миссия, посвящённая изучению нейтронных звёзд — типа разрушившейся звезды, которая настолько плотная, что учёные не знают, как ведет себя материя глубоко внутри неё.

Нейтронные звёзды — это уникальная среда, в которой одновременно действуют все четыре фундаментальные силы природы. Они сжимают более 1,4 солнечных масс в объем размером с город, создавая самую высокую стабильную плотность из всех известных.

Вид на рентгеновский хронометр NICER без защитного покрытия

Нейтронная звезда начинает свою жизнь как звезда, масса которой примерно в 7-20 раз превышает массу нашего Солнца. Когда у звезды этого типа заканчивается топливо, она разрушается под собственным весом, дробя свое ядро и вызывая взрыв сверхновой. В результате остаётся сверхплотная сфера диаметром всего 20 километров, размером с город, но с массой, в два раза превышающей массу нашего Солнца. На Земле одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы миллиард тонн!

Если взять гору Эверест и сжать её в нечто похожее на кубик сахара, то именно о такой плотности мы и говорим Кит Гендро, главный исследователь NICER из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (James Webb)

Космический телескоп Джеймса Уэбба (James Webb)

В 2021 году люди сделали смелый шаг вперёд, запустив космический телескоп Джеймса Уэбба — самую большую и сложную космическую обсерваторию из когда-либо построенных.

Процесс раскладывания основного зеркала телескопа Джеймса Уэбба, которое покрыто бериллием с золотым напылением.

Этот гигантский космический аппарат может закрыть своим солнцезащитным экраном обычный теннисный корт.

Главное зеркало телескопа диаметром около 6,5 метра.

James Webb стартовал из Французской Гвианы 25 декабря 2021 года. На вершине солнечного щита находится самое большое первичное зеркало, когда-либо отправленное в космос — около 6,5 метров в поперечнике. Ожидается, что телескоп Уэбба, который увидит Вселенную в инфракрасном свете, станет главной обсерваторией десятилетия, изучая миллиарды лет истории Вселенной. Он сможет раскрыть детали формирования планетных систем, подобных нашей, и даже определить (по радужному спектру улавливаемого света) состав атмосфер экзопланет.

Наземные обсерватории

NASA работает с партнёрами по всей стране и по всему Миру для изучения экзопланет - как из космоса, так и с Земли.

Сотрудничество с командами наземных телескопов имеет большое значение. Когда космический телескоп TESS фиксирует признаки новой экзопланеты, наземные наблюдения могут не только подтвердить её существование, но и рассказать больше о самой планете. Измерения массы, или веса, планеты могут быть объединены с измерениями её диаметра, проведёнными TESS, что позволит определить ее плотность. Это, в свою очередь, может сказать нам, является ли она газовой планетой, как Нептун, или более плотным, каменистым миром, как наш.

К наземным телескопам, которые помогли подтвердить и охарактеризовать экзопланеты или вскоре помогут, относятся Magellan II в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, прибор NEID на телескопе WIYN в Китт-Пик, Аризона, обсерватория Кека на Мауна-Кеа, Гавайи, и телескоп Хейла в Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии, и это лишь некоторые из десятков. Они будут работать с космическими телескопами TESS и, вскоре, космическим телескопом Джеймса Вебба для получения подробной информации об атмосферах экзопланет, их составе и других важных статистических данных.

Друзья, статья получилась не маленькой, но довольно интересной и познавательной, поделитесь в комментариях о своих впечатлениях, и мыслях.

Увидимся в следующий раз!