23:21
Москва
15 декабря ‘18, Суббота

WISE играет со Вселенной в «холодно-горячо»

Опубликовано
Текст:

В космос отправился обзорный телескоп WISE, работающий в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Менее чем за год работы он должен увидеть сотни угрожающих Земле астероидов и тысячи «недозвезд». Одна из них может оказаться к Земле ближе, чем альфа Центавра.

В понедельник на рассвете с авиабазы Ванденберг в американском штате Калифорния стартовала ракета-носитель Delta II, в головном обтекателе которой расположен космический телескоп WISE. Запуск был очень простым – никаких дополнительных разгонных блоков, никаких сложных маневров в космосе. Уже через пять минут после старта обтекатель раскрылся, словно тюльпановый бутон, и заработала вторая ступень ракеты-носителя. А еще через 50 минут WISE должен оказаться на положенной ему орбите.

Инфракрасный пионер

Инфракрасное (ИК) излучениеДиапазон электромагнитного спектра, невидимый для человеческого глаза. По длине волны простирается примерно от 0,8 мкм до сотен микрон. Поскольку теплые по бытовым меркам предметы активнее всего излучают именно в инфракрасном диапазоне, ИК-лучи часто называют тепловыми. Обычно делят на близкое ИК-излучение (до нескольких микрон), средний ИК-диапазон (от нескольких до десятков мкм) и далекий ИК (от десятков до сотен мкм).
Этого момента ученые ждали четверть века. Последний раз что-то подобное летало в космос в середине 1980-х годов. Американо-британо-голландский обзорный телескоп IRAS (Infrared Astronomical Satellite -- англ. «инфракрасный астрономический спутник», так незатейливо тогда называли орбитальные обсерватории) стартовал в 1983 году. Он провел на орбите около года, составив первый глобальный атлас инфракрасного неба, и до сих пор многие объекты называют обозначениями по каталогу IRAS.

За ним пришло несколько орбитальных телескопов, работавших в инфракрасном диапазоне, – европейские ISO и Herschel, американский Spitzer, японский AKARI. А уже через пять лет в космос должен отправиться гигантский космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) -- «Хаббл» будущего, как называют его ученые. Однако все эти телескопы слишком сложны и совершенны, чтобы использоваться как обзорные инструменты. Они работают уже по заранее определенным целям, часами вглядываясь в глубины космоса, чтобы не пропустить ни единого кванта света от выбранного объекта.

Термос на подставке

WISE – инструмент с совершенно иной философией и, без сомнения, последователь IRAS. Его разрешение уступает и прошлым инфракрасным телескопам, и уж тем более будущему гиганту JWST. Его разрешение хуже, чувствительность ниже, а зеркало меньше, чем у любого из этих инструментов. На самом деле диаметр зеркала WISE даже скромнее, чем у IRAS, – всего 40 см против 57 см. Однако улучшившаяся за последние десятилетия чувствительность приемников излучения делает WISE в несколько сот, а то и тысяч раз (в зависимости от диапазона) лучше, чем IRAS.

Именно WISE станет для астрономии первой половины XXI века тем, чем IRAS был для инфракрасной астрономии в последнюю четверть века ХХ. Его название расшифровывается как Wide-field Infra-red Survey Explorer (англ. «широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь»). Телескоп оснащен четырьмя мегапиксельными ПЗС-матрицами для четырех разных диапазонов инфракрасных волн – 3,4 мкм, 4,6 мкм, 12 мкм и 22 мкм (у IRAS на все четыре диапазона было всего 22 пикселя, и они были куда менее чувствительные).

Сам телескоп похож на огромный кувшин на цилиндрической подставке, и неспроста – вся оптика и детекторы находятся внутри, по сути, огромного термоса. Только пространство между его стенками заполнено не разреженным газом, а замерзшим до твердого состояния водородом. В продолжение миссии эта система должна поддерживать на телескопе температуру всего на 15 градусов выше абсолютного нуля: иначе детекторы будут ловить излучение от самого зеркала, а не от далеких звезд.

Над границей дня и ночи

За девять номинальных месяцев работы (она начнется в январе, после месяца летных испытаний) WISE должен полностью осмотреть небесную сферу и построить ее карту в инфракрасных лучах. Ученые предполагают, что в финальном каталоге объектов, который составит WISE, будут сотни миллионов источников, а в общей сложности он получит несколько миллионов снимков инфракрасного неба. На каждый снимок тратится всего 11 секунд, в течение которых специальное зеркало компенсирует на детекторе движение звезд, ползущих через поле зрения вращающегося вокруг Земли телескопа.

Каждый снимок будет размером с две-три Луны и с разрешением до шести секунд дуги, как у хорошего астрономического бинокля. Однако ни один бинокль на Земле не способен увидеть небесные объекты в том диапазоне волн, в каком работает WISE: пары воды и другие молекулы в земной атмосфере полностью поглощают излучение звезд и планет. Зато сами по себе они могут ярко светиться и через несколько часов после захода Солнца – в среднем инфракрасном диапазоне ночь на Земле, по большому счету, никогда не наступает.

WISE движется по так называемой солнечно-синхронной орбите, все время глядя в зенит – сторону, противоположную направлению на Землю, и таким образом за каждый оборот получает снимки тонкой полоски шириной в градус с небольшим и длиной в 360 градусов. Орбита WISE проходит на высоте 500 км над кругом, разделяющим на Земле день и ночь. С каждым оборотом WISE Земля немного смещается по своей собственной орбите, так что положение Солнца среди звезд меняется. Однако орбита WISE медленно поворачивается («прецессирует»), чтобы оказаться в той же конфигурации относительно Солнца, а значит в новой относительно звезд. Так, нарезая полоску за полоской, WISE получит полную карту неба.

Бурые карлики и темные угрозы

Астрономы рассчитывают, что за время работы обзорный телескоп сможет открыть от нескольких сотен до тысяч неизвестных прежде бурых карликов – эдаких «недозвезд», которые массивнее планет вроде Юпитера, но недостаточно тяжелы, чтобы в их недрах начались термоядерные реакции превращения водорода в гелий. По мнению астрономов, такие объекты должны быть многочисленнее, чем настоящие звезды, так что один из них вполне может оказаться к нам ближе, чем официально самая близкая к нам звезда – проксима Центавра. Объекты вроде Юпитера WISE сможет увидеть почти на полпути к этой звезде – в 60 тыс. астрономических единиц (9 трлн км) от Солнца.

Кроме того, ученые предполагают, что WISE зафиксирует свыше 100 тыс. объектов главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером и несколько сот малых небесных тел, потенциально угрожающих Земле. Большинство из них удастся найти на одном-двух снимках, так что определить их орбиты будет проблематично, если только к этой работе не подключатся наземные телескопы.

Тем не менее даже без участия «сухопутных» помощников WISE поможет измерить распределение астероидов по размерам – ключевой характеристике, определяющей потенциальную угрозу астероида Земле. Одних лишь оптических наблюдений для этого мало, потому что яркий, но маленький, а также крупный, но темный астероиды в телескоп выглядят одинаково. А вот если добавить инфракрасные данные, картина прояснится: коварный крупный и темный астероид будет ярко светиться в тепловом диапазоне, так что WISE его с ходу зафиксирует.

Звезды в пыли

Большинство же объектов, которые найдет WISE, скорее всего, составит пыль – и в нашей Галактике, и из далекого прошлого Вселенной. Это излучение чрезвычайно важно для исследований образования звезд, потому что именно пыль позволяет газу охлаждаться и конденсироваться в новые светила. В то же время масса пыли скрывает от нашего взгляда молодые звезды в оптическом диапазоне, а вот в инфракрасном их хорошо видно.

То же самое происходило и в прошлом нашей Вселенной, когда первые звезды только начинали заселять еще беззвездные галактики. Происходило это с огромной скоростью – новые звезды появлялись в них десятками каждые сутки. Сейчас даже в такой огромной галактике, как Млечный Путь, скорость звездообразования в тысячи раз ниже. На вопрос, что заставляло звезды рождаться с такой огромной скоростью, WISE ответа не даст. Зато он подскажет телескопам имени Гершеля и Джеймса Уэбба, где искать этот ответ.

Читайте нас в Дзене

Добавьте ленту «INFOX.ru» в свою личную и получайте актуальные новости ежедневно

Подписаться
Еще минус один: На Украине разбился очередной Су-27
Реклама

Мы рекомендуем
15.12.2018, 21:38
Один из самых известных людей современной Украины и один из его ее символов – боксер Александр Усик – в категорической форме поддержал УПЦ и выступил против раскола. Украинские националисты очень прозрачно намекнули на то, что Усика могут застрелить.
15.12.2018, 20:34
В России может возникнуть дефицит иностранного алкоголя перед Новогодними праздниками. Это связано с изменением системы продажи – теперь в России перешли на новый помарочный учет иностранного алкоголя. И, как часто случается в таких случаях, с новыми акцизными марками возник острый дефицит.
Реклама