По меркам профессионального телескопостроения в размере зеркала «Хаббла» нет ничего выдающегося. Оно имеет диаметр 2,4 м и значительно меньше, чем 10,4-метровое зеркало Большого Канарского телескопа, установленного на Канарских островах, – на данный момент это самый большой телескоп в мире. А по сравнению с Гигантским Магеллановым телескопом, который сейчас строится в Чили и будет иметь светособирающую поверхность 25 м в поперечнике, состоящую из семи 8,4-метровых сегментов, «Хаббл» просто лилипут.
Работники изучают главное 2,4-метровое зеркало космического телескопа «Хаббл» во время его постройки в 1990 году. Источник: NASA
Но скромный размер «Хаббла» с лихвой восполняется его отличной оптикой и критически важным преимуществом: он находится за пределами атмосферы Земли, что позволяет получать наиболее четкие снимки. «Хаббл» различает объекты в десять миллионов раз тусклее, чем может заметить невооруженный человеческий глаз, а его разрешение в десяток раз лучше, чем у некоторых наземных телескопов большего размера, особенно в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Космический телескоп «Хаббл» показал себя как невероятно отказоустойчивая универсальная обсерватория и продолжает радовать всех новыми открытиями и поразительными снимками.
Двигаясь по орбите высотой 552 км над Землей, «Хаббл» огибает нашу планету каждые 97 минут, а его скорость составляет около 8 км/с. При удачном совпадении условий вы сами можете увидеть космический телескоп, пролетающий в ночном небе. Чтобы узнать, когда спутники наподобие «Хаббла» или Международной космической станции будут пролетать над вашим домом, вы можете посетить различные веб-сайты, например «Heavens Above» («Небо над головой») по адресу www.heavens-above.com.
Новый взгляд на Вселенную
Вскоре после того, как астронавты починили «Хаббл», телескоп начал проводить наблюдения, навсегда изменившие облик астрономической науки. Двумя ранними эпизодами наблюдений «Хаббл» завоевал внимание общественности… и ее любовь.
Выполненная 17 мая 1994 года космическим телескопом «Хаббл» фотография кометы Шумейкеров – Леви 9, на которой видна цепочка из 21 фрагмента ледяного ядра кометы, растянувшаяся на 1,1 млн км в космосе перед столкновением с Юпитером. Источник: NASA, Европейское космическое агентство и Х. Уивер совместно с Э. Смит (Научный институт космического телескопа – STScI)
Летом 1994 года астрономы открыли комету, названную кометой Шумейкеров – Леви 9, которая опасно приблизилась к Юпитеру. Гравитация гигантской планеты разорвала комету, превратив ее в цепочку из двадцати одного фрагмента – некоторые ученые называли эту цепочку «нитка жемчуга», – и стало ясно, что все они собираются врезаться в Юпитер. Это было событие, какого никто никогда ранее не наблюдал; астрономам удалось благодаря «Хабблу» словно бы занять место в первом ряду на этом космическом представлении и увидеть, как фрагменты кометы рухнули в юпитерианские облака, взрываясь наподобие атомных бомб и оставляя тучи темного дыма. Астрономы мчались на пресс-конференции, потрясая последними фотоснимками этого события, и поднимали волну всеобщего ажиотажа.
Туманность Конская Голова – популярный объект для наблюдений как любителей, так и профессиональных астрономов. «Хаббл» в разные годы сделал много снимков этой легко узнаваемой по своему неземному облику туманности. Эта опубликованная в 2013 году фотография была выполнена и в инфракрасном, и в видимом диапазонах спектра, и на ней туманность, как богато расшитый гобелен, выделяется на фоне звезд Млечного Пути и далеких галактик. Источник: NASA, Европейское космическое агентство и команда «Наследие Хаббла» под эгидой Научного института космического телескопа (STScI) и Университетской ассоциации астрономических исследований (AURA)
Один из самых широко известных снимков «Хаббла» – это фотография туманности Орел, огромного далекого облака космического газа и пыли, где зарождаются новые звезды. Потрясающий воображение снимок 1995 года, названный «Столпы Творения», показал с беспрецедентной детальностью, что происходит в районах звездообразования. Этот снимок «Хаббла» стал настолько популярным, что попал на обложку журнала «Тайм», фигурировал в кинолентах и телевизионных передачах, его печатали на футболках, наволочках для подушек и даже на почтовой марке.
С тех пор как он был сделан, список сфотографированных «Хабблом» объектов разросся и стал похож на перечень «хитов века»: туманность Конская Голова; туманность Конус; фотоснимки планет Сатурн, Марс и Юпитер; остатки сверхновых; далекие галактики. И эти фотографии публика принимала с восторгом.
– Прозорливее всех оказался наш первый директор, астрофизик Риккардо Джаккони, который с самого начала предусмотрел режим открытых публикаций обо всем, чем мы занимаемся, – рассказывает Йенкнер. – Возможно, этим наш проект удивил меня больше всего – не считая научных открытий, которые изменили наше понимание природы Вселенной. Их мы в определенной степени ждали. Но я и предположить не мог, что наши пресс-релизы, фотоснимки и образовательные программы будут интересны миллионам людей и что публика начнет говорить о «Хаббле» «наш телескоп». Это призывает нас, ученых, к определенной скромности.
Как создаются красивые картинки
В результате работы космической обсерватории получаются очень красочные фотографии, хотя камеры «Хаббла» не делают цветных фотоснимков. «Хаббл» может очень точно наводиться на цель, но им нельзя пользоваться в режиме «навел и щелкнул», как нам привычно поступать с земными фотоаппаратами.
– По счастью, в качестве побочного продукта тех научных исследований, которые мы проводим с помощью «Хаббла», у нас получаются фотографии, – говорит Золт Левей, сотрудник Научного института космического телескопа (STScI).
Фотография звездного скопления Вестерлунд 2 и его окружения, созданная при помощи космического телескопа «Хаббл», была опубликована в ознаменование 25-й годовщины работы космической обсерватории на орбите. Благодаря «Хабблу» в течение четверти века совершаются открытия, появляются изумительной красоты снимки и выдающиеся научные результаты. Источник: NASA, ESA, команда «Наследие Хаббла» под эгидой Научного института космического телескопа (STScI) и Университетской ассоциации астрономических исследований (AURA), А. Нота (ЕКА / STScI) и научная группа «Вестерлунд 2»
Он занимался изготовлением и публикацией снимков с «Хаббла» еще до первой экспедиции обслуживания.
– Цветные фотографии как таковые ученых не интересуют. Они предназначены для публики, но очень хорошо, что они появляются в процессе работы и наглядно демонстрируют то, чем именно занимаются ученые.
Снимки в цвете собирают из комплекта черно-белых фотографий, сделанных при помощи светофильтров. Для того чтобы получился один цветной фотоснимок, «Хабблу» требуется сделать три отдельные фотографии – обычно сквозь красный, зеленый и синий светофильтры, после чего эти три полученных кадра отправляются по радиоканалу на Землю. Там они при помощи специальной компьютерной программы сливаются в единое цветное изображение.
Несмотря на то что научные данные с «Хаббла» поступают в виде неброских черно-белых фотоснимков, в них заключается большое количество цветовой информации.
– Оказалось, что Вселенная гораздо более цветиста, чем мы могли себе представить, – объясняет Левей. – На самом деле, имеется много цветов, которые мы не можем сами увидеть, – это лучи света различных длин волн и энергий, и камеры «Хаббла» чувствительны к ним.
Галактика Водоворот знаменита своими четко выделенными спиральными рукавами. Они так хорошо заметны, потому что Водоворот занимается «перетягиванием гравитационного каната» со своей более мелкой галактикой-компаньоном (справа на снимке). Источник: NASA, ESA, команда «Наследие Хаббла» под эгидой Научного института космического телескопа (STScI) и Университетской ассоциации астрономических исследований (AURA), С. Беквис (STScI)
В составе оборудования «Хаббла» есть почти 40 цветных светофильтров, которые пропускают свет начиная от ультрафиолетового диапазона (дальше в сине-фиолетовую область спектра, чем могут воспринимать наши глаза), включая различные видимые цвета и заканчивая инфракрасными (более красными, чем доступно человеческому зрению). Это дает работающим над фотографиями специалистам большую свободу действий, а иной раз – и творческие возможности.
– Поскольку камеры на космическом телескопе функционируют не так, как земные фотоаппараты, нам приходится проделать кое-какую работу, чтобы полученные с их помощью снимки выглядели так, как они выглядят, – описывает ситуацию Левей. – Для этого нам требуется сочетать науку и искусство, объективный и субъективный подход. Но, по сути, это то же самое, что любой фотограф может делать, печатая снимки с негативов или преобразуя исходные, необработанные снимки с цифровой камеры.
Левей говорит, что он и другие сотрудники группы создания изображений выделяют различные цвета в собираемом телескопом потоке света и комбинируют их, чтобы построить цветные изображения. В общем, цвета на готовых снимках с «Хаббла» более насыщенные, а сами объекты намного ярче по сравнению с тем, как мы их увидели бы своими глазами. На самом деле мы все равно их не смогли бы разглядеть, потому что они очень далеки, тусклы и иной раз видны лишь в диапазонах спектра, недоступных человеческому зрению.
Но самая важная задача группы создания изображений «Хаббла» – делать такие снимки, которые содержат максимум научной информации. Цвет используется либо как инструмент для усиления слабых деталей изображенного объекта, либо чтобы показать то, что человеческий глаз не увидел бы, как, например, облака ионизированного газа, которые вместе образуют туманность, или молодые звезды, окруженные пылевым облаком.
Главной камерой «Хаббла» в данный момент является широкоугольная камера № 3 (англ. Wide Field Camera 3 – WFC3), которая, на самом деле, представляет собой комбинацию двух инструментов: один регистрирует свет от ультрафиолета до видимой части спектра, а другой работает в инфракрасном диапазоне. Камера WFC3 требуется для изучения явлений темной энергии и темной материи, и с ее помощью ученые наблюдают за процессами формирования звезд и далекими галактиками.