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

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

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости
Ядро атома впервые возбудили лазером: это открывает сверхточные измерения времени
Наука
Чек-лист: как обеспечить информационную безопасность маркетплейса
Мнения
Экспериментальный лазер передал данные с зонда «Психея» на расстоянии 226 млн километров
Космос
Посмотрите на самое близкое фото обломка ракеты в космосе
Космос
Ученые нашли следы древних ритуалов майя на благословение
Наука
В Китае появились батареи со сверхбыстрой зарядкой для электрокаров: запас хода составляет 1000 км
Новости
Найдены скрытые «дорожки для мертвых»: их обнаружили с помощью лидара
Наука
Беспилотные грузовики Evocargo начинают работу во «Внуково» в рамках эксперимента
Новости
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые считают, что недалеко от Земли есть «живая» планета
Новости
Китай готов к автономным летающим такси: когда будут первые полеты
Новости
Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной
Космос
Где похоронен Платон: ученые наконец-то нашли ответ
Наука
Почему мужчины умирают в России на 10 лет раньше женщин: в Минздраве назвали причину
Новости
Крошечный и тонкий экран отслеживает активность мозга во время операции
Новости