NASA вшановує спадщину однієї з своїх Великих обсерваторій, космічного телескопа «Спітцер», який понад 16 років досліджував Всесвіт в інфрачервоному світлі. Місія «Спітцера» завершиться 30 січня поточного року.
Створений у 2003 році, «Спітцер» дав змогу розкрити раніше приховані особливості відомих космічних об’єктів й уможливив спостереження та відкриття, що охоплюють діапазон відстаней від Сонячної системи да майже краю Всесвіту.
«“Спітцер” показав, яким важливим є інфрачервоне світло для розуміння нашого всесвіту, як на малих відстанях, так і на великих, наприклад у разі найвіддаленіших галактик», — сказав Пол Герц (Paul Hertz), директор з питань астрофізики в штаб-квартирі NASA. «Успіхи, які ми отримаємо в багатьох напрямах астрофізики в майбутньому, будуть спиратися на спадщину “Спітцера”».
«Спітцер» створили для вивчення «холодного, старого і пилового», три речі, які астрономи можуть особливо добре спостерігати в інфрачервоному світлі. Інфрачервоне світло належить до інфрачервоного діапазону електромагнітного спектра — довжина хвиль від близько 700 нанометрів (занадто мала, щоб побачити неозброєним оком) до майже 1 міліметра (приблизно розмір головки шпильки).
Ріжні довжини хвиль інфрачервоного діапазону можуть проявити ріжні особливості Всесвіту. Наприклад, «Спітцер» може бачити об’єкти, занадто холодні, щоб випромінювати багато видимого світла, зокрема екзопланети (планети поза Сонячною системою), коричневі карлики та холодну речовину, що міститься у просторі між зорями.
Щодо «старого», за допомогою «Спітцера» астрономи вивчали деякі найвіддаленіші галактики. Світло від деяких з них подорожувало мільярди років, щоб дістатися до Землі, тобто науковці бачили ці об’єкти такими, якими вони були давно, дуже давно. Зокрема, працюючи разом «Спітцер» і Космічний телескоп імені Габбла (який виконує спостереження насамперед у видимому світлі та на менших довжинах інфрачервоних хвиль, ніж ті, що реєструє «Спіцер») дали змогу виявити і вивчити найвіддаленішу галактику, яку досі вдалося спостерігати астрономам. Світло, яке ми бачимо від цієї галактики, виникло 13,4 мільярди років тому, коли вік Всесвіту становив менше 5% від його теперішнього віку.
Космічний телескоп «Спітцер» (раніше космічний інфрачервоний телескоп — Space Infrared Telescope Facility, SIRTF) готовий до запуску на мисі Канаверал у 2003 році. Фото з сайту www.nasa.gov.
Окрім іншого, ці два телескопи дали змогу встановити, що маса таких ранніх галактик більша, ніж очікували науковці. А вивчаючи ближчі до нас галактики, «Спітцер» поглибив наше розуміння того, як відбувалося формування галактик протягом еволюції Всесвіту.
«Спітцер» також уважно спостерігав міжзоряний пил, якого багато в більшості галактик. Змішаний з газом у масивних хмарах, він може скупчуватися, що приводить до утворення зір, а із залишків речовини біля молодих зір можуть формуватися планети. За допомогою методу спектроскопії «Спітцер» давав змогу аналізувати хімічний склад пилу, щоб дізнатися про інгредієнти, з яких утворюються планети та зорі.
У 2005 році, після того, як космічний зонд місії NASA Deep Impact навмисно врізався в комету «Темпель 1» (Tempel 1), телескоп проаналізував викинутий з її ядра пил, що допомогло скласти перелік речовин, які були присутні у ранній Сонячній системі. Ба більше, «Спітцер» знайшов раніше непомічене кільце навколо Сатурна, складене з розріджених частинок пилу, яких обсерваторії видимого діапазону не бачать.
На зображенні, отриманому космічним телескопом NASA «Спітцер», видно розкішні спіральні рукави галактики Мессьє 81. Ця галактика, що на небесній сфері міститься в сузір’ї Великої Ведмедиці, лежить на відстані приблизно 12 мільйонів світлових років від Землі. Фото з сайту www.nasa.gov.
Крім того, інфрачервоні хвилі певної довжини можуть проникати крізь пил, чого не може видиме світло. Це давало змогу «Спітцеру» виявити ділянки, які в іншому випадку були б невидимимі.
«Це дуже дивовижно, коли ви зважаєте на все, що зробив “Спіцер” за своє життя; від виявлення астероїдів у Сонячній системі не більших, ніж продовгувастий лімузин, до вивчення деяких найвіддаленіших галактик, які ми знаємо», — сказав Майкл Вернер (Michael Werner), науковець місії «Спітцер».
Щоб поглибити наукові уявлення, дослідники місії «Спітцер» часто поєднували свої висновки з результатами багатьох інших обсерваторій, зокрема двох інших Великих обсерваторій NASA, Космічного телескопа імені Габбла та рентгенівської обсерваторії «Чандра».
На цій світлині від космічного телескопа NASA «Спітцер» показано сотні тисяч зір, скупчених довкола ядра нашої спіральної галактики Молочний Шлях. Старі й холодні зорі на зображенні блакитні, а особливості пилу, засвіченого гарячими, масивними зорями, показано червонуватим відтінком. Фото з сайту www.nasa.gov.
Деякі з найбільших наукових відкриттів «Спітцера», зокрема й екзопланети, не були частиною первісних наукових цілей місії. Науковці використовували методику, яку називають методом транзитів (послаблення світла від зорі, коли перед нею проходить планета), щоб підтвердити наявність двох планет розміром як у Землі в системі TRAPPIST-1. Тоді «Спітцер» виявив ще п’ять планет розміром як у Землі в цій системі й уможливив отримання важливої інформації про їх густину. Це була найбільша кількість землеподібних екзопланет, які коли-небудь відкривали навколо однієї зорі.
«Спітцер», що одним із перших серед телескопів зареєстрував світло, яке надходить прямо від екзопланети, застосував ту саму здатність для того, щоб уперше виявити молекули в атмосфері екзопланети. (Раніше виконані дослідження виявили окремі хімічні елементи в атмосфері екзопланети.) Це дало змогу виконати перші вимірювання коливань температури та вітру в атмосфері екзопланети.
«Коли розробляли “Спітцер”, науковці ще не знайшли жодної транзитної екзопланети, а на момент його запуску їх було відомо лише кілька», — сказав Шон Кері (Sean Carey), керівник Наукового центру «Спітцер» при IPAC (Infrared Processing and Analysis Center, Центр обробки та аналізу даних інфрачервоного діапазону — Ред.) в Каліфорнійському технологічному інституті (Пасадена, Каліфорнія). «Той факт, що “Спітцер” став таким потужним інструментом для вивчення екзопланет, коли такі дослідження не були наперед заплановані, насправді є важливим. І ми отримали деякі результати, які нас здивували».
На цьому зображенні темної хмари Ро Змієносця (Rho Ophiuchi), отриманому за допомогою космічного телескопа NASA «Спітцер» новонароджені зорі визирають із-під «пологової ковдри» пилу. Газопилова хмара, яку астрономи позначають «Rho Oph», це один з найближчих до Сонячної системи районів, де формуються зорі. Він лежить на відстані приблизно 407 світлових років від Землі. Фото з сайту www.nasa.gov.
Одна з головних сильних сторін «Спітцера» — його чутливість, тобто здатність виявляти дуже слабкі джерела інфрачервоного світла. Земля є сильним джерелом інфрачервоного випромінювання, а тому намагатися спостерігати слабкі інфрачервоні джерела із Землі ― це як пробувати спостерігати зорі вдень, коли на небі є Сонце. Це основна причина, чому конструктори «Спітцера» обрали місцем його розташування космічний простір, тобто на орбіті Землі: На далекій відстані від нашої планети детектори «Спітцера» не мали б завад від інфрачервоного випромінювання Землі.
Ріжні довжини хвиль інфрачервоного діапазону дають змогу виявляти ріжні особливості Всесвіту. Деякі наземні телескопи можуть реєструвати інфрачервоне випромінювання певних довжин хвиль й отримувати цінну наукову інформацію, але «Спітцер» має вищу чутливість, ніж навіть набагато більші наземні телескопи. Це дає змогу побачити набагато слабші джерела, такі як надзвичайно віддалені галактики. Ба більше, його створили для реєстрації деяких довжин хвиль інфрачервоного діапазону, які атмосфера Землі повністю поглинає, виводячи таке випромінювання за межі досяжності наземних обсерваторій.
Що таке інфрачервоне світло і як ми використовуємо його для вивчення Всесвіту? Інфрачервоне випромінювання або інфрачервоне світло — це енергія, яку ми не можемо бачити, але можемо відчувати як тепло. Всі об’єкти у Всесвіті випромінюють певну кількість інфрачервоного випромінювання, як гарячі, так і холодні, що робить інфрачервоний телескоп, як космічний телескоп NASA «Спітцер» дуже корисним у виявленні об’єктів, які неможливо спостерігати у видимому світлі.
Космічний апарат також може генерувати інфрачервоне тепло, тому «Спітцер» зробили так, щоб його приймачі були весь час в холоді, працюючи при температурі не вище мінус 267 градусів Цельсія. У 2009 р. «Спітцер» вичерпав запаси гелієвого теплоохолоджувача й закінчив свою «холодну» місію. Але велика відстань «Спітцера» від Землі допомогла уникнути занадто сильного його нагрівання — він як і раніше працює при температурі мінус 244 градуси Цельсія. Водночас науковці місії виявили, що можуть й далі реєструвати інфрачервоне випромінювання. «Тепла місія» телескопа триває вже більше десяти років, майже вдвічі довше, ніж холодна.
Початкові плани місії не передбачали, що «Спітцер» буде діяти протягом 16 років. Тривала робота дала змогу отримати деякі дуже важливі наукові результати, але також поставила перед науковцями певні завдання, оскільки космічний апарат відходив далі від Землі.
«Не планували, що “Спітцер” діятиме так далеко від Землі, тому команді довелося рік за роком пристосовуватися, щоб утримувати космічний апарат», — сказав Джозеф Гант (Joseph Hunt), керівник проекту «Спітцер». «Але я гадаю, подолання цього виклику дало людям велике почуття гордості за місію. Ця місія залишається для вас».
30 січня 2020 року інженери виведуть з експлуатації космічний апарат «Спітцер» та припинять наукові роботи. NASA у 2016 році ухвалило рішення про закриття місії «Спітцера». Спочатку це планували на 2018 рік, зважаючи на очікуваний запуск космічного телескопа Джеймса Вебба, який також працюватиме для інфрачервоної астрономії. Коли запуск «Вебба» відклали, місію «Спітцера» продовжили уп’яте й в останнє. Ці розширення місії дали «Спітцеру» додатковий час, щоб продовжувати наукову роботу, зокрема роботу з пошуку об’єктів спостережень для телескопа Джеймса Вебба.
Більше інформації про «Спітцер» можна знайти на цих сайтах:
За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко
