;
Кейсы 29 октября 2021

Космический «крендель» и рождение планет: главные открытия самого сложного телескопа на Земле

Далее

10 лет назад, в октябре 2011 года, Атакамская большая антенная решетка миллиметрового диапазона (ALMA) официально «открыла двери» для астрономического сообщества, представив первый снимок. «Хайтек» рассказывает о том, как работает эта уникальная система и какие открытия сделала ALMA за столь небольшой срок.

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая матрица (ALMA) — самая сложная астрономическая обсерватория, когда-либо построенная на Земле. Ученые из Северной Америки, Восточной Азии и Европы объединились для разработки этого передового научного инструмента на севере Чили.

ALMA открыла новое окно во Вселенную, фиксируя невиданные ранее детали о самых первых звездах и галактиках, исследуя сердце галактики Млечный Путь и раскрывая, как формируются планеты.

Зачем построили сложнейшую обсерваторию на Земле?

Телескоп предназначен для изучения процессов, происходивших на протяжении первых сотен миллионов лет после Большого Взрыва, когда формировалось первое поколение звезд. С его помощью планируется получить новые данные, объясняющие механизмы эволюции Вселенной.

Используя Вселенную как гигантскую химическую лабораторию, ALMA позволяет ученым подробно узнать о сложных молекулах гигантских облаков газа и пыли, порождающих звезды и планетные системы.

Комплекс ALMA состоит из антенн. Они работают вместе как единый гигантский телескоп, который наблюдает Вселенную в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне длин волн. Это примерно в тысячу раз длиннее, чем длина волн видимого света. Такие волны излучаются некоторыми из самых холодных объектов в космосе, например, плотные облака газа и космической пыли, из которых и сформированы звезды и планеты, а также очень далекие объекты в ранней Вселенной.

Туманность Конская Голова на разных длинах волн.

Выше — параллельные снимки туманности Конская Голова в оптическом/инфракрасном/радиоволнах. В оптическом диапазоне пыль скрывает звездообразование. В инфракрасном диапазоне светится горячий тонкий слой пыли вокруг облака. В радиоволнах светятся как пыль, так и молекулы, предоставляя обширную информацию об областях, которые в противном случае невидимы в оптическом диапазоне.

Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Благодаря интерферометрии максимальное пространственное разрешение ALMA на видимых длинах волн даже лучше, чем у космического телескопа «Хаббл» НАСА/ЕКА. Даже по прошествии 10 лет ALMA остается самым большим и мощным телескопом миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.

Несмотря на то, что ALMA начала научные наблюдения во второй половине 2011 года, первые изображения были опубликованы в прессе октябре. Именно в этом месяце и празднуется научный вклад уникального комплекса.

Как работает ALMA?

ALMA — это трансформирующийся радиотелескоп, который может изучать космический свет, который находится на границе между радио- и инфракрасным излучением. Вообще, электромагнитное излучение с миллиметровой и субмиллиметровой длиной волны легко поглощается водяным паром в атмосфере. При строительстве телескопа инженеры и ученые учли это. Сухой климат и экстремальная высота (5 000 м) участка в чилийской пустыне Атакама на плато Чайнантор обеспечивают ALMA подходящие условия для обнаружения этих слабых сигналов из космоса.

Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) — ESO, CC BY 4.0

ALMA использует 66 высокоточных спутниковых антенн двух размеров: 54 из них имеют диаметр 12 м и остальные 12 — всего 7 м. Они расположены на расстоянии до 16 км друг от друга. Общая площадь массива составляет более 21 600 м².

Главные открытия ALMA

Перед официальным открытием обсерватории было представлено более 900 предложений по наблюдению. Это наглядно показало, насколько научное сообщество заинтересовано в использовании нового объекта. С тех пор, последние 10 лет, ALMA продолжала пользоваться высоким спросом у астрономов во всем мире. Спрос намного превышает свободное время, каждый год выдвигается много интересных и новаторских проектов.

Благодаря некоторым из них сделаны эти удивительные открытия:

Самое первое изображение черной дыры

ALMA был одним из восьми наземных телескопов, которые использовались в рамках коллаборации Event Horizon Telescope (EHT) для получения первого изображения черной дыры, сверхмассивного объекта в центре галактики M87. Мессье 87 (M87) — гигантская эллиптическая галактика в 55 млн световых лет от Земли. 

Встречные потоки газа вокруг черной дыры

Астрономы с помощью обсерватории ALMA обнаружили два встречных потока газа вокруг черной дыры, которые могут объяснить, почему сверхмассивные черные дыры так быстро росли в ранней Вселенной. Они зафиксировали радиоволны, излучаемые космической пылью и ионами углерода в галактике HSC J124353.93 + 010038.5 (далее J1243+0100). Подробный анализ данных, полученных ALMA, выявил высокоскоростной поток газа, движущийся внутри этой галактики со скоростью 500 в секунду.

Космический «крендель»

С помощью обсерватории ALMA астрономы получили изображение с высоким разрешением. На нем — два диска, на которых растут молодые звезды, питаемые сложной сеткой газовых и пылевых волокон в форме кренделя. Наблюдение за этим явлением проливает новый свет на самые ранние фазы жизни звезд и помогает астрономам определить условия, в которых рождаются двойные звезды.

Наблюдение за формированием планет в действии

Впервые с помощью ALMA астрономы стали свидетелями трехмерного движения газа в диске, образующем планету. В трех точках диска вокруг молодой звезды HD 163296 видны потоки газа. Ученые давно их предсказывали и наконец-то подтвердили с помощью ALMA. Они будут напрямую влиять на химический состав планетных атмосфер.

Кольца Урана сияют в холодном свете

Используя обсерваторию ALMA и Очень большой телескоп в Чили (VLT), астрономы получили изображения холодных, усыпанных камнями колец, окружающих планету Уран. Вместо того, чтобы наблюдать солнечный свет, отраженный от этих колец, ALMA и VLT получили изображения миллиметрового и среднего инфракрасного «свечения», естественным образом испускаемого холодными частицами самих колец.

Сложные органические молекулы в младенческой звездной системе 

Астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружили присутствие сложных органических молекул в протопланетном диске, окружающем молодую звезду, это указывает на то, что условия, породившие нашу Землю и Солнце, не уникальны во Вселенной.

Это открытие, сделанное с помощью ALMA, показывает, что протопланетный диск, окружающий звезду MWC 480 возрастом миллион лет, наполнен метилцианидом (CH3CN), сложной молекулой на основе углерода. И эта молекула, и ее более простой родственник цианистый водород (HCN) были обнаружены в холодных внешних пределах недавно сформированного диска звезды. Эта область, по мнению астрономов, аналогична поясу Койпера — царству ледяных планетезималей и комет за пределами Нептуна.

Тысячи статей

В первое десятилетие своего существования ALMA использовалась астрономами во всем мире для совершения важных открытий. На сегодняшний день ALMA предоставил данные для почти 2 500 научных статей. И это только начало.

public.nrao.edu

ALMA — это партнерство ESO (представляющего государства-члены), NSF (США) и NINS (Япония), а также NRC (Канада), MOST и ASIAA (Тайвань) и KASI (Республика Корея) в сотрудничестве с Республика Чили. Объединенная обсерватория ALMA находится в ведении ESO, AUI/NRAO и NAOJ. Этот телескоп — отличный пример того, как международное партнерство может двигать науку вперед.


Читать далее

«Хаббл» сделал фото одной и той же активной галактики с разницей в 20 лет

Астрономы рассказали, где и как во Вселенной образуются золото и платина

Послушайте звуки Марса, которые записала миссия Perseverance

Загрузка...