Почему Космос черный

Мы проживаем по адресу: Вселенная, Сверхскопление Девы, Млечный Путь, Рукав Ориона, Солнечная система, планета Земля. Это хороший район, место жизненного оптимума. Много воды, углерода, кислорода, железа, кальция и других элементов для жизни и почти равноудаленное положение от ядра и окраины нашей Галактики.

Рукава спиральной Галактики

Как давно вы смотрели на Млечный Путь? На Вселенную мы не можем взлянуть со стороны, а часть нашей Галактики видно невооруженным глазом в ясную погоду и вне черты большого города.  

Вглядываясь в ночное небо, мы видим черное пространство и не такое уж большое количество звезд. Казалось бы, Вселенная состоит из миллиардов Галактик, в которых мириады звезд. Свет, идущий от них, в конце концов, должен достичь Земли. Все небо будет таким же ярким, как звезды, так как они есть везде и всюду. Этот вопрос первым сформулировал немецкий астроном Генрих Ольберс в 1823 году. Мы теперь называем его Парадоксом Ольберса: «Если Вселенная бесконечна, статична и существует вечно, то в любом месте мы должны видеть звезды».

Созвездия ночного неба

В 1920 году Эдвин Хаббл открыл галактики и обнаружил, что Вселенная расширяется, галактики разбегаются. Бегут они не от нас, процесс идет во всех направлениях, как-будто кто-то надувает воздушный шарик. В результате расширения Вселенной, длины волн первоначального видимого света стали растянутыми и достигают нас в инфракрасном диапазоне (красное смещение), который наши глаза не видят. Так, изучение Солнечной динамики возможно только в разных диапазонах частот. Яркие цвета, использованные при оформлении серии марок ниже, дают возможность увидеть некоторые особенности звезды, невидимые человеческому зрению.

Многоликость Солнца

Следующая фотография с телескопа Джеймс Уэбб. На снимке звезда находится в центре за плотным облаком из газа и пыли. Сверху и снизу от нее исходят выбросы, похожие по своей форме на песочные часы, которые видны только в инфракрасном свете (пыль). Выбросы синего цвета (газ) видны только в ультрафиолете.

Формирование молодой протозвезды

Американский ученый Эдвин Хаббл внес огромный вклад в астрономию. Он выяснил, что галактики удаляются тем быстрее, чем дальше они находятся. Это означает, что если закон Хаббла применим, то галактика, которая в два раза дальше от нас, удаляется в два раза быстрее. С помощью постоянной Хаббла можно примерно оценить время расширения Вселенной (Хаббловский возраст Вселенной).

Астроном Эдвин Хаббл

Исследования Э. Хаббла привели к созданию теории Большого взрыва. Вселенная когда-то была одной точкой во времени и пространстве, а затем стала быстро расширяться. Произошло это приблизительно 13,8 млрд. лет назад. Доверительный интервал составляет 6-7%. Нужно уточнить, что это не возраст Вселенной, ее возраст мы не знаем. И мы не знаем, насколько момент взрыва близок к началу всей Вселенной. Для изучения ближнего и дальнего космоса, подтверждения существующих теорий и гипотез образования Вселенной в 1990 году с помощью шаттла «Дискавери» был осуществлен вывод на орбиту Земли телескопа Хаббл.

Разрез Хаббла на основе схематического рисунка NАSА

Хаббл был задуман как обсерватория общего назначения для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. Зеркальный телескоп для отладки работы потребовал технического обслуживания прямо на орбите на высоте 500 км. Сначала меняли зеркало телескопа, затем потребовалась замена изоляции.

Замена оптического зеркала телескопа

Укладка новой изоляции

Какие основные открытия удалось сделать?

Благодаря изучению пульсирующих звезд удалось определить возраст нашей Вселенной после большого взрыва – 13,8 млрд лет.

Ниже представлен снимок самого удаленного на сегодня космического объекта – Галактики GN-z11. Сейчас мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад. До Горизонта событий осталось около 400 млн лет.

Также увидели, как сталкиваются два объекта Солнечной системы.

Далекая Галактика GN-z11

Столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером

Были подтверждены предположения о наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах Галактик и существование планет за пределами Солнечной системы. Хаббл показал различные формы туманностей во Вселенной.

Автограф Эдвина Хаббла и фотографии туманностей

Надписи на оборотных сторонах марок

Мы можем увидеть лучший снимок, который сделал Хаббл в абсолютно любой день, включая день своего рождения – пускай и не первого. Чтобы увидеть фото, все, что нужно сделать, это ввести свой месяц и день рождения в специальную форму на официальном сайте NASA и сразу появится великолепный снимок удивительного космического объекта, расположенного на просторах бесконечной Вселенной.

В целом, по итогам космических исследований ближайшего космоса разными аппаратами, мы можем видеть снимки всех планет нашей Солнечной системы. Ниже представлена такая серия марок почтовой службы США под названием «вечные» марки. На марках нет номинала. Такие марки можно наклеивать на конверты исходя из расчета стоимости 1 унции текущей почты первого класса. И, как гласит надпечатка «Forever», это будет всегда.

Восемь планет Солнечной системы

Некоторые планеты показаны в естественном цвете, как мы их увидим, если купим билет и полетим путешествовать по космосу. Другие небесные тела выполнены в фальшивых цветах, чтобы наглядно представить детали планет, базируясь на данных наблюдений. На других использована ближняя область ИК-спектра, чтобы показать вещи, невидимые человеческому глазу.

Когда-то таких планет было девять. По причине небольшой массы Плутон, открытый в 1930 году, сам не может расчистить себе путь вокруг Солнца, поэтому астрономы исключили Плутон из списка планет. Но интерес к нему не остыл. В 2006 году состоялся пуск АМС «Новые Горизонты», которая в 2015 году достигла намеченной цели – Плутона. Учитывая значимость проекта, на борту аппарата были размещены «артефакты», в том числе, почтовая марка 1991 года с надписью «Плутон ещё не исследован». Когда в 2015 году были получены снимки бывшей планеты и ее спутников, руководитель полетом Алан Стерн зачеркнул на постере с почтовой маркой часть текста «Плутон еще не исследован».

Почтовая марка Плутон

В 2016 году к серии «вечных» марок присоединились еще две, посвященные миссии «Новые Горизонты», где изображена фотография небесного тела Плутон и космический аппарат.

Фотография Плутона и АМС «Новые Горизонты» 

Из множества других космических аппаратов нужно выделить телескоп Чандра. С его помощью, кроме красивейших снимков далекого Космоса, мы увидели сверхмассивную черную дыру Стрелец A, расположенную в центре нашей Галактики. Если вы найдете на ночном небе созвездие Стрельца, то там и будет где-то центр Млечного Пути.

Телескоп Чандра, как и телескоп Хаббл, определил, что до Горизонта событий осталось 300 – 400 млн. лет.

Телескоп Чандра

Сверхмассивная черная дыра Стрелец A, расположенная в центре нашей Галактики

Еще в начале ХХ века стало понятным, что свет, имея конечную скорость, может служить той ниточкой, по которой можно проникнуть в прошлое Вселенной. И машинами времени могут служить мощные телескопы. На смену еще работающему Хабблу пришел новый, бо́льший по размеру зеркала, телескоп Джеймс Уэбб (James Webb).

Надежда мировой астрономии Джеймс Уэбб

Задачей данной космической миссии является изучение эволюции Вселенной и продолжение поисков внеземной жизни. Возможно, нам удастся увидеть тот момент, когда после Большого взрыва остывающая Вселенная позволила протонам объединиться с электронами и образовать первые атомы, прикоснуться к краю Горизонта событий. За него заглянуть, увы, не удастся. Телескоп Джеймс Уэбб запущен на траекторию движения на расстояние около 1,5 млн. км от Земли. Это точка Лагранжа, очень популярное место, где летает и отечественный телескоп «Спектр-РГ».

Жозеф Лагранж. Французский математик-астроном

Точка Лагранжа – место, где уравновешивается гравитация от Земли и Солнца. Благодаря этому телескоп не летает вокруг Земли, не летает вокруг Солнца, а остается в устойчивом положении.

«Сосед по парте» телескоп Спектр-РГ

Российско-германский проект «Спектр-Рентген-Гамма» проводит перепись всей Вселенной в рентгеновском диапазоне частот. Российские ученые обрабатывают данные с одной стороны неба, немецкие работают со второй частью.

Рентгеновская карта всего звездного неба

Джеймс Уэбб повернут так, что не может видеть Солнце и ближайшие планеты, включая Землю. Убрано все, что мешает наблюдениям своим светом в ближней инфракрасной области. Это означает, что с его помощью мы сможем увидеть очень далекие галактики. Главная цель, для которой разрабатывался телескоп Джеймс Уэбб, - заглянуть в самые далекие, самые ранние эпохи Вселенной, когда галактики только начинали образовываться. А это уже задача изучения Вселенной с точки зрения ее развития. Первый экзамен телескоп сдал.

Пейзаж из «гор и долин». Момент формирования звезд

На представленной фотографии с телескопа Джеймса Уэбба снят момент формирования новых звезд из газа и пыли. Она очень похожа на известную фотографию «Столпы Творения», сделанную телескопом Хаббл в районе туманности Орла. Они еще видны, но уже не существуют.

Столпы Творения

Можно ли поучаствовать в данном проекте, если вы астроном? Да. Вы должны подать заявку о том, что вам нужно что-то изучить и нужно это что-то пронаблюдать. Объявляется период собственничества, в течение года-двух эти данные принадлежат только вам.

Если вы не успели сделать гениальное открытие за это время, эти данные становятся доступные всем, любой астроном может изучить их и написать свою научную статью. Но у любого крупного телескопа, включая наземный, есть свой архив данных. Через два-три года любой астроном, в том числе и российский, сможет поработать с ними.

Источники:

1. Спросите Итана.

2. Горячий Большой взрыв.

3. Не только Хаббл.

4. Что может Джеймс Уэбб.

5. Обсерватория Спектр-РГ.

6. Фото из свободного доступа. Яндекс. Картинки.  

А. Платонов