Космический телескоп GALEX – новое окно во Вселенную (стр. 1 из 2)

Космический телескоп «Галекс» - Galaxy Evolution Explorer (GALEX) был запущен 28 апреля 2003 года. Эта миссия направлена на изучение формы, яркости, размера и расстояния до галактик за 10 миллиардов лет космической истории. 50-сантиметровое главное зеркало телескопа создано для сканирования неба в поисках источников ультрафиолетового излучения. Имеются телескопы, изучающие небо в видимом, рентгеновском и гамма диапазоне, и вот теперь у ученых есть космический телескоп, который позволяет получить ультрафиолетовую картинку неба. Это очень важный момент, поскольку небо очень плохо изучено в ультрафиолете и работа с этим телескопом уже приносит сенсационные известия об эволюции Вселенной. Диапазон ультрафиолетового излучения находится на электромагнитном спектре излучений на частотах между видимым светом и диапазоном рентгеновских и гамма-лучей. Ультрафиолетовая часть электромагнитного диапазона трудно наблюдаема сквозь атмосферу Земли, а Galaxy Evolution Explorer, находясь за пределами атмосферы, может наблюдать ультрафиолетовое излучение далеких объектов Вселенной без помех.

Проект «Галекс» разработан Калифорнийским Институтом Технологии в Пасадене, USA, который является также ответственным за эксперименты и анализ данных. Лаборатория Реактивного Движения NASA обеспечила телескоп научным оборудованием. В проекте участвовали Южная Корея и Франция - международные партнеры в миссии. Миссия «Галекс» имеет две основные цели: изучение образования и жизни звезд во Вселенной и изучение галактик в ультрафиолетовом диапазоне. Эволюция звезд: «Галекс» исследует, как звездообразование в галактиках происходило в ранней Вселенной и как оно происходит сейчас. Ученые надеются, что узнают ответы на вопросы об эволюции звезд и галактик во Вселенной. Изучение галактик в ультрафиолетовом диапазоне: «Галекс» проведет первые большие исследования галактик в этом диапазоне. Это изучение поможет узнать, насколько сегодняшние галактики отличаются от галактик в ранней Вселенной. Для того, чтобы достичь каждой из этих целей «Галекс» воспользуется тремя основными физическими факторами Вселенной: скорость света, распределение галактик, и расширение Вселенной. Скорость света не бесконечна, поэтому мы видим отдаленные галактики такими, какими они были миллионы лет тому назад, когда они послали в пространство первый свет. И этот свет только теперь достиг нас. Астрономы сравнивают отдаленные и близкие галактики и изучают различие между ними. Распределение галактик во Вселенной равномерно во всех направлениях. Это принимает «Галекс», чтобы выполнить сравнение современных галактик с галактиками в ранней Вселенной. Наблюдая галактики в ультрафиолете «Галекс» позволяет сделать их сравнение с другими. Это делается с помощью инструментов, чувствительных к видимому и инфракрасному излучению.

Телескоп «Галекс» похож на космический телескоп «Хаббл» (HST), но только собирающая способность (светосила) «Галекса» в 20 раз меньше, чем у HST. Пока HST рассматривает небо в узкой области (с малым полем зрения), телескоп «Галекс» может рассмотреть сотни галактик при каждом наблюдении. Он имеет большое поле зрения, а не высокое разрешение, для того, чтобы эффективно выполнять исследования (см. изображение слева). За один раз «Галекс» охватывает область неба диаметром 1,2 градуса. Это - два угловых диаметра полной Луны (см. изображение справа).

Телескоп снабжен двумя зеркалами: первичное (M1) и вторичное зеркало (M2). M1 - 50 сантиметров в диаметре и M2 - 22 сантиметра в диаметре. Эти зеркала изготовлены из улучшенного металлического сплава. Свет от объекта на небе входит в телескоп и отражается от первичного зеркала к вторичному зеркалу. Вторичное зеркало затем отражает свет обратно сквозь отверстие в центре первичного зеркала, чтобы попасть в фокус, где находится фокусирующий прибор BFA (см. изображение).

Такая система телескопа называется "Ричи-Кретьен" по имени инженеров, которые впервые разработали и использовали зеркала с параболическими поверхностями. Крышка телескопа, подобно крышке в Вашей фотокамере, защищает телескоп во время испытаний и запуска. Когда телескоп благополучно достиг нужной орбиты вокруг Земли, ему была подана команда, чтобы открыть крышку, и «Галекс» начал собирать ультрафиолетовый свет неба. Телескоп и детекторы могут хорошо работать только при стабильной температуре. Для этого используются терморезисторы и элементы нагрева, установленные в телескопе и инструментах. Терморезисторы использованы в качестве термометров. Они измеряют температуру частей телескопа и передают информацию на компьютер. Компьютером даются команды на включение элементов нагрева, если это необходимо. Элементы нагрева поддерживают оптику телескопа в заданном диапазоне температур между 0 и 27 градусами Цельсиями. Во время запуска и на орбите телескоп может собрать немного загрязняющих веществ, которые снизят эффективность оптики. Нагреватели могут использоваться, чтобы нагреть зеркала и удалить загрязнения. Большое поле зрения телескопа позволит астрономам наблюдать все небо и изучать сотни тысяч галактик в течение 29-месячной миссии.

Итак, свет от небесных объектов, собранный телескопом, направляется к ультрафиолетовым чувствительным детекторам, используя комбинацию зеркал и фокусирующий прибор BFA. Затем принятое излучение обрабатывается в инструменте OWA (см. изображение). Здесь принятый свет проходит "лучевую обработку", которая разделяет ультрафиолетовое излучение на различные частоты. Затем к работе приступает компьютер, который и создает окончательные изображения неба и посылает их для дальнейшей обработки в земные лаборатории.

OWA - круглая пластина 43 сантиметра в диаметре (см. реальное фото инструмента OWA). У нее есть два круглых отверстия для приема излучения. Пластина вращается двумя двигателями, чтобы установить под принятый свет тот или иной прибор регистрации излучения. С помощью этих приборов может быть получено обычное изображение и изображение спектра изучаемого объекта. Двигатели OWA также управляются компьютером по сигналам с датчиков.

Двигатель может вращать пластину OWA на очень маленькие углы. Это позволяет получать спектры звезд, которые расположены близко друг к другу. OWA позволяет скомпенсировать смещение телескопа в пространстве при наведении на объект. «Галекс» снабжен двумя антеннами для связи с Землей, чтобы передавать полученную информацию в научные лаборатории.

Для чего изучается небо в ультрафиолетовом спектре? Чтобы понять эволюцию галактик, мы должны сначала понять эволюцию звезд. Звезды формируются миллионы лет из межзвездных частиц, образуют химические элементы, и затем излучают в пространство, пока не закончат свою жизнь. Разряженные облака водорода, гелия и пыли - сырье будущих звезд. По мере того, как облака межзвездных частиц притягивают другие частицы, они постепенно увеличивают свою массу. В конечном счете, облако газа начинает сокращаться. Когда температура достигнет 10 миллионов градусов, начнется ядерная реакция и звезда пошлет в космос первый свет. Этот период эволюции звезды, известный как "фаза сжатия," может быть 500 миллионов лет для звезды размером с наше Солнце. Большинство звезд, подобных нашему Солнцу находится в возрасте миллиардов лет. Источник их энергии – реакция превращения водорода в гелий в горячей и плотной сердцевине звезды. В конце жизни, звезды, подобные Солнцу, превращаются в красные гигантские звезды, а затем становятся белыми карликами. После это они испытывают недостаток топлива и медленно исчезают. Другие звезды большей массы становятся сверхновыми звездами, извергая звездное вещество в пространство. В течение их жизни, от рождения до смерти, большинство звезд группируются в форме галактик. Звезды и галактики начали формироваться вскоре после Большого Взрыва, но прошли миллиарды лет после этого катаклизма, прежде чем сформировались первые галактики. Проводя ультрафиолетовые (UV) наблюдения, «Галекс» обеспечивает ученых новой и значимой информацией о форме галактик и их эволюции. Точные замеры UV яркости галактик позволят ученым определять расстояния галактик и то, как звезды формируются в галактиках. С помощью ультрафиолетовых наблюдений можно определить точный возраст звезд и галактик, а значит и то, когда они образовались. С помощью других наблюдений это сделать гораздо труднее. «Галекс» позволит рассмотреть эволюцию галактик на протяжении 80 процентов истории Вселенной. Это – период, в котором образовалось большинство звезд и галактик.

Галактика - семейство миллионов звезд и облаков пыли и газа, которые связаны между собой гравитацией. Галактики бывают с десятью миллионами звезд (у карликовых галактик), а бывают огромными галактиками с тысячами миллиардов звезд. Они бывают спиральные, эллиптические и неправильные. Спиральные галактики имеют большую концентрацию звезд в центре – ядро. Это делает их похожими на гигантские вертушки. Спиральные галактики богаты газом и пылью для формирования новых звезд и обычно имеют голубой оттенок. Спиральные галактики, которые являются яркими в ультрафиолетовом свете, извещают ученым об активном звездообразовании в них. Наша Галактика Млечный Путь имеет средний размер и богата очагами звездообразования. Эллиптические галактики имеют форму от сферических до сигарообразных. Эти галактики содержат мало газа и пыли, поэтому не могут формировать новые звезды в большом количестве. Их красный цвет сообщает ученым, что они содержат по большей части старые звезды. Неправильные галактики не имеют выраженной структуры и обычно меньше, чем спиральные и эллиптические галактики. Галактики группируются вместе, формируя скопления галактик. Например, Млечный Путь – входит в Местное скопление галактик. За время своей работы «Галекс» пронаблюдает в ультрафиолете сотни тысяч галактик, как соседних, так и отдаленных. Эти наблюдения предоставят ученым новую информацию об образовании и эволюции галактик.