Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

В оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах планируется построить чрезвычайно большие телескопы, которые смогут затмить самые большие из тех, что существуют сегодня, увеличив площадь сбора до гигантов с зеркалами диаметром 30–50 м. Эти громадные «световые ведра», чувствительность которых намного превзойдет все, с чем мы работали прежде, позволят нам обнаружить и измерить звезды в еще более отдаленных галактиках. Также будут проводиться новые «синоптические» съемки благодаря созданию Большого синоптического обзорного телескопа (англ. Large Synoptic Survey Telescope, LSST), который будет многократно снимать большую часть неба, не только выстраивая обширное и глубокое изображение, которое обнаружит миллионы галактик, но и создавая своеобразный фильм о Вселенной, куда каждый снимок будет добавлять еще один кадр. Это позволит Большому синоптическому обзорному телескопу вести охоту на сверхновые и другие преходящие явления, которые мерцают, по мере того как телескоп строит свое изображение Вселенной с большой выдержкой на протяжении десятилетия.

В космосе мы, как я надеюсь, увидим преемника космического телескопа «Хаббл» – космический телескоп «Вебб» (назван вчесть Джеймса Вебба– второго администратора NASA, важного члена миссии «Аполлон»). Размещенный в космосе в 1 млн км от Земли, он будет работать в ближней инфракрасной части спектра, собирая свет с помощью 6,5-метрового зеркала, составленного из мозаики сегментов, которые развернутся, как только телескоп окажется в космосе. Когда этот телескоп «откроет глаза»[5], он заглянет в темные века, обнаружив галактики близко к тому времени, когда засияли первые звезды. Будут отправлены и другие телескопы-спутники: «Гайя» уже отображает местоположения полумиллиарда звезд в нашей Галактике, а «Евклид» – будет обозревать все небо на близких к инфракрасным длинах волн, обнаружив при этом миллионы далеких звездообразующих галактик, статистическое распределение которых предоставит информацию о природе темной энергии. Астрономы постоянно придумывают новые эксперименты и миссии, некоторые из которых смогут осуществиться только десятилетия спустя. Судьба этих надежд зависит от наличия необходимых технологий, неустойчивых колебаний экономического климата, от международного сотрудничества, а также от политических и общественных настроений по отношению к инвестициям в науку.

Каждая панель сосредоточена на далекой галактике в пределах глубокого южного поля обзора телескопа «Чандра». Некоторые из этих галактик свидетельствуют о гравитационных взаимодействиях и слияниях с нарушенной морфологией и звездными потоками – обычный процесс эволюции галактик. Почти каждое пятнышко света на этих изображениях отражает излучение бесчисленных, даже более отдаленных галактик. Внегалактические астрономы используют такие глубокие поля обзора, чтобы изучать большие выборки далеких галактик, используя тот факт, что свету требуется значительное время для путешествия через Вселенную к нашим телескопам и детекторам. Это буквально позволяет нам заглянуть в прошлое. Терпеливо наблюдая за Вселенной, мы создали всеобъемлющую, хотя и не полную картину того, как галактики формировались и развивались в течение почти 14 млрд лет космической истории. Мы многому научились, но великие открытия все еще впереди

Эта коллекция пикселей представляет собой свет одной из самых отдаленных и, следовательно, самых ранних из известных галактик. По мере того как мы смотрим дальше, астрономия становится все труднее, ведь сигнал, идущий от далеких галактик, буквально затемнен астрономическими расстояниями между Землей и этими обширными космическими источниками. Открывая их, мы заглядываем в прошлое, поскольку свет, который сейчас улавливают наши детекторы, покинул свои галактики миллиарды лет назад

Помимо крупных проектов, продвигающих нас вперед, конечно, будет продолжаться и разработка новых приборов для уже существующих телескопов, например производство новых камер и спектрографов с еще более высокой чувствительностью, а также новых методов наблюдения. По мере развития технологий наблюдения будет расти и мощность компьютеров, а стоимость оборудования будет снижаться, что позволит проводить более сложные моделирования с более высоким разрешением и большими размерами, исследовать и тестировать наши модели, а также сравнивать и помогать интерпретировать эмпирические данные, скорость появления которых от стадии реки уже перешла к бурному потоку.

Благодаря этим усилиям наша модель мира будет постоянно совершенствоваться. Если в начале XX века модель Вселенной представляла собой деформированный комок мрамора, то к середине XXI века мы сотворим «Давида» Микеланджело. Быть внегалактическим астрономом никогда еще не было так увлекательно, как сейчас. Ожидая новые открытия, мы продолжаем приключение, которое благодаря постоянному труду науки раскрывает тайны Вселенной. Статуя всегда скрывается в недрах камня.

1 миллипарсек (мпк) = 0,001 пк

1 килопарсек (кпк) = 1000 пк

1 мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк

1 гигапарсек (Гпк) = 1 000 000 000 000 пк

Значения в скобках соответствуют шкале, где расстояние от Земли до Солнца составляет 1 мм

Расстояние от Земли до Луны – 0,00001 мпк (0,003 мм)

Расстояние от Земли до Солнца – 0,005 мпк (1 мм)

Диаметр Солнечной системы (до гелиопаузы)[6] – 1 мпк (20 см)

Расстояние от Солнца до Проксимы Центавра – 1,3 пк (270 м)

Расстояние от Солнца до туманности Ориона – 410 пк (85 км)

Диаметр Бетельгейзе – 0,05 мпк (1 см)

Диаметр туманности Ориона – 6 пк (1,2 км)

Расстояние от Солнца до скопления 47 Тукана – 5,1 кпк (1050 км)

Диаметр скопления 47 Тукан – 37 пк (7,6 км)

Расстояние от Солнца до центра Млечного Пути – 8 кпк (1650 км)

Толщина звездного диска Млечного Пути – 300 пк (60 км)

Диаметр диска Млечного Пути – 30 кпк (6200 км)

Радиус балджа Млечного Пути – 5 кпк (1000 км)

Расстояние от Солнца до Магеллановых Облаков – 50 кпк (10 300 км)

Расстояние от Млечного Пути до галактики Андромеды – 780 кпк (160 000 км)

Приблизительный диаметр Местной группы галактик – 3 Мпк (620 000 км)