В поисках опасных астероидов астрономы просканировали все небо

Инфракрасный телескоп WISE закончил полный обзор неба. За полгода аппарат получил более миллиона снимков, способных выявить потенциально опасные астероиды.

 

Астероиды - не самые эффектные из сфотографированных WISE объектов, на этом снимке - туманность Андромеды
Источник: NASA

Запущенный зимой 2009/10 года спутник фотографировал небо в инфракрасных лучах. Сравнительно скромное увеличение телескопа компенсировалось широтой охвата, что даже нашло отражение в его названии— Wide-field Infrared Survey Explorer (Широкоугольная система инфракрасных наблюдений).

Широта охвата

Часто работу астрономов представляют как серию пристальных наблюдений за каким-то одним объектом. И в ряде случаев это представление корректно: анализ параметров экзопланеты или изучение туманности, оставшейся на месте взрыва сверхновой, действительно требуют мощного телескопа с максимальным диаметром зеркала.

 

Запуск ракеты с WISE на борту 22 декабря 2009 года был сфотографирован необычным способом - этот снимок сделан инфракрасной камерой.
Источник: NASA

Телескопы Hubble, Herschel, Kepler и Spitzer, наземный комплекс Very Large Telescope (Очень большого телескопа) в чилийской обсерватории, телескоп БТА в Карачаево-Черкессии— это примеры астрономических инструментов, позволяющих изучать отдельные объекты. А вот WISE, равно как и системы поиска экзопланет, например WASP (первая буква— та же wide, «широко»)— устройства, предназначенные для максимального охвата неба. Пусть с меньшей детализацией, без возможности получить с высокой точностью спектр далеких звезд, но зато с возможностью найти сразу много объектов.

Кое-что о телескопах

 

• Телескоп не увеличивает изображения звезд, а уменьшает! Чем ближе к точке изображение светила, тем проще рассмотреть его, не потеряв на фоне соседних объектов. Вытянутое размытое пятно намного менее информативно, чем две-три небольшие точки.

• Чем больше диаметр зеркала, тем больше света собирает телескоп. Соответственно, если звезда очень слабая или находится очень далеко, ее проще увидеть в телескоп с большим зеркалом.

• Чем больше диаметр зеркала, тем более четкое получается изображение. Это связано с явлением дифракции, проявлением светом своих волновых свойств.

 

 

WISE в цехе перед отправкой на орбиту.
Источник: NASA

 

Когда речь идет об астероидах, потенциально угрожающих Земле, такой охват оказывается важнее возможности рассматривать объекты в деталях: тем более, что для детального изучения телескопы уже имеются.

Тепловое зрение

Сделать камеру, которая сможет получать снимки в инфракрасном излучении,— задача хоть и давно решаемая, но далеко не тривиальная. Ведь инфракрасное излучение, которое фиксирует камера WISE, по сути есть тепло, такая камера видит в первую очередь нагретые предметы или предметы, хорошо отражающие тепло.

 

Комета 65-P Gunn. Тонкая полоса слева - пыль, оставленная кометой во время предыдущего витка вокруг Солнца.Толстая справа - пыль, рассеянная непосредственно перед снимком.
Источник: NASA

 

 

Если попытаться сделать ей снимок просто так, без специальной подготовки, ей помешает собственное тепло: корпус, светочувствительная матрица и электроника прибора сами будут «светится»— увидеть ничего на этом фоне не получится. Камеру WISE охлаждает жидкий водород, запас которого, кстати, не безграничен, и потому весь срок службы аппарата рассчитан на полтора года.

Почему не космос?

 

Часто встречается утверждение о том, что, дескать, само космическое пространство «холодно». Почему его не использовали для охлаждения телескопа? Потому что на самом деле за пределами атмосферы вакуум, вообще не имеющей температуры и вдобавок являющийся отличным (недаром используется в термосах) теплоизолятором.

Температура на борту спутников определяется балансом между поглощаемыми лучами Солнца и испускаемым спутником тепловым излучением; баланс этот таков, что достичь температур около -260 градусов можно только специальным охлаждением.

Темные астероиды, карлики и квазары

Наиболее важный с практической точки класс объектов, конечно, астероиды, видимые только в инфракрасном излучении из-за низкой отражательной способности. Сопоставление нескольких снимков, сделанных в разное время, позволит засечь обломки, невидимые для обычных инструментов.

Галактика М83 "глазами" WISE. Красное свечение соответствует теплу от нагретой пыли.
Источник: NASA

 

 

Но кроме астероидов WISE может обнаружить много других интересных для ученых небесных тел. Коричневых карликов, например, которым не хватает массы для сжатия газа до зажигания термоядерных реакций, но хватает массы для тусклого свечения за счет разогрева при сжатии.

Кометы, которые видны прежде всего благодаря хвостам из пыли и газа, тоже хорошо видны на снимках WISE. За пределами Солнечной системы аппарат позволяет изучать не только коричневые карлики, но и целые галактики и даже квазары— очень яркие, но удаленные на многие миллиарды световых лет объекты.

Сканирование

Почему на получение полного набора изображений, покрывающих все небо, ушло именно полгода? Ответ на этот вопрос дает орбита WISE— спутник обращается вокруг Земли так, что пролетает каждый раз над полярными районами. Если на траекторию его движения посмотреть со стороны, учтя и движение самой планеты вокруг Солнца, то получится спираль, навитая на орбиту Земли.

Схематическое изображение орбиты WISE (красная линия) и ее положения относительно небесной сферы.

А так как телескоп нацелен в противоположную поверхности сторону, то получается что он за один виток обозревает лишь узкую кольцевую полосу на небе. Когда Земля сдвигается по своей орбите, то это кольцо поворачивается, покрывая другую часть небесной сферы. Повернув его на 180 градусов, можно закрыть сферу целиком— а такой полуоборот как раз происходит ровно за полгода.