У 2017 р. в астрономії здобуто багато вагомих наукових результатів, стали до ладу нові інструменти (як на Землі, так і в космічному просторі). Також розпочато нові й завершено деякі старі космічні місії, пов’язані з астрономічними дослідженнями. Нижче дуже коротко (але із посиланням на докладніший матеріал) ідеться про найважливіші, як на наш погляд, досягнення астрономії в 2017 році, про космічні астрономічні місії та нові інструменти для астрономії.

Матеріал підготовлено за публікаціями в розділах «Новини» на Українському астрономічному порталі, інтернет-журналі «Наше небо» та сайті «Астроосвіта».

 

ВІДКРИТТЯ

 

Створено докладну 3-D мапу Місцевого надскупчення галактик

На підставі вимірювань відстаней до 18 000 галактик створено 3-D мапу положення галактик в Місцевому надскупченні галактик та їхніх рухів протягом останніх 13,5 мільярдів років. Вона показує траєкторію майже 1400 галактик, що лежать на відстані до 100 млн світлових років від Молочного Шляху. Аналогом цього дослідження є вивчення сучасної географії Землі від початку руху тектонічних плит.

Астрономи визначили рух майже 1400 найближчих до нас галактик в Місцевому надскупченні галактик протягом 13,5 мільярдів років. Наша галактика Молочний Шлях показана жовтим кольором, а галактика Андромеди (M31), — червоним. Скупчення в Діві, велика кількість галактик з сукупною масою 600 трильйонів мас Сонця, — основний гравітаційний чинник — показано фіолетовим кольором. Фото з сайту http://astronomy.com.

 

Уперше виміряно власні рухи зір за межами Молочного Шляху

Перше вимірювання власних рухів зір, що лежать поза Молочним Шляхом, вдалося виконати з допомогою даних, отриманих Космічним телескопом імені Габбла та місією «Гайя» (Gaia, Global Astrometric Interferometer for Astrophysics).

Космічний апарат «Гайя» (Gaia) на тлі смуги Молочного Шляху. Фото з сайту Європейського космічного агентства.

 

Перший міжзоряний астероїд

З допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) в Чилі й інших великих телескопів в різних обсерваторіях світу астрономи вперше спостерігали і вивчали астероїд (пізніше було показано, що це тіло є радше ядром комети, бо складається з льоду, що вкрите шаром твердої речовини — Ред.), який увійшов в Сонячну систему з міжзоряного простору.

Уявлення художника про міжзоряний астероїд `Оумуамуа (1I / 2017 U1). Фото з сайту www.eso.org.

 

Виявлено гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зір

Уперше зареєстровано гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зір. Окрім лазерних інтерферометрів колаборацій LIGO і Virgo, реєстрацію електромагнітного випромінювання, породженого злиттям нейтронних зір, виконали близько 70 наземних і космічних обсерваторій.

Уявлення художника про злиття нейтронних зір. Фото з сайту LIGO.

 

Половину відсутньої матерії Всесвіту остаточно знайдено

Два наукові колективи знайшли відсутньою речовину (не темну матерію!) з частинок, які називають баріонами, у вигляді ниток гарячого, дифузного газу, що з’єднують галактики. Це перше виявлення приблизно половини нормальної речовини в нашому Всесвіті — протонів, нейтронів та електронів — невизначеної раніше зі спостережень зір, галактик та інших яскравих об’єктів у космосі.

Нове відкриття, здається, підтверджує багато ідей про те, як Всесвіт отримав свою великомасштабну структуру. Фото з сайту www.newscientist.com.

 

Зареєстровано найвіддаленішу активну комету

Космічний телескоп імені Габбла сфотографував активну комету (її позначають C/2017 K2 (PANSTARRS) або «K2») на величезній відстані — 2,4 млрд км від Сонця (за орбітою Сатурна). Це рекордна відстань на якій коли-небудь спостерігали комети, що входять в Сонячну систему. Трохи зігріта далеким Сонцем, комета вже почала розвивати нечітку хмару пилу поперечником 144 000 км, яку називають комою. Вона огортає крихітне тверде ядро, утворене замерзлими газами та пилом. Нові спостереження — найперші ознаки активності, яку коли-небудь спостерігали в комети, яка вперше ввійшли в зону розміщення планет Сонячної системи.

Орбіта комети C/2017 K2 PANSTARRS (K2) в її першій подорожі в Сонячну систему. Космічний телескоп імені Габбла спостерігав K2, коли вона була на відстані 2,4 млрд км від Сонця, на півдорозі між орбітами Сатурна та Урану. Найвіддаленіший від Сонця об’єкт на зображенні — карликова планета Плутон, що перебуває в поясі Койпера, величезному скупченні первісного «сміття», яке оточує Сонячну систему. Фото з сайту NASA.

 

В Сонячній системі виявлено об’єкт унікального типу

З допомогою Космічного телескопа імені Габбла в поясі астероїдів між Марсом і Юпітером виявлено об’єкт незвичайного типу: два астероїди, що обертаються один навколо одного і виявляють водночас особливості, властиві кометам, — яскраву кому і довгий хвіст. Це перший відомий подвійний (бінарний) астероїд, який також класифікують як комету.

Подвійна комета 288P в уявленні художника. Здалеку можна чітко помітити властиві тільки кометам особливості системи: серед них яскрава кома, що оточує обидва компоненти системи, а також довгий пиловий і водяний хвости, спрямовані від Сонця. Тільки зблизька можна побачити складові системи: два астероїди кружляють один навколо одного на ексцентричній орбіті. Фото з сайту https://phys.org.

 

Карликова галактика з низьким вмістом кисню показує вигляд раннього Всесвіту

Юрій Ізотов з Головної астрономічної обсерваторії НАН України (Київ) разом з колегами відкрив галактику J0811 + 4730, що нагадує первісні, тобто з низьким вмістом кисню, але яка лежить ближче до нашого Молочного Шляху. Ця невелика галактика в сузір’ї Рисі, в якій лише нещодавно почався процес формування зір, має найнижчий вміст кисню, що коли-небудь реєстрували в галактиках з активним зореутворенням. Це робить її найкращим місцем для дослідження хімічних елементів, що виникли внаслідок Великого Вибуху.

 

Уперше виявлено рентгенівські промені в спалаху наднової зорі типу Ia

Уперше зареєстровано рентгенівські промені, що надійшли від Наднової типу Ia (ці спалахи виникають, коли білий карлик в подвійній зоряній системі зазнає термоядерного вибуху). Оскільки Наднові типу Ia завжди мають однакову яскравість, то це дозволяє астрономам визначати відстані не лише до них, але й загалом у Всесвіті.

Уперше виявлено рентгенівські промені від наднових зір типу Іа зі спостережень такого явища в спіральній галактиці ESO 336-G009 (її видно в центрі світлини), що лежить на відстані близько 260 мільйонів світлових років від Землі. Фото з сайту www.sciencedaily.com.

 

Унікальний прямий знімок поверхні й атмосфери зорі

Використавши Дуже великий телескоп (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії в режимі інтерферометра, астрономи вперше в історії астрономії побудували детальне зображення поверхні зорі Антарес — червоного надгіганта. Крім того, була отримана перша карта швидкостей речовини в атмосфері зорі — раніше такі карти будували тільки для Сонця. Виявлено несподівано великі турбулентні ділянки в потужній протяжній атмосфері Антареса.

Мапа рухів речовини на поверхні червоного надгіганта Антареса — це перша така карта в історії астрономії для іншої зорі. У ділянках, позначених червоним, матеріал віддаляється від нас, а позначених синім — наближається. Порожня ділянка (її показано чорним кольором) навколо зорі не є реальною особливістю, а лише показує, де вимірювання швидкості неможливі. Фото з сайту www.eso.org.

 

Ядро Сонця обертається вчетверо швидше, ніж його поверхня

З’ясовано, що ядро Сонця обертається майже в чотири рази швидше, ніж його поверхня. Досі в астрономії вважали, що ці швидкості однакові. «Найвірогідніше пояснення цьому полягає в тому, що швидкість обертання ядра збереглася відтоді, коли Сонце сформувалося приблизно 4,6 мільярда років тому», — зауважив Роджер Ульріх (Roger Ulrich), почесний професор астрономії Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (США), який вивчав надра Сонця понад 40 років і є одним із співавторів нового дослідження. «Це несподіванка і цікава думка, що ми могли б виявити реліквію, яка існує відтоді, коли Сонце тільки-но сформувалося».

Науковці використали дані спостережень від Сонячної та геліосферної обсерваторії (the Solar and Heliospheric Observatory, SOHO) Європейського космічного агентства і NASA, щоб виявити g-хвилі (їх називають гравітаційними, але це не ті хвилі, що відомі в загальній теорії відносності) в надрах Сонця. Ці хвилі вказують на те, що ядро Сонця обертається приблизно в чотири рази швидше, ніж його поверхня. Фото з сайту NASA.

 

Ми живемо в космічній порожнечі

Наша зоряна система, тобто Галактика, міститься у величезній космічній порожнині. Встановлення місця Молочного Шляху в мегаструктурі Всесвіту, яка чимось нагадує швейцарський сир з його великими дірками, можливо допоможе усунути суперечності між різними вимірами значення сталої Габбла. Ця стала є «знаковою» — вона характеризує швидкість розширення Всесвіту.

На світлині показано результат моделювання великомасштабної структури Всесвіту. Її порожнини і нитки можна порівняти з структурою швейцарського сиру. Астрономи з Університету Вісконсін-Медісон показали, що Молочний Шлях міститься в одному з отворів або порожнин великомасштабної структури космосу. Фото з сайту www.sciencedaily.com.

 

Зоря без явища Наднової колапсувала в чорну діру

Виявляється, шлях зорі, щоб стати чорною дірою, більш складний, ніж вважали астрономи. Замість того, щоб вибухнути як Наднова, перед тим, як утворити чорну діру згідно з передбаченням, одна гігантська зоря (її позначають N6946-BH1) пропустила вибух і колапсувала. Цей так званий «провал маси» («massive fail»), помічений в сусідній галактиці, може пояснити, чому так мало масивних зір вдається спостерігати як Наднові зауважують науковці, які виконували нове дослідження. Тридцять відсотків таких зір може замість явища Наднової спокійно колапсувати, тобто стиснутися, в чорну діру.

Ці дві світлини, отримані з допомогою Космічного телескопа імені Габбла, показують зображення гігантської зорі N6946-BH1 до (ліворуч) і після того, як вона зникла, колапсувавши в чорну діру. Зображення, вміщене ліворуч, отримано в 2007 р., праворуч — в 2015 році. На ньому зорі немає. Фото з сайту www.space.com.

 

Нова картина взаємодії Сонця з Галактикою

Нові дані NASA, отримані місією «Кассіні» (Cassini), а також обома космічними апаратами «Вояджер» (Voyager) та Interstellar Boundary Explorer (IBEX), свідчать про те, що Сонце і планети оточені величезним сферичним утворенням, створеним магнітним полем Сонця. Ці дані суперечать альтернативному уявленню, згідно з яким сонячне магнітне поле має витягнуту форму, схожу на хвіст комети.

Геліосфера — пузир, утворений магнітним полем Сонця, який оточує внутрішню частину Сонячної систему — може бути значно компактнішою і мати сферичну форму, ніж вважалося раніше. Зображення ліворуч показує компактну модель геліосфери, побудовану за останніми даними. Натомість зображення праворуч показує альтернативну модель з розширеним хвостом. Основна відмінність полягає у відсутності в новій моделі протяжного, як у комети, хвоста на одній стороні геліосфери. Цей хвіст показаний в старій моделі в світло-синім кольором. Фото з сайту www.nasa.gov.

 

Дуже холодна зоря-карлик і сім планет

Виявлено систему з семи планет розміром із Землю, що лежить на відстані лише 40 світлових років від нашої планети біля холодного червоного карлика TRAPPIST-1. Три екзопланети містяться в зоні життя своєї материнської зорі і можуть мати на поверхнях воду в рідкому стані. Ця система має найбільшу кількість допоки знайдених екзопланет розміром із Землю і найбільшу кількість світів, які потенційно мають рідку воду на своїй поверхні.

На діаграмі показано в порівнянні розміри нововідкритих планет навколо слабкої червоної зорі TRAPPIST-1 з розмірами галілеєвих супутників Юпітера і планет внутрішньої частини Сонячної системи. Всі планети, знайдені навколо TRAPPIST-1, мають розміри, співмірні з розмірами Землі. Фото з сайту www.eso.org.

 

Космічна порожнеча «штовхає» Молочний Шлях

Наша Галактика (Молочний Шлях) — одна з найбільших галактик в Місцевій групі, скромному скупченні цих зоряних систем. Місцева група, водночас, лежить у волокні набагато більшої космічної структури. Скупчення галактик в цій космічній павутині повільно тяжіють (в буквальному сенсі) в бік великих скупчень. З’ясовано, що є два «титани», які визначають характер руху галактик з Місцевої групи крізь космічну мережу, — це Надскупчення Шеплі й окрема, допоки не означена, порожнеча.

Ця візуалізація показує частину місцевої космічної структури, зосередженої, приблизно, на Місцевій групі галактик. Чорні стрілки вказують на «потік» матерії в цьому гравітаційному вододілі. Аналіз моделей цих потоків показав, що там, напевно, є велика, невидима порожнеча (сіро-коричнева праворуч), яка «штовхає» нас до Надскупчення Шеплі (зелений). Воно, своєю чергою, гравітаційно притягує нас до себе. Жовта стрілка позначає напрямок так званого космічного диполя. Фото з сайту www.nature.com.

 

Нове значення сталої Габбла може вказувати на більш швидке розширення Всесвіту

Виконано незалежним методом вимірювання швидкості розширення Всесвіту. Визначена швидкість розширення для локального Всесвіту (відстань до 10 млрд світлових років від Землі — Ред.) узгоджується з результатами, отриманими раніше. Однак її значення не збігається з результатами вимірювань для раннього Всесвіту. Це натякає на фундаментальну проблему, що лежить в основі нашого розуміння космосу.

На світлині змонтовано п’ять різних зображень квазарів і галактик переднього плану, які досліджені науковцями з колаборації H0LICOW. Завдяки цим об’єктам астрономи змогли виконати незалежне вимірювання сталої Габбла. Її значення вказує на те, що розширення Всесвіту відбувається швидше, ніж передбачають космологічні моделі. Фото з сайту www.spacetelescope.org.

 

КОСМІЧНІ МІСІЇ ТА НАЗЕМНІ ТЕЛЕСКОПИ

 

Завершено місію «Кассіні»

Автоматична міжпланетна станція «Кассіні» завершила 15 вересня 2017 р. свою 13-річну місію з вивчення системи Сатурна (планета, її кільця та супутники). Зонд зробив близько 400 тисяч фотографій і переслав на Землю понад 600 Гб даних. Щоб унеможливити зіткнення космічного апарата з супутниками планети, на яких потенційно можливе життя, його спрямували в атмосферу Сатурна, де він згорів.

Автоматична міжпланетна станція «Кассіні» на орбіті Сатурна в уявленні художника. Фото з сайту NASA.

 

До побачення, LISA Pathfinder

Піонерську місію Європейського космічного агентства LISA Pathfinder (Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder) завершено 18 липня 2017 р. Запущений 3 грудня 2015 року, незадовго до оголошення першого прямого виявлення брижів простору-часу, відомих як гравітаційні хвилі, космічний зонд LISA Pathfinder відпрацьовував технології майбутньої місії Laser Interferometer Space Antenna (LISA). LISA буде реєструвати низькочастотні гравітаційні хвилі, зокрема, спричинені злиттям надмасивних чорних дір.

На малюнку художника — LISA Pathfinder в космічному просторі. Фото з сайту Європейського космічного агентства.

Основна місія LISA має довгу дорогу до космосу. У 2011 р. NASA розірвало партнерство з ESA через бюджетні обмеження. Пізніше Європейське космічне агентство спланувало місію ELISA (Evolved LISA). Нині NASA переглядає варіанти участі в програмі ELISA. Заплановано, що місія має стартувати 2034 р.

 

Перший китайський космічний рентгенівський телескоп

Орбітальну рентгенівську обсерваторію Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT), призначену для вивчення чорних дір, пульсарів, гамма-сплесків і пошуку нових джерел рентгенівського випромінювання, запустили в Китаї 15 червня 2017 р. Обсерваторія, термін роботи якої має становити чотири роки, може працювати як в режимі спостереження окремого об’єкта, так і в режимі огляду неба. Її оснащено телескопом, що має одне з найширших полів зору серед аналогічних космічних телескопів, а також приймачами для реєстрації рентгенівського випромінювання високої, середньої і малої енергій.

Китайська орбітальна рентгенівська обсерваторія Hard X-ray Modulation Telescope. Фото з сайту https://chinaspacereport.com.

 

Розпочато першу в світі місію з вивчення нейтронних зір

NASA з допомогою космічного корабля Dragon компанії SpaceX доставило до Міжнародної космічної станції здвоєний апарат «Композитний дослідник нейтронних зір зовнішнього інтер’єру» (Neutron Star Interior Composition Explorer, NICER). Його змонтували на зовнішній стороні станції для спостереження нейтронних зір, найщільніших об’єктів Всесвіту, зокрема пульсарів — нейтронних зір, які дають імпульси випромінювання, як космічні «маяки».

Уявлення художника про пульсар (синьо-білий диск в центрі), що перетягує речовину від сусідньої зорі (червоний диск у верхньому правому куті). Речовина утворює диск навколо пульсара (різнокольорові кільця), перш ніж впасти на поверхню на магнітних полюсах. Сильне магнітне поле пульсара показане тьмяними блакитними дугами навколо пульсара. Фото з сайту NASA.

 

Перший камінь в основі купола і конструкції Надзвичайно великого телескопа

26 травня 2017 р. в обсерваторії Паранал на півночі Чилі відбулася церемонія закладки першого каменя в основу купола і конструкції Надзвичайно великого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT) Європейської південної обсерваторії. Ця подія ознаменувала початок будівництва вежі для найбільшого в світі оптичного телескопа (перше світло ELT має побачити в 2024 р.), який відкриє нову еру в астрономії.

На світлині показано в порівнянні башту Надзвичайно великого телескоп з іншими великими наземними обсерваторіями, які нині перебувають в стадії будівництва. Фото з сайту www.eso.org.

ELT допоможе вирішити широке коло наукових проблем. Він буде зондувати землеподібні екзопланети щодо наявності ознак життя, вивчати природу темної енергії і темної матерії, спостерігати Всесвіт на ранніх стадіях розвитку, щоб дослідити наше походження.

Підготував Іван Крячко