«Гершель» с «Планком» раскроют тайны реликтового излучения


Запущен космический телескоп Гершель

Космический телескоп «Гершель», созданный Европейским космическим агентством, был запущен на околоземную орбиту 14 мая 2009 года с космодрома Куру с помощью ракеты-носителя «Ариан-5». Миссия получила название в честь сэра Уильяма Гершеля, первого исследователя инфракрасного спектра.

Телескоп был размещен на гелиоцентрической орбите вблизи второй точки Лагранжа системы Земля — Солнце. Вместе с телескопом этой же ракетой-носителем был выведен на орбиту астрономический спутник «Планк». Стоимость проекта со стоимостью объединенного запуска составила примерно 1,1 миллиарда евро.

Телескоп «Гершель» стал первой космической обсерваторией для полномасштабного изучения инфракрасного излучения в космосе. Телескоп с зеркалом диаметром 3,5 метра — самый крупный космический телескоп, работающий в инфракрасном спектре, из когда-либо запущенных. Зеркало отполировано в мастерской обсерватории Туорла в Финляндии фирмой Opteon.

Материалом для зеркала послужил карбид кремния — благодаря этому его вес составил лишь 300 килограмм при толщине 20 сантиметров. Зеркало из традиционных материалов весило бы 1,5 тонны. Кроме того, физические свойства карбида кремния позволяют контролировать форму зеркала с точностью до 10 микрометров. Зеркало склеено из 12 элементов. Излучение фокусируется на три прибора с датчиками, имеющими температуру ниже 2 Кельвин.

Датчики охлаждаются жидким гелием при низком давлении, что позволяет понизить его температуру кипения до 1,4 Кельвин, по сравнению с 4,2 Кельвин при атмосферном давлении. Время работы спутника на орбите ограничено количеством гелия на его борту, которое составляет 2 300 литров.

Телескоп предназначен для изучения инфракрасной части излучения от объектов в Солнечной системе, в Млечном пути, а также от внегалактических объектов, находящихся в миллиардах световых лет от Земли, например, новорожденных галактик. Также предполагались исследования по следующим темам: формирование и развитие галактик в ранней вселенной, образование звезд и их взаимодействие с межзвездной средой, химический состав атмосфер и поверхности тел Солнечной системы, включая планеты, кометы и спутники планет.

Во время сеанса связи с «Гершелем» 29 апреля 2013 года с помощью станции дальней космической связи в западной Австралии, ученые получили данные о том, что запас жидкого гелия, необходимого для охлаждения инфракрасной ПЗС-матрицы, который четыре года медленно испарялся, удерживая температуру камер на уровне 271 градус Цельсия ниже нуля, закончился.

Специалисты Европейского космического агентства рассматривали две возможности: отправить «Гершель» на гелиоцентрическую орбиту, где он не встретится с Землей еще несколько сотен лет, или разбить его о лунную поверхность. Последний вариант был бы повторением эксперимента, проведенного с аппаратом LCROSS и разгонным блоком «Центавр», которые специально разбили о лунную поверхность в районе южного полюса.

В результате падения поднялся бы шлейф газа и обломков, который позволил бы получить новые данные о составе поверхности Луны в области вечной тени, и в частности, определить наличие там воды и других летучих веществ. Этот проект прорабатывался группой из 30 ученых, работу которых координировал Нил Боулз из Оксфордского университета. В ноябре 2012 года планировалось начать выбирать возможные места для удара, но в итоге было выбрано первое решение, как более дешевое.

«Гершель» официально завершил свою научную миссию 17 июня 2013 года. Инженеры получили информацию о том, что обсерватория исчерпала большую часть своего топлива, и в 16:25 по московскому времени «Гершель» получил свою последнюю команду, после которой был выведен на орбиту вокруг Солнца, на которой он останется навсегда.

  • shortstoryf
  • On 03.12.2014

Не так давно космическая обсерватория Гершель (Herschel) получила серию красивых инфракрасных изображений в высоком разрешении, на которых запечатлена галактика Андромеда. На сегодняшний день эти снимки являются самыми четкими и имеют самое большое разрешение по сравнению с остальными инфракрасными изображениями объекта M31. Высокое качество оптики и отличная чувствительность телескопа Гершель позволили ученым даже изучить индивидуальные особенности некоторых областей Андромеды, размеры которых не превышают 400 световых лет.

Галактика Андромеда, известная также как M31, является нашим самым крупным соседом. Если говорить астрономическим языком, она расположена очень близко к нам, на расстоянии “всего 2.2 миллиона световых лет. Такое ее расположение дает астрономам уникальную возможность чтобы изучить галактику почти так же подробно, как и наш родной Млечный путь.

“Это – первый раз, когда мы можем видеть M31 в этих длинах световой волны с таким большим разрешением”, – доктор Якопо Фриц, который работает в мексиканском Центре радиоастрономии и астрофизики. Он и его команда являются разработчиками и исследователями по программе HELGA (Herschel Exploitation of the Local Galaxy Andromeda, дословно с английского: использование Гершеля для изучения галактики Андромеда).

Вообще, когда ученые наблюдают какой-либо космический объект, его мелкие особенности, которые мы в состоянии отличить, критически зависят от длины волны, в которой происходит наблюдение (в данном случае инфракрасный спектр), а также диаметра телескопа. Большинство современных инфракрасных телескопов имеют относительно маленькое зеркало, и это вносит ограничения на разрешение изображений. Телескоп Гершель с его 3.5-метровым зеркалом, является самым большим инфракрасным телескопом, да еще и отправленным в космос. Он проводит свои наблюдения на расстоянии 1.5 миллионов километров от Земли. Благодаря такому расстоянию, телескоп остается постоянно очень холодным, приблизительно -190 градусов Цельсия, что является необходимым условием для работы в инфракрасных длинах волн.

Вместе с изображениями, полученными в других длинах спектра, в основном в ультрафиолетовых, видимых и около-инфракрасных, данные инфракрасные снимки позволили членам команды HELGA составить полную картину распределения компонентов, которые составляют галактику: звезд, газа и пыли. Собрание этих компонентов, покрывая значительную часть электромагнитного спектра, позволяет астрономам понять, где они расположены и как взаимодействуют друг с другом. А сейчас, используя новые высококачественные снимки, астрономы также в состоянии понять, почему в большинстве галактик, которые они наблюдают, находятся очень четкие соотношения между их свойствами, такими как масса их звезд, число недавно образовавшихся, содержание газа и пыли.

“Качество оптики и чувствительность Гершеля таковы, что мы смогли изучить свойства индивидуальных областей в галактике Андромеда размером всего в 400 световых лет. Изучая свет, который эти области испускают во многих длинах волн, мы обнаружили кое-что парадоксальное, что совершенно не ожидали увидеть. Дело в том, что астрономы полагают, будто пыль, которая находится в галактиках между звездами, больше всего разогревается недавно родившимися, массивными звездами. Они очень ярки и испускают много ультрафиолетового излучения, которое как раз очень эффективно разогревает космическую пыль. Следовательно, эмиссия пыли очень часто исследуется для того, чтобы определить степень звездообразования в галактике. Вместо этого, в центральном балдже M31, где температура пыли достигает своего максимума, мы обнаружили, что пыль в большинстве своем разогрета более старыми звездами”, – Себастьян Виаене, кандидат физических наук в Гентском университете, Бельгия. Вместе с другими исследователями HELGA он проанализировал свет, приходящий из 10000 таких “небольших” областей.

Это открытие не только говорит астрономам о роли старых звезд в галактике, которыми часто пренебрегают, во взаимодействии с межзвездной средой, но также помогает проникнуть в суть того, что происходит в самой галактике. Вопрос о том, как объекты, такие как Андромеда и Млечный путь сформировались и развиваются, является одним из важнейших в современной астрономии. Один из способов ответить на него – изучить соотношение между структурными и физическими свойствами галактик. Например, степень звездообразования обратно пропорциальна массе всех звезд в галактике. Точно так же содержание пыли обратно пропорциально звездной массе.

“Эти корреляции в астрономической среде называют масштабными отношениями. Почему галактики следуют этим отношениям, для нас пока нерешенный вопрос, но с новыми исследованиями мы обнаружили, что у их возникновение связано только с местной вселенной”, – Маартен Баес, член команды HELGA в Гентском университете.

По информации Astronomy & Astrophysics.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Метки

Herschel M31 Галактика Андромеда

Оборудование

Телескоп «Гершель» — первая космическая обсерватория для полномасштабного изучения инфракрасного излучения в космосе. Телескоп с зеркалом диаметром 3,5 метра — самый крупный космический телескоп, работающий в инфракрасном спектре, из когда-либо запущенных. Зеркало отполировано в мастерской обсерватории Туорла в Финляндии фирмой Opteon Oy.[2]Материалом для зеркала послужил карбид кремния. Благодаря этому вес телескопа составил лишь 300 при толщине 20 см, в то время как телескоп из традиционных материалов весил бы 1,5 тонны. Кроме того, физические свойства карбида кремния позволяют контролировать форму зеркала с точностью до 10 мкм. Зеркало «склеено» из 12 элементов[3]. Излучение будет фокусироваться на три прибора с датчиками, имеющими температуру ниже 2 . Датчики будут охлаждаться жидким гелием при низком давлении, что позволяет уменьшить температуру кипения до 1,4 K. Количеством гелия на борту спутника будет ограничено время его работы на орбите (ожидаемая продолжительность — примерно 3 года).

Датчики телескопа:

  • Фотокамера со спектрометром низкого разрешения (англ. PACS, Photodetecting Array Camera and Spectrometer
    ). Диапазон спектрометра по длине волны от 55 до 210 микрометров. Спектральное разрешение R от 1000 до 5000. Чувствительность на уровне −63 . Фотокамера способна давать одновременно изображения в двух диапазонах: 60÷85/85÷130 мкм и 130÷210 мкм при спектральной плотности потока излучения в несколько Янский.
  • Ресивер спектральных и фотометрических изображений (англ. SPIRE, Spectral and Photometric Imaging Receiver
    ). Спектрометр низкого разрешения на диапазон длин волн 194÷672 мкм. Спектральное разрешение R от 40 до 1000 (при длине волны 250 мкм). Спектрометр способен фиксировать объекты со спектральной плотностью потока 100 миллиЯнский (мЯн) для точечных источников и 500 мЯн — для протяжённых. Фотокамера имеет три элемента на длины волн 250, 350 и 500 мкм, с числом точек (пикселей) 139, 88 и 43 соответственно. Она способна фиксировать точечные объекты с плотностью потока 2 мЯн и протяжённые объекты с плотностью потока 4÷9 мЯн. Прототип этого устройства прошёл проверку на высотном стратостате «BLAST».
  • Гетеродинный датчик для излучения в дальнем инфракрасном диапазоне (англ. HIFI, Heterodyne Instrument for the Far Infrared
    ). Этот спектрограф имеет очень высокое спектральное разрешение — на уровне R=107. Имеет два рабочих диапазона: от 157 до 212 мкм и от 240 до 625 мкм.

Астрономы прощаются с «Гершелем»

Автор Ирина Шлионская

08.05.2013 10:00

Наука » Экология » Космос

Космический телескоп «Гершель», совместное детище ЕКА и НАСА, прекратил работу в связи с тем, что у него кончились запасы охлаждающего гелия. Этот факт выяснился недавно, 29 апреля, во время сеанса связи со станцией в Западной Австралии. При этом специалисты наблюдали рост температуры всех инструментов, входящих в оснащение аппаратного комплекса.

0 поделились

«Гершель» был запущен в мае 2009 года. Он позволил астрономам исследовать области Вселенной, недоступные для других телескопов, так как оборудован датчиками для регистрации инфракрасных излучений с длиной волны до 625 микрометров, что в тысячу раз превышает длину тех волн, которые могут фиксироваться человеческим глазом. Поскольку оборудование такого рода вырабатывает тепло, становящееся помехой для фиксации волн инфракрасного диапазона, температуру инструментов приходилось удерживать на уровне 2 кельвинов при помощи жидкого гелия. Охлаждению детекторов «Гершеля» способствовало также то, что он находился в районе второй точки Лагранжа, расположенной в 1,5 миллионах километров от Земли.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: