Найти в Дзене
Кот-ученый

Ультрафиолетовое окно во Вселенную

Астрономы, изучающие Вселенную, порой сравнивают себя с персонажами известной притчи о пяти слепцах, которых спросили, на что похож слон. Каждый из них выдал свою версию, в зависимости от того, удалось ли ему ощупать хобот, ногу, ухо, туловище или хвост. На первый взгляд эти версии никак между собой не стыковались. Но если бы эти люди не спорили друг с другом, а догадались объединить информацию, они получили бы картину куда более близкую к истине, чем та, что каждый из них имел по отдельности.

Герои притчи были слепцами, но ни для кого не секрет, что и глазам своим не стоит доверять полностью. Человеческий глаз воспринимает электромагнитное излучение в очень ограниченном диапазоне, и значительную часть того, что происходит во Вселенной, мы попросту не видим. Никакой сколь угодно мощный оптический телескоп не поможет нам в этом, потому что оптический телескоп может визуально приблизить объект, но не может заставить его излучать в нужном нам диапазоне. К счастью, кроме оптических телескопов изобретательное человечество придумало много других. На свете бывают радиотелескопы, гамма-телескопы, рентгеновские , ультрафиолетовые и инфракрасные телескопы. И каждая разновидность телескопа даёт свою, отличную от других картину мира, позволяя увидеть ранее скрытое.

Снимок карликовой галактике, сделанный в ультрафиолетовом(слева) и видимом (справа) диапазоне.
Снимок карликовой галактике, сделанный в ультрафиолетовом(слева) и видимом (справа) диапазоне.

Проблема, однако, не исчерпывается лишь созданием приборов, чувствительных к излучению нужной частоты. К получению объективной картины из космоса есть и другие препятствия. Например, мы привыкли считать, что земная атмосфера прозрачна. Но это не так. Земная атмосфера прозрачна опять-таки лишь в узких диапазонах частот. Для огромного количества пронизывающих космос лучей она также непроницаема, как кирпичная стена для видимого света. Поэтому в отдельную отрасль знания выделяют так называемую внеатмосферную астрономию, и всё больше телескопов отправляют в космос, чтобы там вести наблюдения без помех. Или по крайней мере с меньшим количеством помех, чем на Земле.

В 90-е годы XX в. российскими учёными был создан проект «Всемирной космической обсерватории — Ультрафиолет», или как её ещё называют, обсерваторию «Спектр-УФ». Ныне этот проект является частью программы строительства космических телескопов «Спектр», куда входит и проект «Радиоастрон» («Спектр-Р»).

Так будет выглядеть обсерватория "Спектр-УФ"
Так будет выглядеть обсерватория "Спектр-УФ"

Как легко догадаться из названия,космическая обсерватория «Спектр-УФ» главным образом предназначена, чтобы изучать Вселенную в ультрафиолетовом диапазоне, то есть в диапазоне, лежащем между видимым и рентгеновским излучением. Ультрафиолет почти полностью экранируется озоновым слоем атмосферы, лишь ничтожно малая его часть достигает земной поверхности.

Надо сказать, проекту ультрофиолетовой обсерватирии здорово не везёт. Поначалу его надеялись осуществить к 1997 г. Увы, суровая реальность внесла в эти радужные планы свои коррективы. Но проект не был забыт окончательно и в десятые годы нынешнего века его вновь принялись активно воплощаеть в жизнь. И, кстати, пока длилась пауза, успели придумать, как изрядно облегчить конструкцию телескопа.

"Спектр-УФ" в процессе изготовления. НПО им. Лавочкина
"Спектр-УФ" в процессе изготовления. НПО им. Лавочкина

Вывод на орбиту запланировали сначала на 2015, потом на 2016 г. Заинтересованность в участии также продемонстрировали Испания, Германия, Украина, Казахстан, США, Индия. Наземный сегмент проекта должен был включать две наземные станции – российскую и испанскую, Центр обработки научной информации (ЦОНИ) и ряд промежуточных контрольных центров.

Головной организацией проекта от промышленности является НПО им. Лавочкина, головной научной организацией - Институт астрономии РАН. Научный руководитель проекта – член-корреспондент РАН Борис Михайлович Шустов. Основной инструмент обсерватории - космический телескоп Т-170М с главным зеркалом диаметром 170 см, разработанный НПО им. Лавчкина при участии Государственного космического агентства Украины.

Борис Михайлович Шустов
Борис Михайлович Шустов

Однако, ряд участников не выполнили взятых на себя поставок. Отчасти на то были политические причины (пресловутые санкции), но большей частью финансовые. Поставщики не всегда могли правильно рассчитать стоимость своей части проекта. В связи с этим запуск перенесли на 2021, а потом и на 2026 г. Очень хочется надеяться, что этот последний срок будет выполнен.

Галактика М83 в ультрафиолетовом свете
Галактика М83 в ультрафиолетовом свете

Обсерваторию «Спектр-УФ», часто сравнивают с телескопом «Хаббл», подчёркивая, что она будет ни в чём не уступать, а в чём-то даже превосходить по своим возможностям знаменитую обсерваторию NASA – ESA. Однако, их сравнение не вполне корректно. Как в старом анекдоте: «Мой муж считает, что лучше играет ЦСКА, а я считаю, что лучше играет МХАТ». Возможности мультиволновой обсерватории «Хаббл» вести наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне действительно значительно меньше, чем у обсерватории «Спектр-УФ», но это компенсируется возможностями в инфракрасном диапазоне. Оба телескопа рассчитаны и на наблюдения в видимом свете. Возвращаясь к метафоре, с которой мы начали эту статью, «Хаббл» и «Спектр-УФ» можно сравнить со слепцом нащупавшем ногу и хобот слона, и слепцом, нащупавшем ногу и ухо. Трудно сказать, кто из них более информирован. Но, безотносительно того, кто «круче», «Спектр-УФ» обязательно покажет нам что-то такое, чего «Хаббл» ещё не видел.

Новая обсерватория позволит обнаружить огромные массы скрытой материи во Вселенной. Следует знать, что в ультрафиолетовом диапазоне наиболее интенсивно излучают самые молодые, не успевшие как следует остыть космические объекты. Рассматривая Вселенную ультрафиолетовым глазом, можно гораздо больше узнать о юности звёзд и галактик, об условиях их формирования. Изучение снимков ультрафиолетового спектра позволяет более точно установить возраст объекта наблюдения и, что особенно интересно, определить области звёздообразования.

Снимок галактики М95 в уф(слева) и видимом (справа) диапазоне
Снимок галактики М95 в уф(слева) и видимом (справа) диапазоне

Новая обсерватория позволит обнаружить огромные массы скрытой материи во Вселенной. Следует знать, что в ультрафиолетовом диапазоне наиболее интенсивно излучают самые молодые, не успевшие как следует остыть космические объекты. Рассматривая Вселенную ультрафиолетовым глазом, можно гораздо больше узнать о юности звёзд и галактик, об условиях их формирования. Изучение снимков ультрафиолетового спектра позволяет более точно установить возраст объекта наблюдения и, что особенно интересно, определить области звёздообразования.

Взгляду обычного земного человека звёзды представляются неподвижными яркими точками, на фоне тёмного неба, но мало кто нынче не знает, что в действительности и звёзды, и планеты несутся сквозь пространство с огромной скоростью (сотни км/с) относительно окружающего их межзвёздного вещества. При этом они постоянно теряют частицы вещества, из которого состоят. На ультрафиолетовых снимках этот когда-то недоступный для наблюдения шлейф утраченного вещества виден совершенно отчётливо. Внешне он немного напоминает кометный хвост, и по своей длине бывает соизмерим со средним межзвёздным расстоянием. Шлейф можно детально изучить, оценить и количество, и качественный состав потерянного звездой вещества.

Планетологи, специалисты по газовым гигантам: Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну, с нетерпением ждут запуска обсерватории и надеются получить новые снимки полярных сияний на этих планетах, равно зрелищные и информативные. Кое-что они получили от «Хаббла», но его возможности в УФ-диапозане всё же довольно сильно ограничены, а наблюдение полярных сияний ведутся именно с его помощью.

Полярные сияния на Сатурне
Полярные сияния на Сатурне

Изучение спектральных линий в УФ-диапазоне позволит получить очень точные данные о химическом составе звёзд, значительно расширить наши представления о квазарах, и газовых облаках, но , наверное, самая заманчивая возможность обсерватории «Спектр-УФ» - это возможность для изучения экзопланет.

Полное подтверждение существования во Вселенной каких-либо планет, кроме планет Солнечной системы, учёные получили менее четверти века назад. Данные в основном поступали не в виде прямого оптического изображение, а через наблюдение изменения блеска звезды. На сегодняшний момент в иных звёздных системах планет обнаружено несколько тысяч, но мы знаем о них не слишком много. Спектрографы новой обсерватории позволят получить более точное представление о характеристиках экзопланет и, что особенно заманчиво, о составе их атмосферы. К примеру, с помощью спектрографов новой обсерватории можно будет выявить в атмосфере неимоверно далёкой планеты кислородную корону.

Если вам понравился материал, не забудьте поставить "лайк". Спасибо.