Почему именно там? Во-первых, это относительно недалеко. Во-вторых, это единственное место в Солнечной системе, которое полностью изолировано от радиопомех с Земли (телевещание, спутниковые сигналы). В-третьих, это позволит нам лучше понять эволюционный механизм Вселенной за счет наблюдения недоступной ранее части спектра.
Основой LCRT станет сетка из тонкой проволоки (рассматривается вариант из космического алюминия), натянутая в кратере диаметром 3-5 километров. Эта сетка будет формировать параболический рефлектор диаметром в один километр, что сделает его крупнейшим радиотелескопом с заполненной апертурой в распоряжении человечества. В центре этой "чаши" будет подвешен приемник для улавливания отраженных радиосигналов.
Примечательно, что процесс строительства будет полностью автоматизирован за счет умных роботов-роверов DuAxel, специально разрабатываемых для автономного перемещения по сложному лунному рельефу и реализации поставленных задач.
DuAxel — разделяемые роботы, состоящие из двух частей: одна будет служить якорем на краю кратера, а вторая — спускаться на тросе для выполнения работ по натяжению сетки.
Телескоп сможет принимать сверхдлинные радиоволны (длиной более 10 метров), которые не проходят через земную ионосферу. Благодаря этому мы сможем изучать "темные века" Вселенной — период между Большим взрывом и появлением первых звезд.
Благодаря космическому телескопу NASA/ESA "Хаббл" в распоряжении человечества есть потрясающие детальные снимки звездного шарового скопления NGC 6397 — настоящего реликта ранней Вселенной возрастом около 13,4 миллиарда лет.
Скопление NGC 6397 расположено в созвездии Жертвенника на расстоянии около 7 800 световых лет от Земли. При диаметре "всего" 68 световых лет, скопление является домом для более чем 400 000 звезд, связанных между собой гравитационно.
Что делает NGC 6397 особенным?
Нам очень повезло, что столь древний объект является одним из ближайших к нам шаровых скоплений. Это позволяет астрономам изучать его структуру в мельчайших деталях, что обогащает наши знания об эволюции звезд, скоплений, галактик и Вселенной в целом.
В центре скопления звезды упакованы настолько плотно, что расстояние между ними составляет всего несколько световых недель. Для сравнения: Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда, находится на расстоянии около 4,2 световых года.
Чрезвычайно плотная упаковка светил в NGC 6397 приводит к тому, что они оказывают друг на друга сильное гравитационное влияние, сближаясь и порой даже сталкиваясь. Среди звездного населения NGC 6397 особенно интересны "голубые отстающие" (англ. blue stragglers) — звезды, которые выглядят намного моложе своих соседей. Ученые считают, что они образуются в результате слияния двух менее массивных звезд или "омолаживаются" благодаря поглощению части вещества звезды-компаньона.
Звездные часы Вселенной
Белые карлики в NGC 6397 служат своеобразными космическими часами. Изучая скорость их остывания, астрономы определили возраст скопления с точностью до нескольких сотен миллионов лет.
Белые карлики — это медленно остывающие остатки звезд, которые когда-то были похожи на наше Солнце, но исчерпали свое ядерное топливо, сбросили оболочки и превратились в сверхплотные объекты размером с Землю. Никто не знает как долго остывают белые карлики и что после них остается, но скорость остывания — величина стабильная, прогнозируемая, что делает их идеальными космическими часами.
Просто задумайтесь: белые карлики скопления NGC 6397 были звездами, которые начали сверкать в тот исторический период, когда Вселенная была совершенно другим местом. Многие галактики только начинали формироваться, а столкновения между ними были куда более распространенным явлением. Большая часть планет Млечного Пути сформировалась только через миллиарды лет после того, как эти древние звезды уже загорелись!
То, что выглядит как мифическое чудовище, высунувшее голову из багрового моря, на самом деле представляет собой гигантский столп из газа и пыли, расположенный в созвездии Единорога на расстоянии около 2 500 световых лет от Земли.
Туманность Конус (англ. Cone Nebula) — именно так прозвали этого монстра — получила свое название благодаря характерной конической форме, которую можно увидеть при наблюдении из Солнечной системы.
Детальное изображение, полученное с помощью орбитального телескопа NASA/ESA "Хаббл" показывает лишь верхушку этого космического титана, высота которой составляет примерно 2,5 световых года. А это, между прочим, в 23 миллиона раз больше расстояния от Земли до Луны!
Полная высота столпа составляет примерно семь световых лет, и увидеть целостную картину этой газопылевой структуры (но без детализации) вы можете на любительском снимке ниже:
Обратите внимание на завораживающее красно-розовое свечение вокруг темного столпа. Это ионизированный водород, который под воздействием ультрафиолетового излучения от молодых звезд разогрелся до десятков тысяч градусов и светится характерным цветом.
"Хаббл", к сожалению, не способен "смотреть" сквозь пыль, поэтому эти молодые и нестабильные звезды для нас невидимы — они скрываются за темной газопылевой завесой. Однако известно, что на протяжении миллионов лет эти юные светила неустанно разрушают туманность, благодаря которой они однажды и появились на свет.
Бело-голубые участки — это отраженный звездный свет, рассеиваемый космической пылью.
Звезды, которые выполняют роль "глаз чудовища", находятся между Солнечной системой и туманностью Конус. Остальные же являются фоновыми и расположены намного дальше туманности.
Звездная колыбель в хаосе разрушения
Молодые звезды, разрушающие туманность Конус, создают условия для рождения новых светил. Ультрафиолетовое излучение и звездный ветер генерируют ударные волны, которые сжимают газ, формируя области критической плотности, запуская процесс звездообразования.
Астрономы называют туманность Конус родственницей легендарных Столпов Творения в туманности Орел (M 16). Связано это с тем, что обе структуры устойчивы к разрушительному излучению со стороны своих же звезд за счет обилия холодного газа в основании.
Плотный холодный газ работает как естественный щит — он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое излучение, не давая ему полностью испарить столп. Кроме того, низкая температура газа означает низкую скорость его молекул, поэтому он не может быстро "убежать" от гравитационного притяжения туманности.
Все изображения (кроме второго) были получены с помощью космического телескопа "Хаббл" 2 апреля 2002 года.
Спутник Урана Миранда — один из самых странных спутников в Солнечной системе. Этот крошечный мир со средним диаметром 472 километра выглядит так, будто его собрали из обломков разных небесных тел.
На поверхности Миранды соседствуют древние кратерированные равнины возрастом более четырех миллиардов лет и относительно молодые огромные хребты высотой до 20 километров. Как будто кто-то склеил куски совершенно непохожих миров.
Ученые считают, что на раннем этапе своего существования Миранда была практически полностью разрушена гигантским столкновением, а затем заново собрала себя из обломков. Но гравитация "перемешала карты" — молодые и древние фрагменты оказались рядом.
Несмотря на свои крошечные размеры, Миранда обладает собственным слабым магнитным полем, что является редкостью для спутников планет. Данный факт — косвенное доказательство наличия подповерхностного океана.
Перед вами один из самых высокоэнергетических и завораживающих процессов во Вселенной — рождение звезды. Туманность Sharpless 2-106 (далее Sh 2-106), которую окрестили "Небесным Снежным Ангелом" (англ. Celestial Snow Angel), является эпицентром событий.
Объект находится на расстоянии около 2 000 световых лет от Земли. Своими распростертыми бело-голубыми "крыльями" туманность напоминает парящее в космосе таинственное создание, растянувшееся на два световых года в пространстве.
Изображения, представленные в статье, были получены с помощью космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" 15 декабря 2011 года.
Звезда-монстр в центре хаоса
В сердце Sh 2-106 скрывается молодая — по меркам Вселенной — и очень массивная звезда S106 IR, также известная как IRS 4. Ее возраст составляет "всего" 100 тысяч лет, а вот масса превосходит солнечную в 15 раз. Температура поверхности S106 IR составляет 37 000 K, что примерно в 6,4 раза больше температуры поверхности Солнца.
Юное светило все еще окружено плотной газопылевой завесой, от которой оно стремится избавиться посредством звездных ветров, дующих со скоростью более 200 километров в секунду. Именно звездные ветры, выдувающие окружающий газ, придают характерную форму туманности.
Космическая палитра
Бело-синее свечение — это ионизированный водород, разогретый до 10 000 градусов Цельсия. В естественных условиях такой газ светится красным цветом, однако для создания более контрастного и информативного изображения астрономы окрасили его в условный сине-белый оттенок.
Без этой обработки изображение выглядело бы как красно-коричневое "месиво", где было бы проблематично различить особенности туманности.
Темная полоса между двумя "крыльями" — чрезвычайно плотное облако межзвездной пыли, частично блокирующее свет звезды.
Турбулентность гигантских масштабов
Нити и завихрения, видимые на снимке, — это не просто красивые узоры, а продукт столкновения звездных ветров с холодным межзвездным веществом. В ходе этих процессов образуются турбулентности колоссальных масштабов — каждая структура больше нашей Солнечной системы.
В каждом таком завихрении содержится столько газа, что хватило бы для зарождения более десятка солнцеподобных звезд.
Механизм зарождения звезд
Туманность Sh 2-106 предоставляет астрономам возможность изучать ранние этапы звездообразования. Прямо сейчас мы видим, как молодая звезда постепенно расчищает вокруг себя пространство, стремясь избавиться от влияния родительского газового облака.
Через несколько миллионов лет звезда Sh 2-106 добьется желаемого и, оказавшись в изолированном состоянии, вероятно, начнет формировать собственную планетную систему. Материал туманности, разбросанный по межзвездной среде, станет сырьем для зарождения новых звезд.
Около четырех миллиардов лет назад юная Солнечная система напоминала космический тир — повсюду летали разноразмерные обломки, оставшиеся после бурного периода формирования планет и их спутников.
Этот этап, который астрономы называют Поздней тяжелой бомбардировкой, оставил неизгладимые шрамы на поверхностях всех каменистых миров.
Один из самых впечатляющих следов того исторического периода находится на Меркурии. Гигантский космический камень протаранил поверхность ближайшей к Солнцу планеты со средним диаметром 4 879 километров, став причиной появления 1550-километровой воронки.
Равнина Жары (лат. Caloris Planitia) — так астрономы назвали этот гигантский кратер — представляет собой крупнейшую ударную структуру на Меркурии, которая занимает третье место в списке крупнейших кратеров Солнечной системы, уступая лишь Бассейну Южный полюс — Эйткен на Луне (диаметр примерно 2 500 километров) и Равнине Эллада на Марсе (диаметр примерно 2 300 километров).
Астероид, нанесший такой урон Меркурию, должен был иметь диаметр около 100-150 километров и врезаться в поверхность на скорости в десятки километров в секунду.
Геологический музей под открытым небом
"Архитектура" Равнины Жары — застывшая во времени картина космической катастрофы. Поверхность испещрена системой высоких гребней и глубоких разломов, расходящихся от центра удара подобно трещинам на разбитом стекле. Исследуя эти структуры, планетологи буквально читают историю о том, насколько массивное небесное тело столкнулось с планетой, и как ударная волна распространялась по ее недрам, оказывая влияние на дальнейшую эволюцию.
Края ударного образования окружены грандиозным кольцом из высочайших гор планеты — самые высокие вздымаются на четыре километра над окружающими равнинами. Это горное кольцо образовалось из расплавленной породы, выброшенной при ударе и застывшей после падения обратно на поверхность.
Особый интерес представляют многочисленные лавовые жерла, которые являются неопровержимым доказательством того, что удар пробудил вулканическую активность. Расплавленная порода изливалась на поверхность, заполняя трещины и создавая новые геологические формации, которые за тысячи лет придали окончательный вид Равнине Жары.
Может ли это быть, например, соль? Тогда Меркурий мог бы быть обладателем подповерхностного соленого океана или обширных водных резервуаров. Нечто подобное мы наблюдали на Церере, карликовой планете в поясе астероидов. И в случае Цереры это точно была соль
Машина времени для планетологов
Равнина Жары — природная "капсула времени", хранящая информацию о ранних этапах эволюции Солнечной системы. Если бы человечество смогло высадиться в том регионе, пробурить скважины глубиной в несколько метров, получить оттуда образцы, а после доставить их на Землю, то мы бы получили бесценные данные о составе и структуре протопланетного диска. Другими словами, мы бы узнали многое о том, что предшествовало появлению Солнечной системы, как "зажглась" наша звезда и с какой скоростью и в каком порядке формировались планеты.
Объясняется это тем, что астероид, ответственный за появление Равнины Жары, мог сформироваться задолго до рождения нашего Солнца. Эта любопытная гипотеза имеет косвенное подтверждение в лице астероида Рюгу (довольно типичный объект Солнечной системы), образцы которого японская миссия "Хаябуса-2" доставила на Землю в декабре 2020 года. Лабораторный анализ показал, что Рюгу — или его какая-то немалая часть — существовал до зарождения Солнечной системы.
При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) в одном литре воды можно растворить максимум 360 граммов поваренной (пищевой) соли. После этого раствор достигнет предельного насыщения, а значит, если в него добавлять еще больше соли, то она будет просто оседать на дно, сколько бы вы ни размешивали.
Эта граница называется растворимостью, которая зависит от температуры. Если бы температура литра воды составляла 100 градусов, то в нем можно было бы растворить немного больше соли — максимум 391 грамм. Связано это с тем, что горячая вода "захватывает" больше молекул соли благодаря ускоренному движению частиц — это фундаментальный закон физики.
Примечательно, что обычный сахар растворяется намного лучше соли — до двух килограммов на литр при комнатной температуре. Поэтому сладкий сироп получается таким густым. А вот мел практически не растворяется — всего 0,013 грамма на литр.
Но вернемся к соли. Благодаря существующему пределу растворимости, океаны Земли не становятся бесконечно солеными, несмотря на то, что реки и вулканическая активность непрерывно доставляют в них минеральные соли.
Когда концентрация соли достигает максимума, ее избыток, как было сказано выше, выпадает в осадок, поэтому за миллионы лет на Земле появились огромные соляные месторождения.
Кстати, граница растворимости используется в промышленности для очистки веществ методом перекристаллизации: раствор нагревают, растворяют в нем максимум вещества, а затем охлаждают его, чтобы получить чистые кристаллы.
12 июля 2022 года космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб", находящийся на гало-орбите в точке Лагранжа L2, начал свою научную миссию. За более чем три года это технологическое чудо произвело революцию в астрономии, заставив нас пересматривать общепринятые модели и подарив нам тысячи невероятных изображений далекого космоса.
Я же предлагаю вашему вниманию всего десять снимков, но зато каких! С прелестью этих изображений едва ли кто-то будет спорить.
Отмечу, что при подборе изображений я учитывал не только визуальную привлекательность, но и их научную значимость. Все представленные в статье снимки демонстрируют уникальные возможности "Джеймса Уэбб" — способности, которых нет ни у одного другого телескопа в распоряжении людей.
Космические объятия Arp 142
Перед вами пара взаимодействующих галактик, получивших общее название Arp 142. Неофициально эту систему именуют "Пингвин и Яйцо", где "Пингвин" — сильно искаженная спиральная галактика NGC 2936, а "Яйцо" — компактная эллиптическая галактика NGC 2937. Оба объекта находятся на расстоянии около 352 миллионов световых лет от Земли.
Текущую фазу слияния NASA описывает как "активные объятия" — объекты уже неразрывно связаны гравитационными силами, и через сотни миллионов лет "Пингвин" поглотит "Яйцо".
Столпы Творения — новый взгляд на классику
Легендарные Столпы Творения, удаленные примерно на 7 000 световых лет от нас, были одной из первых целей "Джеймса Уэбба", который продемонстрировал свою революционную способность "проникать" сквозь космическую пыль.
"Джеймс Уэбб" не только открыл сотни новых звезд, находящихся на разном этапе развития, но и обнаружил очаги скрытого звездообразования — области, где формируются новые светила, стремительно разрушающие окружающие их газопылевые структуры.
Скопление галактик Эль-Гордо — окно в древность
Массивное скопление галактик Эль-Гордо, что с испанского переводится как "Толстяк", включает сотни галактик, многие из которых были обнаружены впервые. Это массивное скопление, удаленное примерно на семь миллиардов световых лет от Земли, работает как гравитационная линза, увеличивая изображения еще более далеких галактик.
Благодаря этому эффекту ученые могут заглянуть на расстояние более 10 миллиардов световых лет, чтобы изучить состав и строение галактик, находящихся практически у истоков Вселенной.
Туманность Тарантул — звездная фабрика
Расположенная на расстоянии 161 000 световых лет от Земли, туманность Тарантул представляет собой крупнейшую и ярчайшую область звездообразования в Местной группе галактик. Здесь рождаются одни из самых горячих и массивных звезд в наблюдаемой Вселенной.
Туманность принадлежит галактике-спутнику Млечного Пути — Большому Магеллановому Облаку. "Джеймс Уэбб" позволяет исследовать эту космическую "паутину" в беспрецедентных деталях, давая ученым возможность изучать процессы звездообразования за пределами нашей Галактики, что, естественно, расширяет наши знания об эволюции Вселенной в целом.
Фантомная галактика
Невероятный снимок сердца галактики M 74, известной как "Фантомная галактика". Беспрецедентное разрешение "Джеймса Уэбба" позволяет рассмотреть газопылевые облака и очаги звездообразования в деталях, несмотря на то, что все это находится на расстоянии более 32 миллионов световых лет от нас!
Обратите внимание на центральную область M 74. Там скрывается сверхмассивная черная дыра, окруженная древними звездными скоплениями.
Нетипичный Юпитер
"Джеймс Уэбб" создавался для наблюдения за далекими объектами, но телескоп превосходно справляется и с изучением планет Солнечной системы. Этот детализированный портрет Юпитера, обработанный астрономами-любителями, показывает газовый гигант и его разреженную кольцевую систему во всей красе.
Снимок позволяет идентифицировать атмосферные детали, которые невозможно различить с такой четкостью ни в один другой телескоп.
Галактика Колесо Телеги
Эта замысловатая структура появилась в результате галактического столкновения, произошедшего миллиарды лет назад. Объект находится на расстоянии около 490 миллионов световых лет от нас.
"Джеймс Уэбб" подарил ученым новые возможности в изучении звездообразования и активности сверхмассивных черных дыр, показав, как могут меняться галактики на протяжении целых космических эпох.
Хербига — Аро 211 — рождение звезды
Объект Хербига — Аро 211 — это новорожденная звезда, удаленная всего на 1 046 световых лет от нас. Такие объекты формируются, когда звездный ветер все еще нестабильного светила сталкивается с окружающими газом и пылью на огромной скорости.
Благодаря "Джеймсу Уэббу" мы видим, как звезды расчищают свои окрестности, чтобы в будущем сформировать стабильные планетные системы вроде нашей Солнечной.
Туманность Карина (NGC 3372)
Туманность Карина, прозванная "Космическими Утесами", стала одной из первых пяти целей супертелескопа. Этот сверкающий звездный питомник на расстоянии около 8 500 световых лет от нас поражает своими размерами — самые высокие "пики" возвышаются почти на семь световых лет.
До появления "Джеймса Уэбба" ученые не могли заглянуть внутрь этих чрезвычайно плотных пылевых структур и изучить процессы звездообразования в таких подробностях.
Стрелец C — сердце нашей Галактики
Обратив свой взор на центральную область Млечного Пути, "Джеймс Уэбб" увидел огромную структуру, протянувшуюся на 50 световых лет. Стрелец C — это сосредоточение более полумиллиона звезд, находящихся в 300 световых годах от центральной сверхмассивной черной дыры Стрелец A*, которая находится на расстоянии 27 000 световых лет от Земли.
Помимо невероятной красоты, этот кадр служит источником бесценных данных о звездных процессах, протекающих в галактических центрах, где условия радикально отличаются от условий на окраинах.
