На этом изображении показано созвездие Лебедя, что по латыни означает «лебедь», на ночном небе. Остаток сверхновой Петли Лебедя, также известный как туманность Вуаль, расположен возле одного из крыльев лебедя, обведенного здесь прямоугольной рамкой. Кредит: НАСА
Новая зондирующая ракета направляется в космос, чтобы понять, как взрывные смерти звезд закладывают основу для новых звездных систем. Зондирующая ракета-эксперимент с интегральным полем ультрафиолетовой спектроскопии, или INFUSE, будет запущена с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико 29 октября 2023 года в 21:35 по московскому времени.
Ежегодно в течение нескольких месяцев созвездие Лебедя (лат. «лебедь») пролетает по ночному небу северного полушария. Прямо над ее крылом находится излюбленная цель как астрономов, так и профессиональных ученых: Петля Лебедя, также известная как туманность Вуаль.
Петля Лебедя — это остаток звезды, которая когда-то была в 20 раз больше нашего Солнца. Около 20 000 лет назад эта звезда рухнула под действием собственной гравитации и взорвалась сверхновой. По оценкам астрономов, даже на расстоянии 2600 световых лет вспышка света была бы достаточно яркой, чтобы ее можно было увидеть с Земли в течение дня.
Сверхновые являются частью большого жизненного цикла. Они распыляют тяжелые металлы, выкованные в ядре звезды, в облака окружающей пыли и газа. Они являются источником всех химических элементов в нашей Вселенной тяжелее железа, в том числе и тех, из которых состоят наши собственные тела. Из взбитых облаков и звездного вещества, оставшегося за ними, газы и пыль сверхновых постепенно слипаются вместе, образуя планеты, звезды и новые звездные системы.
«Сверхновые, подобные той, которая создала Петлю Лебедя, оказывают огромное влияние на формирование галактик», — сказал Брайан Флеминг, профессор-исследователь Университета Колорадо в Боулдере и главный исследователь миссии INFUSE.
Петля Лебедя дает редкую возможность увидеть продолжающийся взрыв сверхновой. Массивное облако, уже более 120 световых лет в поперечнике, продолжает расширяться со скоростью примерно 930 000 миль в час (около 1,5 миллиона километров в час).
То, что наши телескопы фиксируют из Петли Лебедя, — это не сам взрыв сверхновой. Вместо этого мы видим пыль и газ, перегретые ударным фронтом, который светится, когда снова остывает.
«INFUSE будет наблюдать, как сверхновая сбрасывает энергию в Млечный Путь, улавливая испускаемый свет, когда взрывная волна врезается в карманы холодного газа, плавающие по галактике», — сказал Флеминг.
Чтобы увидеть этот фронт ударной волны на его раскалённом краю, Флеминг и его команда разработали телескоп, который измеряет дальний ультрафиолет — вид света, слишком энергичный, чтобы наши глаза могли его увидеть. Этот свет показывает газ при температуре от 90 000 до 540 000 градусов по Фаренгейту (около 50 000–300 000 градусов по Цельсию), который все еще шипит после удара.
INFUSE — это интегральный полевой спектрограф, первый в своем роде прибор, полетевший в космос. Прибор сочетает в себе сильные стороны двух способов изучения света: визуализации и спектроскопии. В ваших типичных телескопах есть камеры, которые превосходно создают изображения — показывают, откуда исходит свет, точно раскрывая его пространственное расположение. Но телескопы не разделяют свет на разные длины волн или «цвета» — вместо этого все длины волн перекрывают друг друга в результирующем изображении.
Спектроскопия, с другой стороны, берет одиночный луч света и разделяет его на составляющие длины волн или спектр, подобно тому, как призма разделяет свет на радугу. Эта процедура раскрывает всевозможную информацию о том, из чего сделан источник света, его температура и как он движется. Но спектроскопия может одновременно рассматривать только одну полоску света. Это все равно, что смотреть на ночное небо через узкую замочную скважину.
Прибор INFUSE захватывает изображение, а затем «разрезает» его, выстраивая кусочки в одну гигантскую «замочную скважину». Затем спектрометр может распределить каждый из срезов по его спектру. Эти данные можно снова собрать в трехмерное изображение, которое ученые называют «кубом данных» — как стопку изображений, где каждый слой показывает определенную длину волны света.
Используя данные INFUSE, Флеминг и его команда не только определят конкретные элементы и их температуры, но также увидят, где эти различные элементы лежат вдоль фронта ударной волны.
«Участвовать в этом проекте очень интересно», — сказала ведущая аспирантка Эмили Уитт, также работающая в Калифорнийском университете в Боулдере, которая руководила большей частью сборки и тестирования INFUSE, а также будет руководить анализом данных. «Благодаря этим первым в своем роде измерениям мы лучше поймем, как элементы сверхновой смешиваются с окружающей средой. Это большой шаг к пониманию того, как материал сверхновых становится частью таких планет, как Земля, и даже таких людей, как мы». .»
Чтобы попасть в космос, полезная нагрузка INFUSE полетит на борту зондирующей ракеты. Эти шустрые ракеты без экипажа отправляются в космос на несколько минут для сбора данных, а затем падают обратно на землю. Полезная нагрузка INFUSE будет летать на борту двухступенчатой ракеты-зонда Black Brant 9, стремясь достичь максимальной высоты около 150 миль (240 километров), где она будет проводить свои наблюдения, прежде чем спуститься с парашютом обратно на землю для восстановления. Команда надеется обновить инструмент и запустить его снова. Фактически, части ракеты INFUSE сами по себе перепрофилированы с миссии DEUCE, стартовавшей из Австралии в 2022 году.
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
