Поглед към Вселената през очите на рентгеновия телескоп Чандра

3
1997

Рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА още от 1999 година изследва космоса в диапазона на късовълновото рентгеново излъчване, което дава най-добрия прозорец за наблюдаване на колосалните черни дупки, галактични струпвания и остатъци от свръхнови. Телескопът фиксира положението, енергията и времето на пристигане на всеки рентгенов фотон, който е достигнал неговия детектор. Тази способност, съчетана с неговата уникална детайлност на изображението и способността да се наблюдава рентгеновия диапазон в широк енергиен спектър, направи истинска революция в нашето разбиране на рентгеновата Вселена. Чандра ни даде възможност да разберем много повече за тайнствената тъмна материя, за раждането на звездите и дори за планетите от нашата Слънчева система.

Тази космическа обсерватория бе създадена за решението на един от ключовите въпроси на рентгеновата астрономия: каква е структурата на така наречения рентгенов фон, който е наличен навсякъде из космоса? Освен това Чандра още от самото начало е създадена за общ достъп: учените от целия свят могат да предлагат своите проекти и най-добрите от тези проекти да получат достъп до новия рентгенов телескоп. Днес, дори след две десетилетия работа на Чандра, желания да използват рентгеновия телескоп изразяват 500-650 изследователски групи годишно, което е около 5,5 пъти повече от достъпното време за наблюдение. Конкуренцията в това отношение е наистина висока.

Чандра се оказа много продуктивна. Тя постигна първоначално поставената цел и разкри, че почти цялото тайнствено космическо рентгеново излъчване идва от хилядите отделни свръхмасивни черни дупки в центровете на другите галактики. Телескопът разкри тайните на редица космически обекти, като например мощното рентгеново излъчване от свръхмасивните черни дупки, което става при поглъщането на материята; сиянията в полюсите на Юпитер; светлината от сблъскващите се неутронни звезди, които бяха открити с помощта на гравитационни вълни и изключително ярките черни дупки с размери колкото обикновени звезди, които учените доста сполучливо нарекоха ултравиолетови източници на рентгеново излъчване. През двете десетилетия, от резултатите получени с помощта на този телескоп, бяха написани над 8000 научни статии.

Нека да погледнем как изглежда Вселената през очите на тази космическа обсерватория.

Взривна сцена

Дълбоко в сърцето на мъглявината Рак се намира силно намагнитената въртяща се неутронна звезда, която се е образувала от взрива на масивна свръхнова през 1054 година. Това излъчване с най-различни дължини на вълните показва какво е останало от тази звезда. Рентгеновите лъчи са показани със син цвят, видимият диапазон е със зелен цвят, а инфрачервеният – с жълт цвят и радио диапазонът – с червен. Много добре се вижда, че неутронната звезда силно е ускорила частиците, които се намират близо до нея и затова в нейното излъчване преобладават рентгеновите лъчи.

Вихрови спирали

Това са две сливащи се галактики, известни под общото име М51 или „Водовъртежът“, показващи красивият танц, характерен за спиралните галактики. Виждат се около 400 източника на рентгеново излъчване, повечето от които са двойни звезди, разположени близо до областта, най-подходяща за образуването на звезди.

Учените предполагат, че именно взаимодействието на двете галактики предизвиква обширна вълна от образуващи се звезди, което води до образуването на голям брой рентгенови звезди. В подобна система компактният спътник, който обикновено е неутронна звезда, изтегля огромно количество вещество от своя съсед, който е обикновена звезда, ускорява го и го принуждава да пулсира в рентгеновия диапазон.

Летящата струя

Още в началото на своята кариера Чандра наблюдава квазара PKS 0637-752 – свръхмасивна черна дупка в ядрото на далечна галактика. Този квазар изсмуква огромни количества вещество от своята галактика и когато то пада в черната дупка става толкова горещо, че затъмнява всичките 100 милиарда звезди на своята родна галактика. Образуваната от това светене рентгенова струя отдясно на галактиката бе съвсем неочаквано откритие и първоначално учените си помислиха, че нещо не е наред с оптиката на телескопа. По-късно, когато бяха направени снимки на същата галактика, но в радио диапазона, стана ясно, че телескопът е показал истината – огромен поток от ускорени частици. По-късно, подобни рентгенови струи бяха открити и при други квазари.

Димящият пистолет

Един от най-важните резултати на Чандра е съвместното изображение на галактиката с име Куршум. В това изображение са обединени снимките направени от три телескопа – Чандра, Магелан и Хабъл. Горещия газ излъчва в рентгеновия диапазон (показано е с розов цвят), като самите галактика са с реалните си цветове. По техните изображения във видимия спектър учените анализират разпределението на Тъмната материя (показана е със син цвят). Анализът се осъществява по изкривяването дисковете на галактиките, предизвикано от гравитацията – от образувалите се гравитационни лещи.

Съвсем ясното разделяне на горещия газ от Тъмната материя даде първите директни доказателства за наличието на Тъмна материя. Тази съвместна снимка показва, че Тъмната материя не взаимодейства нито със себе си, нито с обикновената материя и се движи безпрепятствено заедно с галактиките. Точно обратното, горещият газ взаимодейства с останалата материя, като при този процес се образува форма на куршум, което даде името на това струпване на галактики.

По-близо до вкъщи

Заедно с откриването на далечни свръхмасивни черни дупки и галактични купове, Чандра прави удивителни открития и съвсем близо до Земята – в нашата Слънчева система. Това изображение на Юпитер показва рентгеновото излъчване от северното сияние при полюса на планетата. То се генерира когато магнитните полета насочват частиците от екваториалния пръстен около Юпитер към полюсите. Тази година ще бъдат направени нови съвместни наблюдения от Чандра и космическата сонда Юнона на НАСА, която сега е в орбита около Юпитер и скоро ще започне да излъчва по-подробни данни.

Звездите бебета

Големият брой сини и оранжеви точки светлина в тази фотография са наскоро образували се звезди в плътна мъглявина, която се вижда и с невъоръжено око в средата на меча на съзвездието Орион. Острото рентгеново зрение на Чандра прониква през гъстите натрупвания от прах и газ, откривайки нови звезди, скрити от традиционните телескопи, които правят снимки във видимия спектър. Младите звезди са горещи и доста големи, тяхната гравитация е мощна и привлича и ускорява материята, принуждавайки я да свети в рентгеновия диапазон.

Първата светлина

Това е първото официално изображение, получено от Чандра, което показва остатъците от свръхновата Касиопея А. Тази снимка веднага демонстрира цялата мощ и пространствената резолюция на телескопа, и даде възможност да се открие дългоочакваната неутронна звезда в центъра на тази мъглявина. Плътната неутронна звезда, която е остатък от много по-голямата звезда, взривила се преди около 340 години във вид на свръхнова, досега нямаше как да бъде видяна. Това изображение обединява данните от Чандра, събирани в продължение на няколко години, като по този начин стана възможно да се видят детайлите на тази сложна структура. Високата резолюция на космическата обсерватория даде възможност да се разбере какви химически елементи са се образували след взрива: червеният цвят показва наличието на силиций, жълтият – на сяра. Зеленият – на калций, а виолетовият – на желязо.

Котешкото око

Планетарната мъглявина NGC 6543 изглежда като котешко око. Там старият червен гигант е изхвърлил външните слоеве, които са се превърнали в пухкави и красиви облаци. Но в центъра е останало горещото компактно ядро, което в бъдеще ще се разруши и ще се образува много плътно бяло джудже. Централните области на мъглявината са запълнени с газ с температура от много милиони градуси, който Чандра показва в синя светлина. Но силният слънчев вятър, идващ от ядрото, избутва част от материала на облака навън създавайки изящни нишковидни структури, които се наблюдават във видимия диапазон (червен и виолетов цвят) с помощта на телескопи като Хъбъл. Наблюдението на този космически обект показа, че външните слоеве на звездата се отдалечават със скорост от около шест милиона километра в час.

Мъглявината Пламък

Звездният куп NGC 2024, скрит във вътрешността на мъглявината Пламък на разстояние около 1400 светлинни години от Земята, е гигантски облак от газ и прах, в който се зараждат звезди. Това изображение съчетава рентгеновите снимки на Чандра (виолетов цвят) и снимките в инфрачервения спектър, направени от космическия телескоп Спицър (червен, зелен и син цвят), и показва, че младите звезди се намират в центъра, а по-старите – в покрайнините.

Свръхновата Тихо

През 1572 година астрономът Тихо Брахе открива свръхнова, която в крайна сметка получава неговото име. Разбира се, за 4 столетия тя загасва и сега от нея е останала само разширяваща се планетарна мъглявина. На тези снимки на Чандра, рентгеновите лъчи с малка енергия (червен цвят) показват разрастващата се мъглявина. В високоенергийното излъчване (син цвят) демонстрира взривната вълна – фронт от електрони с висока енергия.


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest

3 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари