Кредит: НАСА
Космос оживает в покадровом фильме всего неба, снятом на основе данных, полученных за 14 лет космическим гамма-телескопом Ферми НАСА. Наше Солнце, время от времени вспыхивающее, безмятежно прокладывает путь по небу на фоне источников высокой энергии внутри нашей галактики и за ее пределами.
«Яркое, устойчивое гамма-свечение Млечного Пути перемежается интенсивными, продолжающимися несколько дней вспышками струй, движущихся со скоростью, близкой к световой, питаемой сверхмассивными черными дырами в ядрах далеких галактик», — сказал Сет Дигел, старший научный сотрудник. в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Менло-Парке, Калифорния, который создал изображения. «Эти драматические извержения, которые могут появиться где угодно на небе, произошли миллионы или миллиарды лет назад, и их свет только достигает Ферми, пока мы наблюдаем».
Гамма-лучи — это форма света с самой высокой энергией. В фильме показана интенсивность гамма-лучей с энергией выше 200 миллионов электрон-вольт, обнаруженная телескопом большой площади Ферми (LAT) в период с августа 2008 года по август 2022 года. Для сравнения, видимый свет имеет энергию от 2 до 3 электрон-вольт. Более яркие цвета обозначают места расположения более интенсивных источников гамма-излучения.
«Одна из первых вещей, которые бросаются в глаза в фильме, — это источник, который постоянно движется по дуге по экрану. Это наше Солнце, чье видимое движение отражает ежегодное орбитальное движение Земли вокруг него», — сказала заместитель научного сотрудника проекта «Ферми» Джуди Ракузин, рассказывающая Экскурсия по фильму в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Большую часть времени LAT слабо обнаруживает Солнце благодаря ускоренным частицам, называемым космическими лучами — атомным ядрам, движущимся со скоростью, близкой к скорости света. Когда они сталкиваются с солнечным газом или даже с излучаемым им светом, возникают гамма-лучи. Однако иногда солнце внезапно становится ярче благодаря мощным извержениям, называемым солнечными вспышками, которые могут на короткое время сделать нашу звезду одним из самых ярких источников гамма-излучения на небе.
В фильме небо показано в двух разных ракурсах. Прямоугольный вид показывает все небо с центром нашей галактики посередине. Это подчеркивает центральную плоскость Млечного Пути, которая светится гамма-лучами, образующимися в результате воздействия космических лучей на межзвездный газ и звездный свет. Оно также усеяно множеством других источников, включая нейтронные звезды и остатки сверхновых. Выше и ниже этой центральной полосы мы смотрим за пределы нашей галактики на более широкую Вселенную, наполненную яркими, быстро меняющимися источниками.
Большинство из них на самом деле являются далекими галактиками, и их лучше рассмотреть с другого ракурса, сосредоточенного на северном и южном полюсах нашей галактики. В каждой из этих галактик, называемых блазарами, есть центральная черная дыра с массой в миллион и более солнц.
Каким-то образом черные дыры производят чрезвычайно быстро движущиеся струи материи, и с помощью блазаров мы смотрим почти прямо на одну из этих струй, вид, который усиливает их яркость и изменчивость.
«Вариации говорят нам, что что-то в этих самолетах изменилось», — сказал Ракузин. «Мы регулярно наблюдаем за этими источниками и предупреждаем другие телескопы в космосе и на земле, когда происходит что-то интересное. Нам нужно быстро поймать эти вспышки, прежде чем они исчезнут, и чем больше наблюдений мы сможем собрать, тем лучше мы сможем это сделать». смогу понять эти события».
Ферми играет ключевую роль в растущей сети миссий, работающих вместе, чтобы фиксировать эти изменения во Вселенной по мере их развития.
Многие из этих галактик находятся очень далеко. Например, свет блазара, известного как 4C +21,35, путешествовал уже 4,6 миллиарда лет, а это означает, что вспышка, которую мы видим сегодня, на самом деле произошла, когда наше Солнце и Солнечная система начали формироваться. Другие яркие блазары находятся более чем в два раза дальше и вместе дают поразительные снимки активности черных дыр на протяжении космического времени.
На замедленной съемке не видно многих кратковременных событий, которые изучает Ферми, таких как гамма-всплески, самые мощные космические взрывы. Это результат обработки данных в течение нескольких дней для повышения резкости изображений.
Концепция LAT была изобретена в SLAC, прибор был собран и протестирован в SLAC, который также отвечал за электронику и полетное программное обеспечение, а SLAC продолжает обрабатывать новые данные, передаваемые по нисходящей линии связи, несколько раз в день.
Космический гамма-телескоп Ферми — это партнерство в области астрофизики и физики элементарных частиц, которым управляет Годдард. Fermi был разработан в сотрудничестве с Министерством энергетики США при значительном вкладе академических учреждений и партнеров из Франции, Германии, Италии, Японии, Швеции и США.
Информация от: Национальной ускорительной лабораторией SLAC.
