2024 год также стал выдающимся годом для астрономии и исследования космоса: полученные снимки раскрыли новые подробности о Вселенной и помогли ответить на многие вопросы о ее природе. Благодаря сочетанию космических телескопов и наземных обсерваторий мы получили доступ к множеству захватывающих дух видов — от самых далеких галактик до самых бурных событий во Вселенной.
Все виды, которые не только необычны с эстетической точки зрения, но и обладают непревзойденной научной ценностью, расширяя наше понимание космоса и вдохновляя на новые вопросы для будущего.
В этой статье мы отобрали десять наиболее значимых снимков, которые были сделаны в 2024 году и демонстрируют огромный технологический прогресс и глобальное сотрудничество, способствующие этим открытиям.
Начало беспрецедентного космического атласа (Евклид)
Часть 208-гигапиксельной мозаики, сделанной космическим телескопом «Евклид» и содержащей 260 наблюдений, собранных в период с 25 марта по 8 апреля 2024 года, что составляет 1 процент от полного обзора, который «Евклид» проведет за шесть лет.
Это необычное изображение, опубликованное Европейским космическим агентством 15 октября, является частью первой космической мозаики, созданной космическим телескопом «Евклид», предварительным вариантом будущего атласа, который будет составлен в ходе миссии.
Мозаика в полном объеме охватывает огромную часть южного неба, раскрывая невероятные детали миллионов галактик и звезд. Ярко-синие структуры представляют собой нити газа и пыли, рисующие космическую паутину в масштабах, никогда ранее не наблюдавшихся с такой точностью. Среди этой запутанной паутины можно разглядеть галактики на разных этапах их эволюции — от молодых звездных скоплений до более старых галактик.
Это изображение — лишь часть исследования, которое «Евклид» будет проводить в течение следующих шести лет и охватит около 15 000 квадратных градусов неба. Телескоп использует приборы видимого и инфракрасного диапазонов, чтобы составить карту распределения видимой и темной материи, обеспечивая трехмерное представление о Вселенной. Благодаря этим наблюдениям ученые смогут изучить эволюцию галактик, крупномасштабную структуру Вселенной и роль темной материи и темной энергии в ее формировании.
Первая фотография звезды за пределами Млечного Пути (VLTI)
Изображение звезды WOH G64, полученное прибором GRAVITY на интерферометре Очень большого телескопа ESO (VLTI). Она расположена за пределами нашей Галактики, в 160 000 световых лет от Земли.
Впервые астрономы получили изображение звезды, расположенной за пределами Млечного Пути, благодаря интерферометру Очень большого телескопа (VLTI). Увековеченная звезда находится в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике нашей собственной, на расстоянии около 160 000 световых лет. Это выдающееся достижение стало важной вехой в наблюдении за звездами и демонстрацией технических возможностей современных приборов.
На снимке звезда представлена в виде яркого диска, окруженного структурами, отражающими турбулентность и динамику окружающего газа. Достигнутый уровень детализации стал возможен благодаря интерферометрии — технологии, которая объединяет свет, полученный от нескольких телескопов, для создания изображения с очень высоким разрешением. Эта технология позволила различить форму и некоторые физические характеристики звезды, что до сих пор было возможно только для звезд в нашей Галактике.
Наблюдаемая звезда является красным сверхгигантом — поздней стадией эволюции, когда звезда расширяет свои внешние слои, выбрасывая огромное количество материала в окружающее пространство. Изучение таких объектов дает важнейшую информацию о звездной эволюции и химическом составе близлежащих галактик.
Самая далекая галактика из когда-либо наблюдавшихся (Джеймс Уэбб)
Изображение, полученное в ходе исследования JADES с помощью аппарата «Джеймс Уэбб». Одна из этих галактик, JADES-GS-z14-0 (увеличено), имеет красное смещение 14,32, что делает ее самой удаленной галактикой из известных на сегодняшний день.
Галактика JADED-GS-z14-0 представляет собой выдающийся рекорд в нашем понимании космоса: это самая удаленная галактика из когда-либо наблюдавшихся, обнаруженная благодаря аппарату «Джеймс Уэбб». Расположенная на красном смещении (космологическое явление, показывающее, насколько свет далекого объекта растянулся из-за расширения Вселенной) около z=14, эта галактика существовала, когда возраст Вселенной составлял всего 290 миллионов лет, что позволяет воочию увидеть одну из самых ранних эпох формирования галактик.
На снимке, полученном в ходе программы JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), изображена компактная и яркая галактика, видимая как маленькая красная точка в просторах ранней Вселенной. Свет от JADED-GS-z14-0 прошел более 13,4 миллиарда лет, прежде чем достиг телескопа, что позволило ученым изучить состав, звездообразование и химические свойства чрезвычайно далекой галактики.
Это открытие дает важнейшие сведения о том, как формировались первые галактики и как они повлияли на процесс космической реионизации — ключевой этап в истории Вселенной. Кроме того, наблюдения «Уэбба» демонстрируют необычайную способность исследовать далекую Вселенную с беспрецедентным уровнем детализации, открывая новые возможности для изучения ранних космических структур.
Стрелец А* в поляризованном свете (EHT)
Первое изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, в поляризованном свете. Линии, наложенные на изображение, указывают на ориентацию поляризации, которая связана с магнитным полем, окружающим область.
Это изображение представляет собой первое наблюдение в поляризованном свете Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Сделанное телескопом Event Horizon Telescope (EHT), это изображение не только показывает тень черной дыры, но и раскрывает поведение магнитного поля в окружающем газе. Яркие линии представляют собой траекторию движения магнитного поля, подчеркивая, как оно влияет на материал, падающий к черной дыре.
Поляризация света — это явление, возникающее при воздействии на свет магнитных полей или анизотропных материалов, и в данном случае оно дает важнейшую информацию об экстремальной физике областей вблизи черной дыры. Наблюдения показывают, что магнитные поля играют ключевую роль в регулировании потока материала в направлении Стрельца А*, влияя на процесс аккреции и выброс энергии.
Это изображение знаменует собой значительный шаг вперед в понимании того, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением. Полученные данные позволяют предположить, что магнитные поля могут быть ответственны за стабилизацию аккреционного диска, предотвращая падение газа непосредственно в черную дыру. Кроме того, эти наблюдения позволяют по-новому взглянуть на природу релятивистских струй — энергичных явлений, связанных со многими сверхмассивными черными дырами.
Вид крупным планом на далекий квазар (Хаббл)
Вид ядра квазара 3C 273, полученный с помощью космического телескопа «Хаббл».
Наблюдения космического телескопа «Хаббл» раскрыли беспрецедентные подробности далекого квазара, одного из самых ярких и мощных объектов во Вселенной. Квазар, расположенный в миллиардах световых лет от Земли, отличается интенсивным излучением, которое испускает материал, падающий к сверхмассивной черной дыре в его центре. На снимке выделяется не только блестящее ядро, но и струя выброшенного вещества, видимая в правом нижнем углу, которая простирается на десятки тысяч световых лет в межгалактическое пространство.
Благодаря чувствительности и разрешению «Хаббла» стало возможным проанализировать структуру аккреционного диска и релятивистской струи, что позволило получить важнейшую информацию об экстремальной физике, управляющей этими объектами. Квазары, подобные этому, играют фундаментальную роль в эволюции галактик, влияя на их окружение с помощью ветров и струй, которые они испускают.
Изображение также помогает изучить распределение темной материи через гравитационные линзы, поскольку свет квазара был искажен при прохождении через скопления галактик вдоль линии визирования. Эти данные предоставляют редкую возможность исследовать как сердце активного квазара, так и свойства окружающего его космоса.
Формирующаяся галактика в ранней Вселенной (Джеймс Уэбб)
Увеличение галактики по прозвищу Светлячок, обнаруженной «Джеймсом Уэббом» в ранней Вселенной, с 10 отдельными звездными скоплениями, видимыми через эффект гравитационного линзирования.
На этом снимке, полученном с помощью аппарата «Джеймс Уэбб», изображена формирующаяся молодая галактика, расположенная в ранней Вселенной на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от Земли и получившая прозвище «Искра светлячка» (Firefly Sparkle). Изображение, полученное благодаря исключительной способности «Уэбба» вести наблюдения в инфракрасном диапазоне, раскрывает беспрецедентные детали галактики в то время, когда возраст Вселенной составлял около 600 миллионов лет. В частности, на снимке видны 10 ярких звездных скоплений, из которых «собирается» галактика.
Светлячок окружен двумя галактическими компаньонами, названными «Компаньон 1» и «Компаньон 2», которые, возможно, находятся в процессе взаимодействия или слияния с основной галактикой. Невероятная яркость Светлячка усиливается благодаря явлению гравитационного линзирования, вызванного межгалактическим скоплением галактик, которое действует как естественная линза, увеличивая свет далекой галактики.
Считается, что масса Светлячка в основном сосредоточена в скоплениях (на них приходится от 49 до 57 % общей массы), что позволило ученым говорить о том, что это галактика малой массы, еще далекая от достижения своей максимальной массы и окончательной формы, процессы в которой займут миллиарды лет.
Бинарная звездная система вблизи Стрельца А* (VLT)
D9 – первая звездная пара, обнаруженная вблизи Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. На этом снимке показана эмиссионная линия водорода, отображенная прибором SINFONI на Очень большом телескопе ESO, который предоставляет спектр для каждого отдельного пикселя.
Эта фотография, полученная благодаря Очень большому телескопу (VLT), не красива с эстетической точки зрения, но, безусловно, необычна с научной: на ней впервые показана бинарная система звезд, обнаруженная в окрестностях Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре нашей галактики.
Эта бинарная система, получившая обозначение D9, представляет собой исключительное открытие, дающее новую информацию о процессах звездообразования и экстремальной динамике звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры.
Две звезды D9 расположены в области, сильно возмущенной гравитацией Стрельца А*, и их выживание в таком враждебном регионе является загадкой для астрофизиков. Бинарная система, по оценкам, имеет чрезвычайно компактную орбиту, а две звезды разделены несколькими сотнями миллионов километров – небольшое расстояние, если учитывать галактические масштабы.
Это открытие, ставшее возможным благодаря инфракрасным наблюдениям VLT, позволяет предположить, что звездообразование может происходить даже в экстремальных условиях, например, вблизи сверхмассивной черной дыры. Кроме того, система D9 может дать важные подсказки об эволюции звезд в таких условиях.
Извержение сверхмассивной черной дыры (Chandra/LOFAR/Hubble)
Многоволновое изображение скопления галактик SDSS J1531, с метками.
На этом снимке, совмещающем многочисленные наблюдения с космических и наземных телескопов, включая «Чандру», «Хаббл» и LOFAR, изображено одно из самых мощных извержений черных дыр, когда-либо зафиксированных. Это экстраординарное событие произошло в галактическом скоплении MS0735.6+7421, расположенном на расстоянии около 2,6 миллиарда световых лет от Земли. На снимке хорошо видны следы, оставленные извержением, и ряд структур, рассказывающих об энергетическом воздействии черной дыры на окружающее пространство.
В центре изображения видны огромные полости, вырезанные в горячем газе скопления, – явный признак силы струй, испускаемых черной дырой. Остатки струи и возможные остатки встречной струи указывают на то, что эта активность продолжалась сотни миллионов лет, высвобождая энергию, оцениваемую в 10 миллиардов взрывов сверхновых. Вокруг центрального ядра также наблюдаются краевые «крылья» полости, очерчивающие динамическую структуру газа. Эффект гравитационного линзирования, заметный вблизи центральных галактик, также позволяет изучать далекие галактики за скоплением.
Это событие является не только одним из самых экстремальных проявлений взаимодействия между черной дырой и ее окружением, но и предлагает уникальное окно для понимания того, как сверхмассивные черные дыры влияют на формирование и эволюцию скоплений галактик.
Сверхновая в три момента своей эволюции (Джеймс Уэбб)
На снимке NIRCam, полученном с помощью аппарата «Джеймс Уэбб», видно скопление галактик PLCK G165.7+67.0, также известное как G165. Слева – эффект увеличения, который скопление на переднем плане может оказывать на далекую Вселенную с помощью явления гравитационного линзирования. Справа в увеличенной области видна сверхновая H0pe, увеличенная втрое благодаря эффекту линзирования.
На снимке слева – инфракрасное изображение скопления галактик Abell 2744, сделанное «Джеймсом Уэббом». Яркие галактики на переднем плане действуют как мощные гравитационные линзы, искажая и усиливая свет от еще более далеких галактик, видимых как тонкие оранжевые дуги. Этот эффект не только создает впечатляющее визуальное представление, но и предоставляет уникальную возможность исследовать раннюю Вселенную.
В частности, как мы видим на увеличенной части изображения справа, эффект гравитационного линзирования создал три изображения одной и той же сверхновой, получившей название «сверхновая H0pe». Это явление позволило исследователям наблюдать за взрывом в три разных момента его эволюции, поскольку свет проходил пути разной длины, чтобы достичь Земли.
Это изображение было использовано для решения одного из самых спорных вопросов в космологии – «хаббловского напряжения». Объединив временные задержки между снимками, расстояние до сверхновой и свойства гравитационной линзы, команда смогла рассчитать значение постоянной Хаббла, скорости расширения Вселенной: 75,4 км в секунду на мегапарсек, с погрешностью +8,1 и -5,5.
Это значение согласуется с измерениями в локальной Вселенной, но остается в противоречии со значениями, полученными в ранней Вселенной. Таким образом, этот результат не решает окончательно проблему хаббловской напряженности, хотя и предлагает новый, независимый метод решения этой проблемы.
Уникальный вид на область звездообразования (Евклид)
Звездообразующая область Мессье 78, сфотографированная космическим телескопом «Евклид».
Мессье 78, расположенная в 1300 световых годах от нас в созвездии Ориона, предстает перед нами как яркий звездный питомник благодаря необычайной наблюдательной способности космического телескопа «Евклид». С помощью своей инфракрасной камеры «Евклид» прорвался сквозь пылевое покрывало, окутывающее этот регион, и открыл нам вид, никогда ранее не получавшийся на таком уровне детализации.
Сложные нити газа и пыли извиваются в пространстве, освещенные светом молодых формирующихся звезд. На этом революционном снимке было обнаружено более 300 000 новых объектов, в том числе коричневые карлики и блуждающие планеты, объекты субзвездных размеров, впервые обнаруженные в Мессье 78.
Благодаря «Евклиду» ученые смогли наблюдать в инфракрасном диапазоне невиданные ранее детали, такие как темные облака, скрывающие эти объекты от видимого света. Вверху ярко сияет туманность NGC 2071, а в нижней части снимка простирается нить, в которой происходят процессы звездообразования.
