«Земля и Вселенная» 2005 №3, с. 26-32

1. "Космический телескоп им. Э. Хаббла" ("HST", NASA/ESA, запущен 24 апреля 1990 г.; Земля и Вселенная, 1987, № 4; 1990, № 4; 1992, № 1). КТХ в течение 15 лет успешно исследовал разнообразные объекты — от протопланетных дисков и галактик до черных дыр и сверхновых; наблюдал квазары и пульсары, колоссальные по масштабам процессы (например, столкновения сверхскоплений галактик; Земля и Вселенная, 1998, № 5; 2005, № 1); заглянул на окраины Вселенной; раскрыл загадки многих явлений и формирования небесных тел (Земля и Вселенная, 1996, № 1; 1997, №№ 3, 6; 1998, №№ 1, 4, 5; 1999, №№ 2, 3, 5; 2000, №№ 2, 5; 2001, №№ 1, 5, 6; 2002, №№ 4, 5; 2003, №№ 1, 3, 4,6; 2004, №№ 1, 6). Обработкой информации и анализом снимков занимается Научный институт космического телескопа в Балтиморе (шт. Мэриленд, STSI). Работа КТХ продлена до 2008 г.

В 2003-2004 гг. КТХ сделал 800 фотографий самых дальних областей Вселенной (Земля и Вселенная, 2004, № 4), на которых заметны галактики, возникшие всего через несколько сотен миллионов лет

Сталкивающиеся галактики NGC 2207 и 1С 2163. Более крупная галактика, NGC 2207 (слева), в конечном счете присоединит к себе меньшую, 1С 2163 (справа), и через миллиарды лет они сольются. Снимок получен КТХ в 2004 г. (NASA).

Спиральная галактика NGC 3079 в Большой Медведице. Диск галактики включает звездные скопления и гигантские пылевые облака. В центре NGC 3079 (внизу — ее увеличенное изображение) происходят активные процессы. Масштаб изображения — 70 тыс. св. лет. Снимок получен КТХ в 2004 г. (NASA).

Молодая галактика I Zwicky 18 в Скорпионе. Яркие пятна — это две области звездообразования, окруженные волокнами светящегося межзвездного газа. Более старые галактики расположены на втором плане в виде маленьких красных пятнышек, а галактика-спутник находится в правом верхнем углу. Снимок получен КТХ в 2004 г. (NASA).

Раскрыто влияние вспышечных звезд на структуру газопылевых облаков. Например, в туманности NGC 346 происходит звездообразование, обычное для дисков галактик. NGC 346 находится в карликовой галактике Малое Магелланово Облако (ММО — спутник Млечного Пути, расстояние 210 тыс. св. лет, созвездие Тукана). Карликовые галактики считаются строительными блоками больших галактик; они возникли в начале эволюции Вселенной. ММО населяют 70 тыс. молодых звезд (возраст 5 х 10⁶-4.5 х 10⁷ лет), это уникальная близлежащая лаборатория для исследования звездообразования.

Пересмотрено строение известной спиралевидной планетарной туманности "Элика" (NGC 7293), одной из самых крупных и близких к нам, находящейся на расстоянии 450 св. лет в созвездии Водолея. Оказалось, что спираль состоит из двух газообразных дисков, почти перпендикулярных друг другу. Внутренний диск сформировался приблизительно 6600 лет назад и расширяется быстрее, чем внешний, которому 12 тыс, лет. При их столкновении газ сжимается и разогревается. В "Розетке" (NGC 2237) размером 50 св. лет, расположенной на расстоянии 4500 св. лет в Единороге, газопылевые глобулы медленно разрушаются мощным излучением и звездными ветрами близких к ней массивных звезд. Ближайшая к нам планетарная туманность "Улитка" (NGC 7089), размер которой 3 св. года, находится на расстоянии 700 св. лет от нас в Водолее. Она представляет собой два почти перпендикулярных газопылевых диска и ударные волны в виде дуг. Остается загадкой, как возникла такая сложная структура в результате эволюции одиночной солнцеподобной звезды.

Планетарная туманность "Элика" (NGC 7293) в созвездии Водолея. Белый карлик расположен в центре туманности, другая звезда-компаньон (вверху) оказывает влияние на один из его двух плоских дисков. Снимок получен КТХ в 2004 г. (NASA).

Обсерватории КТХ и "Спитцер" в 2004 г. выполнили наблюдения в различных созвездиях 26 старых солнцеподобных звезд возрастом около 4 млрд. лет и нашли у шести из них протопланетные диски. Звезды располагаются на расстоянии 50-160 св. лет от нас. Их диски почти в 100 раз разреженнее, чем у солнцеподобной звезды HD 107146, и в 100 раз плотнее пылевых поясов вокруг Солнца. Получены беспрецедентные по детальности снимки, на которых обнаружены протопланетные диски около звезды HD 107146 (88 св. лет от нас) и красного карлика AU Микроскопа (32 св. года).

2. Рентгеновская космическая обсерватория "Чандра" ("Chandra", или "AXAF", NASA, запущена 23 июля 1999 г.; Земля и Вселенная, 2000, №№ 4,6; 2003, №№ 3,6). Более 5 лет с борта этой обсерватории исследуются источники рентгеновского излучения — квазары, активные ядра галактик и взрывные процессы в них, нейтронные звезды и черные дыры, пульсары. Наблюдались катастрофические процессы — выбросы гигантских масс вещества из галактик и их столкновение. Научная программа рассчитана до 2012 г.

Протопланетные диски у двух ближайших звезд. Один из них (слева) окружает красный карлик AU Микроскопа, другой (справа) — вокруг солнцеподобной звезды HD 107146. В дисках есть пространство без пыли, где, возможно, находятся планеты. Для сравнения в нижнем левом углу показана орбита Нептуна. Снимки получены КТХ в 2004 г. (NASA).

Остаток сверхновой SN1604 в созвездии Змееносца. Диаметр туманности — 14 св. лет, по данным обсерваторий "Чандра" (а, б), КТХ (в), "Спитцер" (г). Снимки получены в 2004-2005 гг. (NASA).

Считается, что подтверждено существование второй черной дыры (IRS 13E) массой 1.4 х 103 М⊙, в центре Галактики (в 25 тыс. св. лет от нас). Она расположена далеко от главной сверхмассивной черной дыры массой 4 х 10⁶ М⊙ и окружена более 10 тыс. звезд. Вблизи центра Галактики 10 января 2005 г. обнаружены четыре рентгеновские двойные системы. Недалеко от квазара SDSSp J1306 массой 10⁹ М⊙ (12.7 млрд. св. лет от нас) открыт мощный рентгеновский источник. Возможно, это сверхмассивная черная дыра массой 2 х 10¹³М⊙!

Наблюдались пульсары и сверхновые, например пульсар G359.23-0.82 "Мышь", выбрасывающий хвост (из высокоэнергичных частиц) длиной 55 св. лет. В остатке сверхновой ЗС58, находящейся на расстоянии нескольких десятков тысяч световых лет от Солнца, найден необычный мощный пульсар. Он окружен ярким тором эмиссии рентгеновского излучения, а его электромагнитное поле ускоряет частицы до огромных энергий, образуя структуру, состоящую из джетов, колец и петель. Парадокс в том, что выделяющаяся энергия не нагревает туманность. Получены рентгеновские снимки Кассиопеи А — остатка сверхновой SN1572 (звезда Тихо Браге), на которых прослеживается ударная волна диаметром около 10 св. лет (см. стр. 1 обложки).

Анализируя данные обсерваторий КТХ, "Чандра" и "Спитцер", вероятно, удастся раскрыть 400-летнюю тайну сверхновой SN1604, наблюдавшейся И. Кеплером. На изображениях, полученных в конце 2004 г., запечатлен остаток сверхновой в виде газопылевой оболочки диаметром 14 св. лет. Она расширяется со скоростью 2 тыс. км/с и находится от нас на расстоянии 13 тыс. св. лет. Струя раскаленного газа создает мощную ударную волну, движущуюся со скоростью 10 тыс. км/с. В январе 2005 г. "Чандра" открыла несколько гигантских остатков сверхновых в скоплении галактик MS 0735.6 + 7421. Они образованы молодыми массивными звездами, выделившими энергию 6 х 10⁶¹ эрг (!). Размеры скопления в сотни тысяч раз превосходят обычные остатки сверхновых, диаметр полостей — приблизительно 200 кпк. Похожая картина наблюдалась в скоплении Персея (Abell 426). В молодом звездном скоплении RCW 38, находящемся на расстоянии 6 тыс. св. лет в созвездии Паруса, открыты рентгеновские источники — звезды высокой светимости с возрастом 1 млн. лет с горячими атмосферами. Природа окружающего их диффузного облака размером несколько световых лет остается загадочной. Частицы с высокой энергией могут оказывать влияние на формирующиеся в RCW 38 планетные системы. Вблизи центра скопления галактик Печь в одноименном созвездии на расстоянии 60 млн. св. лет от нас в сентябре 2004 г. найдено огромное стреловидное облако горячего газа, простирающееся на расстояние более 500 тыс. св. лет (температура — 10⁶ К). Его геометрия указывает на движение сквозь еще более крупное газовое облако, на которое, скорее всего, воздействует какая-то массивная невидимая структура, возможно "темная материя".

Сверхновая звезда SN 2004dj в галактике NGC 2403. Она находится на расстоянии 11 млн. св. лет от нас (созвездие Жирафа). Взрыв звезды зафиксирован 31 июля 2004 г. (слева). В августе 2004 г. на этом месте обнаружен ее остаток (справа). Изображения синтезированы из спектров, полученных "ИксММ-Ньютон" (NASA).

3. Ультрафиолетовая космическая обсерватория "ФУСЭ" ("FUSE", NASA, запущена 24 июня 1999 г.; Земля и Вселенная, 2000, № 4). В течение 6 лет она проводит наблюдения в крайнем ультрафиолете сотен объектов, динамических процессов в звездных атмосферах, межзвездном газе и ближайших галактиках. В программе участвуют научные группы из США, Франции и Канады. В сообщении от 17 января 2005 г. Университета штата Колорадо (Боулдер, США) суммируются последние исследования: одна из звезд FK Волос Вероники в нашей Галактике вращается вокруг оси с рекордной скоростью — 360 км/с (в 180 раз быстрее Солнца). Возможно, это следствие слияния двух солнцеподобных звезд, недавно сошедших с общей орбиты и превратившихся в желтый гигант. Он находится на расстоянии 800 св. лет от Солнца и в 10 раз больше него. Зарегистрированы очень частые ультрафиолетовые вспышки — выбросы плазмы и перетекания горячего газа в короне, подобные солнечным магнитным петлям. Такие бурные процессы распространяются на десятки миллионов километров от звезды. Рентгеновская составляющая превышает излучение Солнца в 100 тыс. раз! Эта звезда, получившая название "Король вращения", относится к редкому классу быстро вращающихся желтых гигантов с мощным магнитным полем.

4. Рентгеновская космическая обсерватория "ИксММ-Ньютон" ("XMM-Newton", ESA, запущена 10 декабря 1999 г.; Земля и Вселенная, 2000, №№ 4, 6; 2003, № 6). Более 5 лет обсерватория исследует рентгеновские источники (скопления галактик, пульсары, активные ядра галактик, нейтронные звезды и черные дыры), в ряде случаев более слабые, чем доступные американской обсерватории "Чандра". К началу 2005 г. она выполнила две программы и завершает наблюдения по третьей. В 2003-2004 гг. в галактике NGC 2403 наблюдалась до и после вспышки сверхновая звезда SN 2004dj 2403, расположенная в 11 млн. св. лет от Солнца в созвездии Жирафа. В конце 2004 г. исследовался процесс распада гигантского скопления галактик Abell 1644 (созвездие Скульптор), расположенного в 3 млрд. св. лет от нас.

5. Солнечная космическая обсерватория "Коронас-Ф" (Россия, запущена 31 июля 2001 г.; Земля и Вселенная, 2000, № 2; 2002, № 6; 2003, № 2). По международной программе "Коронас" (комплексные орбитальные околоземные наблюдения активности Солнца) более четырех лет исследует Солнце и вспышки на нем, солнечно-земные связи, фиксирует глобальные колебания нашего светила и солнечную активность 23-го цикла от радио— до гамма-диапазона. Успешная работа обсерватории — результат усилий российских и зарубежных организаций при главной роли Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (ИЗМИРАН). В программе участвуют ученые Англии, Германии, Польши, Словакии, США, Франции, Чехии и других стран.

За время наблюдений получено более миллиона спектров и около 500 тыс. рентгеновских изображений Солнца с высоким пространственным разрешением, многочисленные временные профили излучения от солнечных вспышек в широком диапазоне энергий, новые данные о потоках солнечных космических лучей и ультрафиолетового излучения светила. Зафиксированы наиболее мощные за последние годы активные события октября-ноября 2003 г. и 2004 г., выбросы коронального вещества со скоростями до нескольких сотен километров в секунду (Земля и Вселенная, 2005, № 2). Исследована морфология и динамика развития вспышек, выбросов. Установлено, что наблюдавшиеся процессы формировались в ходе корональных выбросов массы, при этом вовлекалась значительная часть солнечной атмосферы. В солнечной короне обнаружены быстродинамичные области с горячей плазмой температурой 10⁷ К, исследовано более 170 спектральных линий различных химических элементов.

При изучении солнечно-земных связей получены данные о вариациях плотности и состава атмосферы Земли на высотах до 500 км, прослежена их связь с уровнем солнечной активности. Спектры рентгеновского фона (до появления мощных вспышек) могут использоваться для разработки методики предсказания вспышек. "Коронас-Ф" контролировала радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве, динамику поведения магнитосферы и радиационных поясов Земли в периоды активных явлений на Солнце. На основе этих измерений изучены проникновения энергичных солнечных частиц внутрь магнитосферы Земли, только 20% вспышек дали геомагнитные бури.

6. Международная астрофизическая лаборатория гамма-лучей "Интеграл" ("Integral", ESA, запущена 17 октября 2002 г.; Земля и Вселенная, 2003, №№ 2, 6). В 2003-2004 гг. (первый цикл) с борта обсерватории наблюдались гамма— и рентгеновские источники.

Сканирование галактической плоскости принесли интересные результаты. Уже в январе 2003 г. обнаружен слабый источник гамма-излучения IGR Л6318-4848 в Наугольнике. Анализ данных обсерваторий "ИксММ-Ньютон" и "Интеграл" показал сильное внутреннее фотопоглощение источника на энергиях меньше 10 кэВ. Исследования российских ученых позволили сделать вывод, что IGR J16318-4848 — массивная двойная система (сейфертовская галактика второго типа), в которой компактный источник окружен плотным холодным веществом, поступающим из потока плазмы, истекающей со звезды-компаньона. По-видимому, в спиральном рукаве Галактики происходит интенсивное звездообразование, что приводит к появлению большого количества массивных горячих звезд, испускающих мощный звездный ветер.

Продолжено изучение загадочного источника SS433 в нашей Галактике (Земля и Вселенная, 1980, №№ 1, 4; 1986, № 1; 1991, № 4). Возможно, это микроквазар с джетами, аккреционным диском и массивной двойной звездой. Наблюдения одновременно с обсерваторией "RXTE" (март-апрель 2004 г.) позволили определить спектральный класс одной из компонент, А5 с температурой около 8 х 10³ К, и открыть другие важные свойства SS433. Измерены рентгеновский спектр до 100 кэВ, скорость вращения оптической звезды 132 ± 15 км/с, ее масса 30 М⊙, масса невидимого компактного объекта 9 М⊙.

3 декабря 2003 г. зарегистрированы гамма-всплеск GRB 031203 и его послесвечение, измерено положение источника на небе с точностью 2.5', а спустя несколько месяцев обнаружена связанная с ним сверхновая.

7. Ультрафиолетовая космическая обсерватория "ГАЛЕКС" ("GALEX", NASA, запущена 28 апреля 2003 г.; Земля и Вселенная, 2004, № 1). Два года исследуются различные объекты в ультрафиолете, чтобы проследить эволюционные процессы в галактиках. В программе участвуют США, Франция и Южная Корея. В конце 2004 г. наблюдались спиральные галактики М81 и М82, находящиеся на расстоянии около 10 млн. св. лет в Большой Медведице. По своим размерам эти галактики похожи на нашу. Здесь много молодых звезд не старше 108 лет. В поле зрения обсерватории попали яркие компактные молодые галактики с возрастом 108— 109 лет. Вероятно, Вселенная еще способна рождать массивные галактики.

8. Инфракрасная космическая обсерватория "Спитцер" ("Spitzer", или "SIRTF", NASA, запущена 25 августа 2003 г.; Земля и Вселенная, 2003, № 4).

Полтора года она исследует активные ядра галактик и процессы в галактиках, межзвездные газопылевые облака и туманности, протопланетные диски. В частности, у одной из звезд Единорога замечена "юная" планета — ей не более 0.5 млн. лет. Планета, сравнимая по размеру с Нептуном, обращается почти на том же расстоянии от звезды, что Нептун от Солнца. Еще один пример: диск радиусом 815 а.е. (в 20 раз больше Солнечной системы!) расположен около звезды Вега (α Лиры).

При обзоре ближайших галактик в ИК-спектре "Спитцер" наблюдал 75 из них, в том числе известную спиральную галактику М51 "Водоворот" и ее компаньона NGC 5195, находящиеся на расстоянии 37 млн. св. лет в созвездии Гончих Псов, а также взаимодействующие и сталкивающиеся галактики NGC 4038/9 ("Антенны"), расположенные на расстоянии 68 млн. св. лет от нас. Их слияние началось около 800 млн. лет назад, в зоне столкновения идет активное звездообразование. По изображениям и спектрам исследуются свойства галактик и физические процессы при звездообразовании.

Научная программа рассчитана до 2013 г.

По материалам NASA, STSI, ESA, ИКИ РАН, ИЗ МИР АН и Интернет-сайта "Астронет" за 2004— 2005 гг.

С.А. ГЕРАСЮТИН