Орбітальний інфрачервоний телескоп «WISE»
Л.М. Свачій
кандидат фізико-математичних наук
Головна астрономічна обсерваторія НАН України
14 грудня 2009 р. з авіаційної бази Військово-повітряних сил Ванденберґ (шт. Каліфорнія, США) за допомогою ракети-носія «Дельта-2» запущено американську орбітальну обсерваторію «WISE» (абревіатура від англійської назви Wide-field Infrared Survey Explorer — Ширококутний інфрачервоний оглядовий дослідник). Цей космічний апарат, котрий належить NASA, функціонує на навколоземній полярній орбіті, висота якої 525 км, а нахил — 97,5°. Повний оберт навколо Землі обсерваторія здійснює за 95 хв.
Уявлення художника про орбітальну обсерваторію «WISE». Фото з сайту www.jpl.nasa.gov.
На борту космічного апарата розміщений кріогенний телескоп-рефлектор з апертурою 40 см. Поле зору телескопа становить 47′, фокусна відстань — 1,35 м. Телескоп оснащений чотирма камерами-приймачами (детекторами) для випромінювання з довжинами хвиль 3.4, 4.6, 12 і 22 мкм середнього інфрачервоного діапазону. Хвилі завдовжки 3.4 та 4.6 мкм — це переважно випромінювання зір, а хвилі завдовжки 12 та 22 мкм випускає космічний пил. Кожний детектор є матриця розмірами 1024 на 1024 пікселя, тобто містить понад 1 млн пікселів. Для порівняння: детектори американського інфрачервоного телескопа «IRAS», котрий досліджував Усесвіт майже три десятиліття тому, загалом містили тільки 62 пікселі.
Оскільки «WISE» призначений для реєстрації інфрачервоних променів від холодних космічних об’єктів, то і телескоп, і детектори мають бути ще холодніші, щоб не накладалося їхнє власне випромінювання. Перед спостереженнями телескоп був охолоджений до 12 К (-261 °С), а детектори — до 8 і 32 К (-265 і -241 °С). За охолоджувач править заморожений водень, поміщений у спеціальну циліндричну цистерну — кріостат.
До складу телескопа входять 10 викривлених і два плоских дзеркала. Головне дзеркало має діаметр 40 см. Чотири дзеркала формують зображення з головного на плоске сканувальне дзеркало. Решта дзеркал формують зображення на детекторах. Телескоп робить знімки неба кожні 11 с, експозиція триває приблизно 9 с. Його виготовили в Лабораторії космічної динаміки (м. Логан, шт. Юта, США).
Орбітальний телескоп «WISE» призначений, щоб упродовж дев’яти місяців безперервно сканувати небесну сферу в інфрачервоних променях і таким чином здобути огляд усієї небесної сфери в чотирьох довжинах хвиль інфрачервоного діапазону. Космічна обсерваторія обертається навколо земних полюсів, скануючи смужки неба. «WISE» завжди перебуває над лінією день—ніч. Завдяки руху Землі навколо Сонця в поле зору телескопа потрапляють усе нові й нові ділянки неба, а за півроку так можна просканувати всю небесну сферу. Наукове управління цією космічною обсерваторією та обробку здобутої за її допомогою інформації здійснюють у Каліфорнійському інституті технології в Пасадені. Вартість програми «WISE» становить приблизно 320 млн американських доларів.
Свою першу фотографію зоряного неба телескоп «WISE» дістав 6 січня 2010 р., відзнявши ділянку в сузір’ї Кіля. На знімку можна розрізнити приблизно 3000 зір. Приблизно через тиждень космічна обсерваторія приступила до регулярних спостережень. До кінця весни 2010 р. вона проскакувала три чверті небесної сфери, а в середині липня 2010 р. завершила повний огляд усього неба з багатократним перекриттям. Він складається з понад 1 млн зображень різноманітних астрономічних об’єктів — від астероїдів до віддалених галактик. Упродовж наступних трьох місяців космічна обсерваторія скануватиме одну небесну півсферу ще раз. Це повторне сканування допоможе фахівцям побачити, що змінилося в розміщенні небесних тіл. Так можна буде виявити рухомі астрономічні об’єкти. Свою роботу «WISE» завершить у жовтні 2010 р. — до того часу водень-охолоджувач, розміщений на її борту, випарується.
Астрономи сподіваються, що космічна обсерваторія допоможе відкрити величезну кількість тих небесних тіл, котрі невидимі в оптичному, але досить яскраві в інфрачервоному діапазоні. Це приблизно 100 000 тьмяних астероїдів Головного поясу Сонячної системи (до 22-ї зоряної величини), а також комети, коричневі карлики, дуже молоді зорі, диски навколо зір, близькі й далекі галактики та ін. Зореподібні небесні тіла — коричневі карлики — це холодні тьмяні об’єкти, котрі майже не випромінюють у видимому діапазоні. Учені сподіваються, що «WISE» допоможе відкрити приблизно 1000 таких тіл. «WISE» може реєструвати коричневі карлики з температурою Т = 450 К до відстані 75 світл. років, з Т = 300 К до 20 світл. років, а з Т = 150 К до віддалі 10 світл. років від Землі. На основі переданої з борту «WISE» інформації вчені зможуть робити висновки, наскільки поширені коричневі карлики в околах Сонячної системи. Можливо, що найближчою до нас зорею є не Проксима Кентавра, а невідомий ще коричневий карлик.
Серед галактик, які спостерігає «WISE», — так звані інфрачервоні галактики з надвисокою світністю (англ.: ultra-luminous infrared galaxies). Об’єкти цього типу вперше виявив космічний телескоп «IRAS» у 1983 р. В інфрачервоному діапазоні названі галактики в 100 разів яскравіші, ніжу видимому. Телескоп «WISE» настільки чутливий, що може реєструвати дуже далекі галактики такого типу — аж до відстані 10 млрд світл. років.
Згодом із відкритих КА «WISE» небесних тіл астрономи виберуть найцікавіші для дослідження, щоб докладно вивчити їх за допомогою інших телескопів, зокрема Космічного телескопа імені Габбла, орбітального телескопа «Спітцер», повітряного телескопа «СОФІЯ». До того ж, за результатами роботи «WISE» учені зможуть розширити огляд 2МАSS (скорочення від англійської назви Two Micron All-Sky Survey — Огляд усього неба на довжині хвилі 2 мкм), проведений з 1997 до 2001 р. Ще заплановано скласти каталог джерел інфрачервоного випромінювання для Космічного телескопа імені Джеймса Вебба (англійське скорочення: JWST), який запустять у найближчі роки. Узагалі, на основі спостережень «WISE» учені сподіваються закаталогізувати сотні мільйонів астрономічних об’єктів. Перша офіційна версія «WISE»-каталогу стане доступною для астрономічної спільноти в травні 2011 р. Ця версія охопить приблизно 80% небесної сфери.
Упродовж січня—березня 2010 р. обсерваторія «WISE» відкрила близько десятка комет, а також понад 3500 астероїдів, з яких 30 — це так звані близькоземні астероїди. Зокрема, 12 січня космічна обсерваторія виявила свій перший невідомий раніше близькоземний астероїд. Його діаметр 1 км, він дістав назву 2010АВ78. Невдовзі це відкриття було підтверджене за допомогою наземних телескопів. До середини липня 2010 р. «WISE» проспостерігала загалом понад 100 000 астероїдів, більша частина з яких розміщена в Головному поясі, між орбітами Марса та Юпітера. Серед спостережених астероїдів є багато нововиявлених. За півроку роботи «WISE» відкрила понад 90 близькоземних об’єктів — астероїдів і комет, котрі підходять відносно близько до Землі. Свою першу комету, яка дістала назву Р/2010В2 (WISE), космічна обсерваторія відкрила 11 лютого 2010 р. Це досить велика короткоперіодична комета. її діаметр перевищує 2 км, а період обертання навколо Сонця близький до п’яти років. Учені сподіваються, що «WISE» допоможе виявити від кількох аж до десятків невідомих раніше комет.
У третій декаді травня 2010 р. «WISE» передав знімок двох туманностей, які розміщені в сузір’ї Кассіопеї і віддалені від Землі приблизно на 6000 світл. років.Туманності дістали цікаві назви: Серце й Душа. Американські фахівці стверджують, що в цих туманностях активно відбуваються процеси зореутворення. Зображення складається з 1150 окремих кадрів і свідчить про здатність «WISE» фотографувати протяжні області неба.
У середині червня «WISE» передала зображення зорі типу Вольфа—Райє із сузір’я Кіля, яка має позначення V385 Саrіnае. Вона віддалена від Землі на 16 000 світл. років. Ця зоря масивніша від Сонця в 35 разів. На думку вчених, найближчим часом вона може вибухнути як Наднова.
Як приклад спостережених з борту «WISE» зоряних систем назвімо спіральну галактику ІС 342, котру деколи ще називають захованою галактикою. Вона розміщена поза Молочним Шляхом — за яскравою смугою зір, за пилом і газом на віддалі 6,6 —11 млн світл. років. Ця відносно близька до нас галактика відома астрономам давно, проте досліджувати її через таке розташування було нелегко. Космічна обсерваторія сфотографувала зоряну систему ІС 342 в інфрачервоних променях, допомігши нам побачити її досить чітко. У рукавах і ядрі цієї галактики відбуваються процеси зореутворення.
Чутливість обсерваторії «WISE» набагато вища, ніж чутливість попередніх інфрачервоних орбітальних або наземних телескопів. Зокрема, вона в сотні разів чутливіша, ніж космічний телескоп «IRAS», котрий працював на орбіті в 1983 р. Роздільна здатність «WISE» становить приблизно 6″ для довжин хвиль 3.4; 4.6; 12 мкм і 12″ для 22 мкм. Як порівняти з телескопом «IRAS», то «WISE» може розрізнити вп’ятеро дрібніші деталі.
На закінчення зауважмо, що крім обсерваторії «WISE» на орбіті функціонують ще два інфрачервоні телескопи. Один з них — американський «Спітцер» (Spitzer Space Telescope) з діаметром дзеркала 85 см, запущений улітку 2003 р. Другий телескоп — європейський «Гершель» (Herschel Space Observatory), запущений навесні 2009 р., найбільший з усіх телескопів, які були виведені в космос. Діаметр його дзеркала 3,5 м, він спостерігає в середньому й далекому інфрачервоному діапазоні на довжинах хвиль 55—672 мкм. На відміну від цих телескопів космічна обсерваторія «WISE» призначена для огляду всієї небесної сфери. Фахівці кажуть, що «WISE» допоможе заповнити прогалини в інфрачервоному дослідженні різноманітних об’єктів Усесвіту — від близьких астероїдів до далеких квазарів.
Джерело: Астрономічний календар 2011, с. 302—305
Від редактора: 17 лютого 2011 р. космічний телескоп «WISE» перевели в режим «сну», а 2013 р. знову активували для виконання нової наукової програми (пошук комет) в рамках місії NEOWISE.
