Большое достижение
Для неосведомленных людей может показаться, что получение изображения Марса не является каким-то выдающимся достижением, особенно для самого мощного и дорого космического телескопа в мире. Однако получить изображение такого яркого и близкого (относительно) объекта, как Марс, сложная задача для «Джеймса Уэбба», который был разработан для обнаружения чрезвычайно слабых вспышек света в наиболее отдаленных областях Вселенной.
Используя нестандартные методы и очень короткие выдержки, телескоп смог запечатлеть Красную планету, которая при обычном наблюдении была бы слишком яркой для сверхчувствительного оборудования телескопа, что могло бы даже привести к его повреждению.
Напомним, что ранее «Джеймс Уэбб» получил изображения Юпитера, его кольцевой системы и некоторых спутников.
Телескоп Джеймса Уэбба
Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — это амбициозный научный проект орбитальной инфракрасной обсерватории NASA в сотрудничестве с европейскими и канадскими космическими агентствами. Запуск запланирован не ранее ноября 2021 года.
Телескоп Джеймса Уэбба
(Фото: NASA)
В отличие от «Хаббла», «Уэбб» не предназначен для обслуживания. Запаса хладагента на нем хватит примерно на десять лет. Чтобы обеспечить корректную работу на протяжении этого срока, все критически важные подсистемы телескопа дублируются.
Ожидается, что регулярные научные данные и изображения начнут поступать с «Уэбба» примерно через шесть месяцев после запуска.
Телескоп Джеймса Уэбба станет самым большим, мощным и сложным космическим телескопом, когда-либо созданным и запущенным в космос. Размер главного зеркала, шириной в 6,5 м и площадью собирательной поверхности в 25 кв. м, позволит «Уэббу» наблюдать далекие галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет.
Телескоп разместится в 1,5 млн км от Земли в противоположную от Солнца сторону во второй точке Лагранжа (L2). Он будет видеть около 39% неба в любой момент времени. Поскольку телескоп должен отвернуться от теплых и близких объектов, способных помешать ему, он не сможет наблюдать Солнце, Меркурий, Венеру, Землю или Луну.
Транспортировка и последовательность развертывания телескопа Джеймса Уэбба на орбите
Четыре научных инструмента имеют уникальные особенности, которые позволят астрономам изучать различные космические объекты:
- Камера ближнего инфракрасного излучения (NIRCam) будет отслеживать свет от звезд в соседних галактиках и от удаленных звезд Млечного Пути. Она также будет искать свет от звезд и галактик, которые сформировались в начале жизни вселенной.
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) будет наблюдать до 100 объектов одновременно и искать галактики, образовавшихся после Большого Взрыва.
- Спектрограф среднего инфракрасного диапазона (MIRI) создаст фотографии дальних небесных объектов, как это сейчас делает «Хаббл». Он позволит ученым собрать физические подробности о дальних объектах во Вселенной, обнаружить отдаленные галактики, слабые кометы, новорожденные звезды и объекты в поясе Койпера (дальняя часть Солнечной системы за орбитой Нептуна).
- Датчик точного наведения с устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (FGS/NIRISS). Компонент FGS будет отвечать за то, чтобы телескоп смотрел точно в заданном направлении во время научных исследований. А NIRISS — искать следы первого света во Вселенной и исследовать экзопланеты.
У телескопа есть аккаунт в , YouTube-канал, а также страницы в Instagram и .
Экзопланетные исследования
Однако планеты Солнечной системы не были единственными, чьему исследованию поспособствовал «Хаббл». Заслуженный телескоп поучаствовал и в открытии внесолнечных планет, или экзопланет. Хотя получить непосредственные снимки планет с телескопа «Хаббл» в этом случае было невозможно, он зафиксировал изменения светимости и движения звезд, вызванные обращающимися вокруг них планетами.
Кроме того, с помощью «Хаббла» были открыты и протопланетные диски вокруг ряда молодых звезд. С помощью этих наблюдений была подтверждена теория формирования планет из протопланетных дисков, и ученые убедились, что такие процессы происходят повсюду, у самых разных звезд.
Реальные фото Космоса в высоком качестве
Реальные фото Космоса из Земли
Для того чтобы сфотографировать небесные объекты, используется телескоп (астрограф). Известно, что галактики и туманности имеют низкую яркость, и для их съемки необходимо применять длинные выдержки.
И вот здесь начинаются проблемы. По причине вращения Земли вокруг своей оси уже с небольшим увеличением в телескопе замечается суточное движение звезд, а если устройство не имеет часового привода, то на снимках звезды будут получаться в виде черточек. Однако не все так просто. Из-за неточности выставления телескопа на полюс мира и ошибок часового привода звезды, выписывая кривую, медленно передвигаются по полю зрения телескопа, и на фотоснимке не получаются точечные звезды. Для того чтобы полностью устранить данный эффект, необходимо применять гидирование (на верх телескопа ставится оптическая трубка с камерой, направленная на гидирующую звезду). Такую трубку называют гидом. Посредством камеры изображение подается на ПК, там происходит анализ изображения. В том случае, если звезда смещается в поле зрения гида, то компьютер посылает сигнал на двигатели монтировки телескопа, тем самым корректируя его положение. Таким образом добиваются точечных звезд на снимке. Затем с большой выдержкой делается серия снимков. Но по причине теплового шума матрицы фото получаются зернистые и шумные. Помимо этого, на снимках могут появляться пятна от пылинок на матрице или оптике. Избавиться от этого эффекта можно с помощью калибра.
Первый взгляд на Марс
На изображении слева (выше) показана эталонная карта поверхности, созданная на основе данных лазерного альтиметра (MOLA) на космическом аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Оно в основном состоит из отраженного солнечного света, поэтому так похоже на изображение в оптическом диапазоне.
Справа мы видим два изображения, которые были получены с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) на двух разных длинах волн. Ближний инфракрасный диапазон — это длина волны, находящаяся за пределами диапазона, доступного человеческому глазу. Кроме того, в отличие от видимого света, инфракрасное излучение легче проходит через газ и пыль, а значит «Джеймс Уэбб» может видеть дальше и больше, чем любой другой телескоп.
Равнина Эллада (светлая область). Изображение создано из черно-белых снимков среднего разрешения и цветных снимков низкого разрешения, полученных станциями NASA «Викинг-1» и «Викинг-2» / NASA/JPL/USGS
Используя преимущества этой длины волны, ученые могут изучать все виды явлений на поверхности Марса, включая пыльные бури, погодные условия и сезонные изменения. Яркость напрямую связана с температурой поверхности и атмосферы, при этом она снижается по направлению к полярным областям, поскольку они получают меньше солнечного тепла и света.
Также наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне можно использовать для изучения состава атмосферы Марса, поскольку уровень углекислого газа может влиять на то, как улавливается и поглощается тепло. Вероятно, атмосферные влияния являются причиной того, что над бассейном Эллады наблюдается темное холодное пятно.
Первый ближний инфракрасный спектр марсианской атмосферы от «Джеймса Уэбба» / NASA/ESA/CSA/STScI and Mars JWST/GTO team
Самые известные открытия «Хаббла»
Телескоп практически точно установил значение постоянной Хаббла, которая ранее имела погрешность в 50% (сейчас максимальная погрешность составляет 10%, что в данном случае является отличным результатом). Постоянная связывает расстояние до галактики со скоростью ее удаления. Телескоп сфотографировал момент столкновения одной из комет с Юпитером, поверхности Плутона и Сатурна, планетные диски вокруг звезд из разных туманностей. «Хаббл» сыграл решающую роль в подтверждении теории о наличии черных дыр в центре галактик, а также передал данные, которые позволили составить космологическую модель Вселенной.
В первые 10 лет телескоп стал научной сенсацией. Сейчас ученые как будто привыкли к «земному глазу», находящемуся на орбите на постоянной основе.
В 2013 году аппарат открыл Гиппокамп, спутник Нептуна, а еще через 3 года обнаружил новую галактику. В 2018-м телескоп передал снимки, на которых изображена одна их древнейших галактик, которая существует около 500 миллионов лет.
Трехмерная модель телескопа Хаббла
Захватывающие снимки Хаббла
Ниже приведены некоторые из лучших снимков, сделанных Хабблом за последние годы.
Туманность Улитка, планетарная туманность в созвездии Водолея, также известная как «Око Бога».
Этой массивной молодой звездной группе под названием R136 всего несколько миллионов лет, и она находится в туманности 30 Doradus, бурной области звездообразования в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути.
Хаббл сделал самый подробный снимок Крабовидной туманности на одном из самых больших изображений, когда-либо сделанных космической обсерваторией.
Космический телескоп Хаббл сделал это изображение столкновения фрагмента G Шумейкера-Леви 9 с Юпитером 18 июля 1994 года.
Планетарная туманность NGC 6891 светится на этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла.
Кольца Сатурна и четыре его спутника занимают центральное место на этом портрете, сделанном широкоугольной камерой 3 космического телескопа Хаббла 20 июня 2019 года.
Снимок туманности N44, сделанный космическим телескопом Хаббла.
На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, показана галактика NGC 6984, расположенная примерно в 200 миллионах световых лет от Земли.
Космические скалы
версии в полном разрешении
Совсем рядом с нами, в 7500 световых лет находится скопление звёзд под названием туманность Киля. Великолепную стену её небольшого участка вы видите не в первый раз, но телескоп Уэбба позволил заглянуть вглубь неё и рассмотреть состав монструозного формирования в деталях.
Так называемые «горы» длиной в 7 световых лет состоят из пыли и плотного газа, которые формируют новые светила.
Радиация от звёзд в участке над этим изображением толкает пыль и газ наружу, тем самым из них формируется пещеристая область земляного цвета. Голубой «пар» это оставшийся перегретый ультрафиолетовым излучаем газ, который не успел уйти от «взрыва» и остался испаряться.
Новое фото передаёт больше объёма и текстуры туманности, открывает сотни новых звёзд, которые раньше нельзя было банально увидеть.
Что означают характеристики телескопа?
Технические характеристики телескопа сперва могут напугать неподготовленного человека. Апертура, увеличение, фокусное расстояние… рефлекторы, рефракторы, какие-то числа и множители – короче говоря, достаточно информации, чтобы запутаться.
Хотя все это выглядит довольно сложно и сбивает с толку, на самом деле понять что к чему не так уж и сложно, если знать несколько простых правил. Если вы хоть немного знакомы с фотографией, то вот хорошая новость – основные характеристики у телескопа такие же как у фотоаппарата, только называются немного иначе.
Вот их объяснение, в порядке важности:
Апертура: тоже, что и диафрагма у фотоапарата. Самая важная характеристика телескопа, некоторые даже считают, что единственная, которая вообще имеет значение для наблюдений. Понятие апертура относится к диаметру первой (наружной) линзы телескопа. Той, которая “улавливает” свет, идущий от космического объекта к наблюдателю.
С апертурой все просто – чем она больше, тем больше света сможет “собрать” и тем более слабый объект на небосклоне вы сможете наблюдать. Соответственно рекомендация может быть только одна – чем больше, тем лучше. Несмотря на то, что существуют различия в том как считается диаметр апертуры у разных брендов и типов телескопов, старайтесь выбрать ту модель в своем ценовом диапазоне, у которой апертура больше.
Увеличение: увеличение телескопа – это отношение между фокусным расстоянием окуляра и фокусным расстоянием вашего телескопа (о фокусном расстоянии я расскажу чуть ниже).
В большинстве современных телескопов, даже в любительских, окуляры сменные (уточните это у продавца), так что вы можете со временем заменить их более мощными
По этой причине имейте ввиду – именно увеличение телескопа, это та характеристика, которую затем можно изменить в лучшую сторону, правда с одной важной оговоркой
Поскольку увеличение зависит ещё и от фокусного расстояния телескопа, существует некий предел увеличения, которого может достичь ваш телескоп. Свыше этого, даже если вы будете использовать самые дорогие и супер-качественные окуляры, вы не получите лучшего изображения.
Чтобы рассчитать максимально полезное увеличение вашего телескопа, просто воспользуйтесь этим калькулятором.
Фокусное расстояние: с обывательской точки зрения , фокусное расстояние – это длина телескопа, т.е. расстояние между первой линзой “собирающей” свет и окуляром.
В отличие от апертуры, формула “чем больше – тем лучше” тут не работает, даже наоборот. Короткое фокусное расстояние означает более широкое поле зрения (т.е. область неба, которую вы можете наблюдать в один момент), в то время как длинное фокусное расстояние означает, что поле вашего зрения будет узким (сложнее найти нужный объект), но в то же время при наведении на объект – вы увидите у него больше деталей.
Нельзя сказать какой из вариантов хуже или лучше, скорее все зависит от наблюдателя. Для астрономов-любителей и детей, как правило, рекомендуется выбирать модели с большим фокусным расстоянием, так как вы в основном будете смотреть на Луну и соседние с Землей планеты, и длиннофокусный вариант позволит вам увидеть на них больше деталей.
Схема любительского телескопа-рефрактора, чтоб было понятнее что от чего зависит
