06. Сверхмассивные черные дыры во Вселенной
|
Плазменная струя, бьющая из галактики М 87, по-видимому, генерируется аккрецирующей черной дырой массой в 3 млрд масс
Солнца. Фото ї NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
|
Самые важные астрономические достижения миссии космического телескопа "Хаббл" - NASA
|
С 1960-х годов астрономы получили доказательства того, что источником энергии квазаров и других
активных ядер галактик служат гигантские черные дыры, захватывающие окружающее их вещество. Наблюдения 'Хаббла' подтверждают
данную теорию. Почти у каждой детально наблюдавшейся галактики нашлись указания на спрятанную в ее центре черную дыру.
Особенно важными оказались два обстоятельства. Во-первых, изображения квазаров, полученные с высоким угловым разрешением,
показали, что они располагаются в ярких эллиптических или взаимодействующих галактиках. Это говорит о том, что нужны особые
условия, чтобы питать центральную черную дыру. Во-вторых, масса гигантской черной дыры тесно коррелирует с массой
сферического звездного балджа (сгущения), окружающего галактический центр. Корреляция свидетельствует о том, что
формирование и эволюция галактики и ее черной дыры тесно связаны.
07. Самые мощные взрывы - "гамма-всплески"
|
Галактика, в которой наблюдался гамма-всплеск 971214, выглядит как небольшое пятнышко (указано стрелкой). Фото ї
S.R.Kulkarni and S.G.Djorgovski (Caltech), the Caltech GRB Team
|
Наблюдения в ИК свете на космическом телескопе им.Спитцера, на орбите вокруг Земли.
|
Гамма-всплески - короткие вспышки гамма-излучения, длящиеся от нескольких миллисекунд до
десятков минут. Их разделяют на два типа в зависимости от их длительности. Границей считаются примерно
2 секунды; в более
длительных вспышках образуются менее энергичные фотоны, чем в более коротких. Наблюдения, проведенные Комптоновской
гамма-обсерваторией, рентгеновским спутником BeppoSAX и наземными обсерваториями, позволили предположить, что
продолжительные вспышки возникают при коллапсе ядер массивных короткоживущих звезд, иными словами, - звезд типа
сверхновой. Но почему только малая доля сверхновых дает гамма-всплески? 'Хаббл' обнаружил: несмотря на то, что во всех
областях звездообразования в галактиках вспыхивают сверхновые, продолжительные гамма-всплески сконцентрированы в наиболее
ярких областях, как раз там, где сосредоточены самые массивные звезды. Более того, продолжительные гамма-всплески чаще
всего возникают в небольших, неправильных, бедных тяжелыми элементами галактиках. И это важно, поскольку дефицит тяжелых
элементов в массивных звездах делает их звездный ветер менее мощным, чем у звезд, богатых тяжелыми элементами. Поэтому на
протяжении жизни бедные тяжелыми элементами звезды сохраняют большую часть своей массы и, когда приходит время взрываться,
они оказываются более массивными. Коллапс их ядер приводит к образованию не нейтронной звезды, а черной дыры. Астрономы
считают, что продолжительные гамма-всплески вызваны тонкими струями, выброшенными быстро вращающимися черными дырами.
Решающими факторами для того, чтобы коллапс ядра звезды вызвал мощный гамма-всплеск, являются масса и скорость вращения
звезды в момент ее смерти. Отождествление коротких гамма-всплесков оказалось более сложным. Только в последние годы
несколько таких событий произошло благодаря спутникам HETE
2 и Swift. 'Хаббл' и рентгеновская обсерватория 'Чандра'
установили, что энергия таких вспышек слабее, чем продолжительных, и возникают они в совершенно разных типах галактик,
включая и эллиптические галактики, где звезды сейчас почти не формируются. Похоже, что короткие вспышки связаны не с
массивными, короткоживущими звездами, а с остатками их эволюции. Согласно наиболее популярной гипотезе, короткие
гамма-всплески возникают при слиянии двух нейтронных звезд.
08. "Граничные экспозиции" - Край Вселенной
|
Далекие галактики, в миллиарды раз более слабые, чем может увидеть невооруженный глаз, разбросаны на сверхглубоких снимках
'Хаббла'. Фото ї NASA, ESA, S.Beckwith (STScI)
|
Самые важные астрономические достижения миссии космического телескопа "Хаббл" - NASA
|
Одна из фундаментальных задач астрономии - исследовать развитие галактик и их предков во
временном интервале, максимально приближенном к моменту Большого взрыва. Чтобы понять, как выглядел когда-то наш Млечный
Путь, исследователи решили получить изображения галактик различного возраста - от самых юных до самых старых. С этой целью,
чтобы запечатлеть наиболее далекие (а значит, самые древние) галактики, 'Хаббл' совместно с другими обсерваториями получил
с длительными экспозициями изображения нескольких маленьких участков неба: глубокие снимки 'Хаббла', сверхглубокий снимок
'Хаббла' и глубокий обзор великих обсерваторий 'Происхождение'. Сверхчувствительные снимки показывают галактики во
Вселенной, когда ей было лишь несколько сотен миллионов лет, что составляет всего 5% от ее нынешнего возраста. Тогда
галактики были меньше размером и имели менее правильную форму, чем теперь, что и следовало ожидать, если современные
галактики образовывались путем слияния маленьких галактик (а не путем распада более крупных). Создаваемый сейчас
космический телескоп 'Джеймс Уэбб', наследник 'Хаббла', сможет проникнуть в еще более далекие эпохи. Глубокие снимки
позволяют также проследить, как изменялась интенсивность звездообразования во Вселенной от эпохи к эпохе. Похоже, что
она достигла своего пика примерно 7 млрд лет назад, а затем постепенно ослабла примерно в десять раз. В молодости
Вселенной (то есть в возрасте 1 млрд лет) скорость звездообразования уже была велика и составляла 1/3 ее максимального
значения.
09. 13,7 миллиардов лет - возраст нашей Вселенной
|
Туманность M17. Наблюдения Эдвина Хаббла и его коллег в 1920-е годы показали, что мы живем в расширяющейся Вселенной.
Галактики разбегаются друг от друга.
|
Самые важные астрономические достижения миссии космического телескопа "Хаббл" - NASA
|
Наблюдения Эдвина Хаббла и его коллег в 1920-е годы показали, что мы живем в расширяющейся
Вселенной. Галактики разбегаются друг от друга так, как будто бы пространство Вселенной равномерно растягивается.
Постоянная Хаббла (H
0), указывающая современную скорость расширения, позволяет определить возраст Вселенной. Объяснение
простое: постоянная Хаббла - это скорость разбегания галактик, поэтому, если пренебречь ускорением и торможением, величина,
обратная H
0, дает время, когда все галактики были рядом. Кроме того, значение постоянной Хаббла играет определяющую роль
для роста галактик, формирования легких элементов и установления продолжительности фаз космической эволюции. Не
удивительно, что точное измерение постоянной Хаббла было с самого начала основной целью одноименного телескопа. На практике
для определения данной величины требуется измерить расстояния до ближайших галактик, а это гораздо более трудная задача,
чем считалось в XX веке. 'Хаббл' детально исследовал цефеиды - звезды с характерными пульсациями, периоды которых указывают
на их истинный блеск, а значит, и на расстояние до них, - в 31 галактике. Точность полученного значения постоянной Хаббла
составила около 10%. В совокупности с результатами измерений реликтового излучения это определяет возраст - 13,7
млрд лет.
10. Ускоряющаяся Вселенная
|
Сопоставление разных по времени снимков привело не только к обнаружению далекой сверхновой, но и к выявлению ускоренного
расширения Вселенной. Фото ї NASA and J.Blakeslee (JHU)
|
Самые важные астрономические достижения миссии космического телескопа "Хаббл" - NASA
|
Ускоренное расширение началось примерно 5 млрд лет назад, а до того момента оно тормозилось.
В 2004 году 'Хаббл' обнаружил 16 далеких сверхновых, которые тогда вспыхнули. Данные наблюдения накладывают основательные
ограничения на теории о том, чем может быть темная энергия. Простейшая возможность заключается в
том, что энергия принадлежит самому пространству, даже если оно совершенно пустое. Сегодня наблюдение далеких сверхновых
остается лучшим методом изучения темной энергии. Роль 'Хаббла' в изучении темной энергии огромна, поэтому астрономы будут
благодарны NASA, если телескоп будет сохранен.