Космический телескоп «Эвклид» передал первые научные снимки

 Команда космического телескопа «Эвклид» 7 ноября 2023 года опубликовала первые пять научных снимков обсерватории: крупное скопление галактик, две ближние галактики разного типа и две туманности Млечного Пути. Предполагается, что новый инфракрасный телескоп с широким полем обзора начнет полноценное функционирование в начале 2024 года.

Эмблема телескопа «Эвклид».

Космический телескоп «Эвклид» Европейского космического агентства (ESA) был запущен 1 июля 2023 года с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. Обсерватория находится на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, вращаясь вокруг точки Лагранжа L2 системы «Земля — Солнце», то есть с внешней стороны земной орбиты. В районе этой же точки сейчас находятся ещё две космические обсерватории — телескоп Джеймса Уэбба и станция ESA «Гайя». Предполагаемый срок работы «Эвклида» — 6 лет. Его основные инструменты — спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, 600-мегапиксельная камера, работающая в видимом диапазоне и фотометр.

Предполагается, что обсерватория создаст самую подобную трёхмерную карту «ближайших» окрестностей Вселенной. Область зрения телескопа составит 1/3 небесной сферы с миллиардами галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет. Для этой цели инструменты «Эвклида» имеют широкий угол обзора — один снимок позволяет покрыть относительно большую площадь на небесной сфере. Этим новая обсерватория отличается от более специализированных инструментов: например, «Джеймс Уэбб» и подобные аппараты фокусируются на значительно меньшем участке неба, но обычно получают снимки в гораздо большем разрешении. «Эвклид» может в одном кадре поймать крупный небесный объект, например, шаровое звёздное скопление, как на одной из фотографий ниже. А ключевая задача обсерватории — исследование тёмной энергии и тёмной материи. Это первый космический телескоп с таким основным предназначением.

Ближайшие галактические скопления на расстоянии до 500 млн световых лет — «волокнистые» космические структуры (каждая точка — отдельная галактика).

Тёмная энергия — это термин, введённый в космологии для предполагаемого и пока неизвестного механизма, обеспечивающего расширение Вселенной несмотря на силы гравитации. То есть пока здесь «всё сложно» — подробнее об этой концепции можно прочитать в другой статье. С тёмной материей несколько проще: её распределение можно исследовать, изучая структуру видимой материи, то есть распределение звёзд и целых галактик. Тёмная материя как раз отвечает за «недостачу» видимого вещества, необходимого для образования той или иной гравитационной структуры — на уровне галактики или их скоплений. Следующий телескоп NASA — инфракрасная обсерватория имени Нэнси Роман, запуск которой планируется на 2027 год — продолжит исследования тёмного вещества, как и «Эвклид», «сканируя» сотни миллионов галактик при помощи инструментов с широким полем обзора.

5 августа появились первые тестовые снимки с телескопа, а 7 ноября его команда решила опубликовать первые изображения. Как и первые снимки «Джеймса Уэбба», релиз в основном преследует популяризаторские цели: авторы выбрали несколько разнородных объектов, которые показывают возможности обсерватории. На них — крупное скопление галактик, два детальных снимка ближних галактик двух разных типов, одно из ближайших шаровое звёздное скопление и фотогеничная туманность в Орионе «Конская голова», хорошо знакомая любителям астрофотографии.

Скопление галактик в созвездии Персея. ESA/Euclid Cons./NASA.

Один из первых снимков «Эвклида» — скопление Персея. Это группа из тысяч галактик на расстоянии 240 миллионов световых лет, и на сегодня это одна из самых массивных известных структур во Вселенной. Самые близкие галактики на снимке — это собственно примерно тысяча галактик скопления, и на снимке можно разглядеть их структуру. Фоном к ним выступают несколько сот тысяч более удалённых галактик, не принадлежащих к скоплению. Они видны только как неяркие точки, и самые дальние из них находятся на расстояниях около 10 миллиардов световых лет. Астрофизики считают, что такие галактические структуры, как скопление Персея, могут образоваться только при наличии во Вселенной тёмной материи. В отсутствии тёмной материи галактики должны быть распределены в пространстве равномерно. Предполагается, что из-за гравитационного взаимодействия тёмная материя во Вселенной распределена в виде нитей, формирующих «паутину тёмной материи» — аналогично видимым «галактическим нитям» из цепочек галактик. Пересечения таких нитей притягивают галактики, образовывая их скопления. Изучая распределение видимого вещества (галактик) на космологических масштабах, можно исследовать и распределение тёмной материи. Другая интересная структура, видимая на снимке — неяркий свет между галактиками в ядре скопления. Он вызывается «одинокими» звёздами, рассеянными в пространстве между галактиками в результате их взаимодействия. Такие образования также помогают изучить историю формирования скопления. Скопление Персея — известное космическое образование, но снимок «Эвклида» — первая его фотография такой детальности.

Спиральная галактика IC 342 на расстоянии 11 миллионов световых лет. ESA/Euclid Cons./NASA.

Второй снимок — спиральная галактика IC 342 на расстоянии 11 миллионов световых лет. Она не относится к Местной группе галактик, но лежит достаточно близко к ней. На небесной сфере она располагается в северном созвездии Жирафа и скрыта за облаками пыли и газа в полосе Млечного Пути, то есть лежит практически на галактическом экваторе. Её легко обнаружить при помощи бинокля. Если бы не поглощение света, её можно бы было рассмотреть невооружённым глазом — её видимые размеры почти такие же, как у диска полной Луны (угловой диаметр 20 минут дуги). Известны снимки её ядра, которые сделал «Хаббл». Телескоп «Эвклид» смог получить снимок IC 342 в высоком разрешении при помощи камеры ближнего инфракрасного диапазона — на таких волнах облака пыли и газа становятся прозрачными для излучения и позволяют разглядеть объекты за ними. Инфракрасная камера также помогла разглядеть множество холодных и маломассивных звёзд, составляющих основную часть её звёздной массы. Как и в нашей Галактике, места концентрации таких звёзд отмечают области интенсивного звёздообразования. Кроме того, на снимке «Эвклида» можно разглядеть несколько шаровых скоплений в этой галактике, которых не было видно на снимках «Хаббла». Галактика интересна для изучения прежде всего тем, что она напоминает нашу, но доступна для изучения «со стороны».

Нерегулярная карликовая галактика NGC 6822 Местной группы. ESA/Euclid Cons./NASA.

Карликовая неправильная галактика NGC 6822 находится на расстоянии 1,6 миллионов световых лет в созвездии Стрельца. Это одна из ближайших галактик, она принадлежит Местному скоплению и похожа по структуре на галактику Малое Магелланово Облако, отчётливо видимую на небе из южного полушария. «Эвклид» сделал снимок всей галактики и её окружения в высоком разрешении на протяжении одного часа, что пока невозможно ни на земных телескопах, ни на космических с узким полем зрения, таких, как «Джеймс Уэбб». Как и на предыдущем снимке, здесь можно выделить области звёздообразования и шаровые скопления. Кроме того, галактика обладает низкой металличностью — так астрономы называют содержание всех элементов, кроме водорода и гелия. Обычно это — характеристика ранних галактик, которые образовались на раннем этапе эволюции Вселенной.

Туманность Конская голова ( Barnard 33) в созвездии Ориона — ближняя область звёздообразования. ESA/Euclid Cons./NASA.

Туманность «Конская голова», или Barnard 33 — часть созвездия Ориона. Это одна из ближайших областей звёздообразования на расстоянии 1375 световых лет. На небе она находится рядом со звездой Альнитак — самой восточной звездой «пояса Ориона». На снимках «Эвклида» астрономы надеются обнаружить здесь множество звёзд на ранней фазе развития , а также коричневых карликов и даже одиноких планет с массой Юпитера. Такие объекты наряду с молодыми звёздами должны быть частыми в газопылевых комплексах, и для их исследования подходят инструменты в инфракрасной части спектра.

Одно из ближайших шаровых звёздных скоплений NGC 6397. ESA/Euclid Cons./NASA.

Шаровое скопление NGC 6397 на расстоянии 7800 световых лет находится на небесной сфере в южном созвездии Жертвенника (Ara). Это второе по близости к нам шаровое скопление (а ближайшее — это скопление M4 в Скорпионе вблизи его главной звезды Антарес). Шаровые скопления обычно находятся вне плоскости галактики и содержат сотни тысяч гравитационно связанных звёзд. Как правило, это самые старые звёзды в галактике, по которым можно оценить её возраст. Возможно, это скопление содержит большое количество чёрных дыр звёздной массы. Кроме «Эвклида» ни один телескоп пока не умеет сделать снимок всего скопления в разрешении, которое позволило бы различить столько звёзд.