Редактор Geektimes
394,6
рейтинг
26 января 2015 в 12:10

Камера, которая изменила Вселенную

Космический телескоп Хаббл сделал свой первый снимок в 1990 году, однако в полную силу начал работать только в 1993, после первой миссии по его обслуживанию. С этого момента исследования вселенной начали свой стремительный подъем.


Снимок первой миссии по обслуживанию телескопа Хаббл, 1993 год.
Астронавт Джефри Хоффман демонтирует широкоугольную планетарную камеру WFPC 1 для замены.


Большинство снимков кликабельны.

Конечно, это был трепетный момент. В ходе этой миссии были не только исправлены проблемы с главным зеркалом и сферической абберацией, но также и произведен апгрейд главной камеры телескопа.



Широкоугольная Планетарная Камера 2 (WFPC2) — полностью изменила наше представление о Вселенной. Достаточно посмотреть на снимки до и после миссии по обслуживанию!



С 1993 по 2009 год камера WFPC2 была главной рабочей лошадкой на космическом телескопе Хаббл и сделала множество снимков за время своей эксплуатации. Но некоторые из этих снимков можно выделить как изображения, которые изменили наше представление о Вселенной.

«фишкой» Хаббла можно назвать его способность к обзору дальнего космоса. Если вы поднимите голову и посмотрите в ночное небо, то увидите звезды, пространство между которыми представляется черной пустотой. Используя бинокль, вы можете увидеть больше звезд, чем невооруженным глазом, а с помощью телескопа — больше чем с биноклем. Но в какой-то момент вы не найдете больше ничего нового.

Итак, в 1995 году при помощи телескопа Хаббл был проведен интересный эксперимент. Была выбрана часть неба, в которой ранее не наблюдалось звезд, галактик или кластеров, или чего-либо еще интересного. Именно на эту точку и был наведен телескоп в течении нескольких дней для того чтобы узнать, что же из этого получится.



На фото отражен только 1 квадратный градус обзора, или всего 0.005% ночного неба. Таким образом вы можете представить, насколько это ничтожная часть: картина всего ночного неба состоит из 20 000 квадратных градусов. Участок, с которого было получено изображение, выделен на фото контуром в форме буквы «Г» и имеет размер всего 0.002 квадратных градуса! В наблюдаемой нами области было только пять ранее известных звезд — это все, что мы знали об этом участке, но так было ДО Хаббла.

Спустя 10 дней камера WFPC2 сделала в сумме 342 кадра этой области, глядя на эту маленькую часть звездного неба. Один фотон здесь, другой там, часто не фиксируя ничего кроме темноты по несколько минут подряд. Спустя 10 дней все сделанные Хабблом кадры были совмещены и мы получили следующую картину:



Вы знаете, что тут изображено? Каждая светящаяся точка на этом изображении не принадлежит свету ранее известных нам пяти звезд в этой области. Каждая из них — это отдельная галактика! Мы не имели представления о том, как глубока, огромна и полна вещей наша Вселенная, пока не получили это изображение. У вас есть мысли, как много галактик изображено на этой картинке? Единственное, что стоит понимать — это изображение всего 0.002 части небесного свода в 1 градус. А сколько галактик во всей Вселенной?

Возьмем 8% этого изображения, конечно, увеличенного, чтобы вы могли его рассмотреть:



И запомните, каждый одинокий блик, огонек или далекая светящаяся точка — это галактика! На этой картинке их около 350 штук. Обратившись к математике и экстраполируя результат по всей площади ночного неба мы получим примерное число в 10^11 галактик по всей вселенной, вдумайтесь 100,000,000,000 галактик!

Впервые мы получили подтверждение того, что в нашей вселенной по крайней мере сто миллиардов галактик.



Юпитер — самая большая планета солнечной системы. Конечно, это прекрасное зрелище и Хаббл может показать нам удивительные виды его полос и даже извержения на ближайшем спутнике Юпитера — Ио.


Извержение на Ио.

Но на сегодняшний день самое крутое, что мы видели, было определено случаем. В 1994 году в Юпитер попала комета!



На кадрах выше наблюдается фрагментация кометы, а после мы зафиксировали несколько точек столкновения с самим Юпитером (фото ниже), которые образовали несколько «отверстий» с завихрениями облачности.



И все же, существуют еще более удивительные вещи, которые сделал Хаббл.



Хаббл может делать снимки не только спиральных и элиптических, но и ультра-редких кольцевых, или кольцеобразных галактик. Есть две теории, согласно которым галактика становится кольцевой и обе они кажутся разумными.

Первая гипотеза образования колец — аккреция вещества карликовых галактик-спутников.

Наиболее вероятным же механизмом рождения кольцеобразных галактик является столкновение гигантской и карликовой галактик. Когда карликовая галактика проходит через центр гигантской, от места столкновения галактик начинает распространяться волна звездообразования, что, со временем, приводит к появлению яркого кольца.

И Хаббл сфотографировал этот процесс.



А теперь поприветствуем Arp 147, единственную известную пару гравитационно взаимодействующих галактик имеющих кольца! Основываясь на знании их движения мы можем сказать, что галактики отдаляются друг от друга и находятся на равном от нас расстоянии.

Это означает, что они «только что» столкнулись и т.к. обе имеют кольца, процесс звездообразования происходит в каждой из них. Это единственный раз, когда мы наблюдали подобное одновременно для двух галактик и мы обязаны этим знанием Хабблу.



Иногда мы получаем от Вселенной подарки. Вместо того чтобы искать отдельные галактики или их скопления, мы получаем изображения двух галактик, находящихся на одной прямой. Когда это происходит, галактика или скопление в середине действует как линза, которая может как увеличивать, так и искажать изображение всего, что находится за ней.

Благодаря WFPC2 мы смогли обнаружить большое количество гравитационных линз и получить огромное количество снимков:



Но это еще не все. Когда вы наблюдаете галактики или кластеры, вам может повезти и за ними будут находится еще галактики/кластеры. Эти фоновые объекты могут выступать в роли линзы. Видите эти синие дуги, которые выглядят как часть круга? Это одни и те же галактики, сфотографированные несколько раз. Из-за высокого разрешения камеры Хаббла WFPC2 мы смогли получить изображения данной галактики и реконструировать его.



В ближайшем будущем мы сможем использовать данный метод для того, чтобы определять в какой момент произошли те или иные события, т.к. мы можем получить 4 различных по времени снимка одной и той же галактики.

И наконец, как же рождаются и умирают звезды? Пожалуй, ни один из имеющихся у нас инструментов не смог дать нам так много информации о том, как рождаются и умирают звезды, как камера WFPC2 телескопа Хаббл. Многие звезды в конце своей жизни превращаются в светящуюся планетарную туманность, которая «живет» до десяти тысяч лет.

Телескоп Хаббл обнаружил планетарную туманность «кошачий глаз» более пятнадцати лет назад и сделал снимок при помощи своей камеры WFPC2. Что из этого получилось?



Серьезно, вы можете сказать что-нибудь кроме «Господи Иисусе»? То что вы видите — «строительный мусор» Млечного Пути.
В нашей галактике около 400 миллиардов звезд. Каждая живет примерно 10 миллиардов лет, что означает, что в среднем за год «погибает» примерно 40 из них. Т.е. в любой момент времени в нашей галактике существует примерно 400 000 планетарных туманностей. Есть несколько весьма впечатляющих, которые попали под взор камеры WFPC2, например, туманность «Песочные Часы»:



Туманность №5:



Туманность Mz3, названная «муравей»:



Итак, Хаббл смог рассказать нам многое, о том как умирают звезды, но он же и рассказал нам о том, как они рождаются! Как вы видите, эти туманности не только рассеиваются за несколько тысяч лет, но и «выплевывают» огромное количество газа из которого образуются новые звезды. Одну из самых зрелищных фотографий этого процесса мы получили из туманности Орла:



Итак, благодаря всем описанным выше способам Хаббл смог изменить наше представление о Вселенной. Но это не конец, как вы могли подумать. В 2009 году была проведена еще одна миссия по обслуживанию Хаббла и сейчас, во всех отношениях, мы имеем еще больше возможностей чем раньше. Последние снимки глубокого космоса показали нам, что теперь мы можем заглянуть почти в два раза дальше, чем раньше:



И получать как никогда ранее детализированные снимки галактик:



Туманности погибших звезд:



Снимок гравитационной линзы, который раньше мы не имели:



И наконец, снимок «Столпа Творения» лучший, чем мы могли даже мечтать:



Вселенная вокруг нас. Все что нам нужно — это смотреть.

Материал является переводом этой публикации. Автор Ethan Siegel.
Александр @ragequit
карма
33,0
рейтинг 394,6
Редактор Geektimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (55)

  • +39
    Глядя на эти картинки, страшно представить, что же мы сможем получить с помощью телескопа Джеймса Уэбба!
    Сравнение его зеркала с зеркалом Хаббла
    image
  • +18
    До чего же космос красив! Интересно, какие фото мы сможем увидеть после введения в эксплуатацию Джеймса Уэбба и Европейского чрезвычайно большого телескопа?
  • +1
    Туманность «Песочные часы» вполне может служить наглядным представлением Глаза Мурчисона из книги Ларри Нивена и Джерри Пурнеля «Мошка в зенице Господней».
  • +2
    Потрясен до глубины сознания…
  • +11
    >> Камера, которая изменила Вселенную

    Намек на квантовый эффект наблюдателя?
    • +6
      На мой взгляд — очень жирный намек. Долго думал, о том, чтобы видоизменить заголовок, но решил оставить так.
  • +8
    10^11 галактик, в каждой порядка 10^11 звёзд, у каждой звезды по несколько планет. Да там, наверное, столько разных форм жизни, что жизнь на жизни сидит и жизнь поедает, а мы этого не видим.
    • +1
      Видишь суслика? И я не вижу. А он ест.
    • 0
      Вернее, видим, но не можем разглядеть :)
    • +9
      — Папа, папа, а какой шанс возникновения жизни на планете?
      — Очень маленький, сынок, наверное одна миллиардная…
      — Нихрена себе, как у нас космос заселён!
  • +1
    Красота то какая — лепота! Жаль мы никогда не сможем там побывать, во всяком случае не при нашей жизни.
    • +1
      Вовсе не обязательно: постарайтесь дожить до таблеток от старости, а потом и до цифрового бессмертия, и увидите, если получится пройти этот грустный квест, ценой которому жизнь.
      • +2
        В таблетки от старости я еще могу хоть как-то поверить, но вот с цифровым бессмертием весьма сомнительное решение. Если копировать только информацию мозга, то это никак не будет человек, просто информация. Остается копировать весь организм и эмулировать все его процессы, в том числе и внешние раздражители. В общем получаем матрицу, почти как в фильме, но без собственно тел. Другой вариант синтетическое тело, максимально приближенное к реальному, копирующее все биологические процессы и если получится скопировать память туда, то возможно еще что то получится, но все же опять будет суррогат, хоть это и лучше чем помереть.
        • +1
          Мы тут все ИТ-ки, значит, вы тоже знаете, что такое виртуализация. Вероятно, слышали и о QEMU, который даже может эмулировать на одной архитектуре CPU другую. Например, на ARM запускать x86, или на x86_64 виртуализировать MIPS процессор и скомпилированный под него софт.

          Представьте себе виртуальную машину мозга, в которую загружается Ваш коннектом (набор связей между нейронами, и, может быть, какая-то информация самих нейронов), она моделирует всё, включая виртуальный кровоток глюкозы, кислорода, углекислого газа, и даже(!) гормонов (которые будут управляться вашим виртуальным гипофизом и гипоталамусом)
          • +3
            Я подразумеваю, что биологический организм человека очень сложно просчитать. Пока что даже эмуляция простейших организмов требует значительных вычислений на суперкомпьютерах и в ближайшем обозримом будущем ситуация вряд ли существенно изменится.
            • 0
              Так это квест: прожить больше, чем «ближайшее обозримое будущее». Ну а суперкомпьютеры для «эмуляции простейших организмов» не нужны, вот:

              www.openworm.org/
              • 0
                Эмуляция организма без эмуляции внешней среды не очень полноценна, так что мощности все же потребуются.
                • 0
                  Внешнюю среду вовсе не нужно моделировать. Во внешней среде будет робот (вовсе не обязательно человекоподобный) а скорее много роботов, которыми и будет рулить виртуализированный мозг, видеть и чувствовать через реальные сенсоры, как сейчас целые датацентры с виртуалками в облаках взаимодействуют с запросами из реального Интернета, и приходят от реальных юзеров.
            • 0
              Не надо в точности симулировать человека. Достаточно симулировать «черный ящик», ограниченное подмножество поведения при строго заданном IO. Условно говоря, симулировать как повел бы себя данный человек в камере сенсорной депривации с наушниками, VR-очками и пультом управления манипулятором. Эта задача разрешима если физический тезис Черча-Тьюригна верен.
  • 0
    «Столпа созидания»
    «Столпы творения» же! Которые были развеяны взрывом сверхновой, но мы это не увидим еще несколько тысяч лет… и так далее.

    Да, а «Око Саурона» не показали :(
    не то, которое над москвой
    • +1
      По данным инфракрасного телескопа Spitzer, «Столпы Творения» были уничтожены взрывом сверхновой примерно 6 тысяч лет назад. Но так как туманность расположена на расстоянии 7 тысяч световых лет от Земли, наблюдать Столпы можно будет ещё около тысячи лет.
      • 0
        блин, вот сомневался же в цифре и хотел проверить, но поленился, виноват :(
  • –2
    Пока читал, на фоне играло это
  • +2
    Точность телескопов так и будут увеличиваться до тех пор пока они не увидят в нём собственный затылок…
    • +2
      не увидят :( и даже не по причине того, что столько не проживут, а скорее из-за того, что вселенная не гиперболическая сфера, а гиперболическое седло, из-за постоянной хабла Вселенной, которую ждет «большой разрыв»
  • +1
    Не знал о повторном обслуживании телескопа в 2009 и видел доселе только старые снимки. Чёрт, когда увидел здесь новые, да я просто обомлел!
  • +1
    Для сравнения, примерно так выглядит Юпитер в любительский телескоп:



    А то некоторые ожидают увидеть картинки как у Хаббла.
    • 0
      Гораздо лучше, смотрите тему любительских астрофотографий Юпа, например:

      www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,4408.msg3127975.html#msg3127975
      • +1
        Люди проводят часы и дни за обработкой отснятых видеороликов пытаясь вытянуть как можно больше деталей. Все-таки это не то же самое что просто заглянуть в окуляр.
        • 0
          В окуляр тоже видно гораздо лучше :) То, что Вы запостили, это вид, я не знаю, в МАК90, наверное, с окуляром, дающим увеличение D3-D4 (так, что кроме дифракционных эффектов никаких деталей уже не видно)
          • 0
            А можно пример фотографии (а лучше видео) которая выглядит прям также как вживую визуально? Все эти изображения полученные стекингом из видеороликов выглядят как рисованные.
            • 0
              Для этого придумали астрозарисовки: они не только не выглядят как рисованные, а являются ими, но и показывают то, что видит глаз.

              А две мутные полосы на Юпитере, это МАК90 в визуальных наблюдениях. уже 200-ка планетник, термостабилизированная, с хорошим штрелем, покажет гораздо больше. И еще больше, если синг высокий.
              • 0
                Я боюсь что значение критерия Штреля не пишут на ценниках в магазине… Обыватель скорее всего возьмет что попроще и будет смотреть полосатую горошину через замочную скважину :)

                Сколько все-таки нужно выложить денег чтобы видеть больше двух полос?
                • 0
                  Столько же, сколько и за ширпотреб, но желательно жить в Москве или Питере, что бы притащить скоп к интерферометру, и если что не так, вернуть в 14-ти дневный срок, как разрешает закон.
                  Так же нужно или иметь прямые руки, или иметь друзей, у которых такие руки, и насверлить в скопе дырок, что бы поставить вентиляторы на главное зеркало.
                  • 0
                    200-ка планетник

                    вентиляторы на главное зеркало

                    Я думал что под «планетником» обычно подразумевают рефрактор… И что такое «200-ка»? Это диаметр объектива в миллиметрах или что?
                    • 0
                      ага, например, вот это: www.intes.su/good.aspx?d=30

                      Планетником может быть даже ньютон :) Только юстировать нужно…
                      • 0
                        Ничего себе ширпотреб — 2271 евро… Много ли обывателей могут себе это позволить? Изначально речь шла про среднестатистический любительский телескоп — а там выходит что видно не более двух полосок.
                        • 0
                          Так и АПО не ширпотреб :)
                          А так, увидеть больше чем две полосы можно и в ширпотребный ньютон-планетник с куллерами и хорошим штрелем
  • 0
    Юпитер — самая большая планета солнечной системы. Конечно, это прекрасное зрелище и Хаббл может показать нам удивительные виды его полюсов


    Тут какая-то ошибка. С околоземной орбиты Хаббл не может заснять полюса Юпитера.
    • +1
      Посмотрел оригинал — там речь про полосы (bands).
      • 0
        Спасибо, опечатался.
  • –4
    Господи Иисусе.
    • +6
      На каком из снимков?
  • +2
    Буду давать ссылку сюда, когда будут рассказывать какой Шатл провальный проект. Спасибо!
  • 0
    А как проводили его «обслуживание», которое, судя по качеству последующих фоток, явно требовало апгрейда железа? Космонавты на него летали менять?
    • 0
      Ну вы что, «Гравитацию» не смотрели?

      Хаббл — Техническое обслуживание телескопа
      • 0
        Ну я так и думал, что меняют космонавты, других вариантов-то в принципе нет. Но… то есть с окончанием программы шаттлов кончились и апгрейды Хаббла? Пичалька :(
        • 0
          Можно апгрейдить с помощью союзов при необходимости.
          • 0
            Ага, силами трех человек вместо семи и решая вопрос доставки запчастей какими-то другими средствами
            Не предназначены Союзы для таких работ. А Шаттл был предназначен.
  • +1
    На последнем снимке в левом верхнем углу от ярких звёзд отходят крестообразные 4 луча. Кто знает, почему такое происходит, какова физика этого явления?
    • 0
      Похожий эффект будет, если посмотреть ночью на далёкий фонарь. Ещё более выраженный — если посмотреть через замёрзшее стекло. Предполагаю, что это какая-то разновидность дифракции…
      • +2
        Хаббл — рефлектор системы Ричи-Кретьена, т. е там перед объективом есть вторичное зеркало. Вторичное зеркало закреплено на четырех растяжках — они и дают такой эффект.

        Дифракционные лучи
        • 0
          Хорошо, а почему тогда, как написано выше, это случается и с человеческим глазом?
          • +1
            Лучи и ореолы вокруг источников света могут быть симптомом какого-либо заболевания, например астигматизма или катаракты. Если видите лучи даже широко открытыми глазами (исключая искажения от век и ресниц), то лучше сходить к окулисту.

            Ну а если прищуриться, то лучи увидит и человек с нормальным зрением. Цитата отсюда: www.sveticvet.ru/glaz/puchki-luchej-kotorye-kazhutsya-isxodyashhimi-ot-yarkix-istochnikov-sveta/index.php

            Временами кажется, будто дальние лампы бросают в глаза длинные прямые лучи, в особенности, если глядеть на них прищурившись. Вдоль краев века слезная жидкость образует небольшой мениск, в котором преломляются световые лучи. Лучи преломляются у верхнего века так, что кажутся идущими снизу, и источник света получает обращенный книзу «хвост». Подобным же образом у нижнего века возникает световой «хвост», направленный вверх. Появление этих «хвостов» можно хорошо проследить, если, закрыв один глаз, медленно прикрывать другой, или поднимать и опускать голову, держа полузакрытыми оба глаза. Лучи появляются в тот самый момент, когда веко начинает закрывать зрачок, что легко заметить близорукому человеку, так как источник света, который представляется ему расплывчатым кругом, в этот момент частично затмевается.

            Лучи не вполне параллельны, даже если смотреть только одним глазом. Взгляните в упор на источник света, а затем поверните голову чуть вправо и скосите глаза так, чтобы снова увидеть этот источник. Теперь лучи направлены наклонно. Причина, по-видимому, состоит в том, что края век, там, где они пересекают зрачок, уже не горизонтальны, и каждый пучок лучей располагается под прямым углом к краю века. Видимые направления лучей согласуются с этим объяснением. Теперь можно понять, почему лучи не параллельны, если смотреть прямо перед собой: кривизна век сказывается даже при малой ширине зрачка. Закройте пальцем правый край зрачка, и расположенные слева лучи исчезнут в пучке точно так, как это и должно быть.

            Помимо длинных «хвостов», бывают короткие и очень яркие «хвосты», обусловленные отражением от краев век. Можно на опыте убедиться, что на этот раз верхнее веко порождает короткий верхний «хвост», и наоборот. Эти отраженные лучи создают обычно поперечную дифракционную картину.

  • 0
    Рассказ из очень древнего номера «Вокруг света» вспомнился — «И наступила темнота», http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3578/

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.