Астроном Дмитрий Вибе о пределах Галактики, эволюции Вселенной и преимуществах космического телескопа имени Джеймса Уэбба
Что это: На снимке показано одно из глубоких полей космического телескопа имени Хаббла, а именно «чрезвычайно глубокое поле» (eXtreme Deep Field, XDF).
Глубоким полем (или глубоким проколом) называют снимок одного участка неба, полученный с очень длительной экспозицией. Из-за того, что «Хаббл» обращается вокруг Земли по довольно низкой орбите, время получения одного снимка на нем ограниченное, поэтому глубокие поля «Хаббла» на самом деле представляют собой результат сложения очень большого количества экспозиций.
Первый глубокий прокол был сделан «Хабблом» еще в 1995 году. «Глубокое поле Хаббла» (Hubble Deep Field, HDF) стало результатом сложения 342 отдельных снимков небольшого участка неба в созвездии Большой Медведицы. В 1998 году похожий прокол был сделан в южном созвездии Тукана.
В 2002 году астронавты установили на космическом телескопе новую усовершенствованную камеру для обзоров (Advanced Camera for Surveys, ACS). С ее помощью в 2003 году было сфотографировано «ультраглубокое поле Хаббла» (Hubble Ultra-Deep Field, HUDF) — небольшой участок неба в южном созвездии Печи поперечником около 200 угловых секунд недалеко от южного полюса Галактики.
В этом направлении наша Галактика содержит очень мало звезд и межзвездного вещества (пыли и газа), поэтому практически все, что мы видим на этом снимке, находится далеко за пределами нашей Галактики. Из-за космологического красного смещения самые далекие объекты необходимо наблюдать в инфракрасном диапазоне, и такие данные были получены в результате наблюдений поля HUDF в 2009 году на установленной незадолго до этого широкоугольной камере-3 (Wide Field Camera 3, WFC3).
Наконец, в 2012 году команда астрономов из США, Великобритании, Нидерландов и Швейцарии сложила все результаты наблюдений HUDF на камерах ACS и WFC3 (почти 3000 отдельных снимков) в единый снимок, получивший название «чрезвычайно глубокого поля». Полное время экспозиции XDF составляет около 2 миллионов секунд, и самые тусклые объекты на нем имеют звездную величину около 31m.
Чем это интересно для науки: Из-за конечности скорости света, заглядывая дальше в пространство, мы одновременно смотрим и во все более далекое прошлое. Со времени получения HDF глубокие проколы стали важным инструментом для изучения эволюции Вселенной и выполняются теперь на самых разных телескопах — от рентгеновского до радиодиапазона. Очень часто для глубоких проколов на разных телескопах выбирается один и тот же участок неба, что позволяет получать о нем максимально подробную информацию.
Показанное на снимке поле XDF является самым детальным на сегодняшний день изображением Вселенной в видимом и инфракрасном диапазоне, на котором видно около 6000 галактик, самые далекие из которых мы видим такими, какими они были всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Зачем мне это знать: Каждый глубокий прокол — это новый шаг в исследовании эволюции Вселенной. Каждая (даже самая маленькая) точка на снимке XDF — это галактика, содержащая огромное количество звезд и межзвездного вещества, из которого рождаются новые звезды. В некоторых из этих галактик темп образования новых звезд многократно превышает темп их рождения в нашей Галактике.
Голубыми выглядят относительно близкие галактики с высоким темпом звездообразования. Красными могут оказаться и близкие галактики, в которых доминируют старые звезды, и далекие галактики, покрасневшие из-за космологического красного смещения. У некоторых из них видна спиральная структура, другие кажутся довольно бесформенными. Сравнивая галактики на разных расстояниях, можно пытаться проследить, как они менялись со временем, и, в частности, получить ответ на вопрос, как образуются звездные системы, подобные нашей.
К сожалению, проблема формирования галактик различных морфологических типов (спиральных, эллиптических, иррегулярных) до сих пор в значительной степени остается нерешенной. Анализируя глубокие проколы, мы видим, что свойства галактик со временем действительно меняются. Чем дальше мы смотрим в прошлое, тем меньше становится крупных галактик, подобных Млечному Пути, и тем больший вклад в их общее население вносят небольшие звездные острова. Это указывает, что формирование галактик шло путем слияния мелких систем во все более крупные системы.
Однако детали этого процесса по сей день остаются предметом дискуссий. Поэтому астрономы так ждут запуска космического телескопа имени Джеймса Уэбба, который позволит протянуть глубокие проколы в первые сотни миллионов после Большого взрыва, то есть в интервал времени, который для «Хаббла» недоступен.
По информации https://postnauka.ru/faq/76350
