stringtranslate.com

Космический телескоп Спитцер

Инфракрасные наблюдения позволяют увидеть объекты, скрытые в видимом свете, например показанный HUDF-JD2 . Это показывает, как камера Spitzer IRAC смогла видеть за пределами длин волн инструментов Хаббла.

Космический телескоп «Спитцер» , ранее называвшийся «Комплекс космического инфракрасного телескопа» ( SIRTF ), представляет собой инфракрасный космический телескоп , запущенный в 2003 году, который был деактивирован после завершения работы 30 января 2020 года. [5] [9] «Спитцер» был третьим космическим телескопом, посвященным инфракрасному излучению. астрономия по данным IRAS (1983 г.) и ISO (1995–1998 гг.). Это был первый космический корабль, использовавший орбиту, слежащую за Землей , которая позже использовалась искателем планет «Кеплер» .

Запланированный период миссии должен был составить 2,5 года, при этом перед запуском предполагалось, что миссия может продлиться до пяти или чуть более лет, пока бортовой запас жидкого гелия не будет исчерпан. Это произошло 15 мая 2009 года. [10] Без жидкого гелия для охлаждения телескопа до очень низких температур, необходимых для работы, большинство инструментов больше нельзя было использовать. Однако два самых коротковолновых модуля камеры IRAC продолжали работать с той же чувствительностью, что и до того, как был исчерпан гелий, и продолжали использоваться до начала 2020 года в миссии «Спитцер Теплая» . [11] [12]

Во время теплой миссии два коротковолновых канала IRAC работали при температуре 28,7 К, и, по прогнозам, при этой температуре они практически не испытывали деградации по сравнению с номинальной миссией. Данные Спитцера, как первичной, так и теплой фаз, хранятся в Инфракрасном научном архиве (IRSA).

В соответствии с традицией НАСА, телескоп был переименован после успешной демонстрации его работы 18 декабря 2003 года. В отличие от большинства телескопов , названных советом ученых, обычно в честь известных умерших астрономов, новое название SIRTF было получено на конкурсе. открыт для широкой публики. В результате конкурса телескоп был назван в честь астронома Лаймана Спитцера , который продвигал концепцию космических телескопов в 1940-х годах. [13] В 1946 году Спитцер написал для корпорации RAND отчет , описывающий преимущества внеземной обсерватории и то, как ее можно реализовать с помощью имеющихся или будущих технологий. [14] [15] Его цитировали за его новаторский вклад в ракетную технику и астрономию , а также за «его видение и лидерство в формулировании преимуществ и преимуществ, которые будут реализованы в рамках программы космического телескопа». [13]

Спитцер стоимостью 776 миллионов долларов США [16] был запущен 25 августа 2003 года в 05:35:39  UTC с мыса Канаверал SLC-17B на борту ракеты Delta II 7920H. [3] Он был выведен на гелиоцентрическую (в отличие от геоцентрической ) орбиту, отклоняющуюся от орбиты Земли со скоростью примерно 0,1 астрономической единицы в год ( орбита, «следующая за Землей» [1] ).

Главное зеркало имеет диаметр 85 сантиметров (33 дюйма).f/12, изготовленный из бериллия и охлажденный до 5,5  К (-268 ° C; -450 ° F). Спутник содержит три инструмента , которые позволили ему выполнять астрономические изображения и фотометрию от 3,6 до 160 микрометров, спектроскопию от 5,2 до 38 микрометров и спектрофотометрию от 55 до 95 микрометров. [8]

История

К началу 1970-х годов астрономы начали рассматривать возможность размещения инфракрасного телескопа над затмевающим эффектом земной атмосферы. В 1979 году в отчете Национального исследовательского совета Национальной академии наук « Стратегия космической астрономии и астрофизики на 1980-е годы» инфракрасный телескоп «Шаттл» (SIRTF) [17] был назван «одним из двух основных астрофизических объектов [для быть разработан] для «Спейслэб », шаттл-платформы. Предвосхищая основные результаты будущего спутника «Эксплорер» и миссии «Шаттл», в отчете также отдается предпочтение «исследованию и разработке… длительных космических полетов инфракрасных телескопов, охлажденных до криогенных температур [18] ».

Запуск в январе 1983 года инфракрасного астрономического спутника , совместно разработанного Соединенными Штатами, Нидерландами и Соединенным Королевством, для проведения первого инфракрасного обзора неба, разжег аппетиты ученых во всем мире к последующим космическим миссиям, использующим быстрое усовершенствование технологии инфракрасных детекторов.

Ранее инфракрасные наблюдения проводились как космическими, так и наземными обсерваториями . Наземные обсерватории имеют тот недостаток, что на инфракрасных длинах волн или частотах как атмосфера Земли, так и сам телескоп будут ярко излучать (светиться). Кроме того, атмосфера непрозрачна в большинстве инфракрасных волн. Это требует длительного времени экспозиции и значительно снижает способность обнаруживать слабые объекты. Это можно сравнить с попыткой наблюдать за звездами в оптику в полдень с помощью телескопа, построенного из лампочек. Предыдущие космические обсерватории (такие как IRAS , инфракрасный астрономический спутник, и ISO , инфракрасная космическая обсерватория) были запущены в 1980-х и 1990-х годах, и с тех пор были достигнуты большие успехи в астрономических технологиях.

Большинство ранних концепций предполагали повторяющиеся полеты на борту космического корабля «Шаттл» НАСА. Этот подход был разработан в эпоху, когда предполагалось, что программа «Шаттл» будет поддерживать еженедельные полеты продолжительностью до 30 дней. В предложении НАСА от мая 1983 года SIRTF описывался как миссия, прикрепленная к шаттлу, с развивающейся полезной нагрузкой для научных приборов. Ожидалось несколько полетов с вероятным переходом на более расширенный режим работы, возможно, в связи с будущей космической платформой или космической станцией. SIRTF будет представлять собой многопользовательскую установку с криогенным охлаждением диаметром 1 метр, состоящую из телескопа и связанных с ним инструментов в фокальной плоскости. Он будет запущен на космическом корабле "Шаттл" и останется прикрепленным к нему в качестве полезной нагрузки космической лаборатории во время астрономических наблюдений, после чего его вернут на Землю для ремонта перед повторным полетом. Ожидалось, что первый полет состоится примерно в 1990 году, а последующие полеты начнутся примерно через год. Однако полет Spacelab-2 на борту STS-51-F показал, что среда «Шаттла» плохо подходит для бортового инфракрасного телескопа из-за загрязнения относительно «грязным» вакуумом, связанным с орбитальными аппаратами. К сентябрю 1983 года НАСА рассматривало «возможность длительной [бесплатной] миссии SIRTF». [19] [20]

«Спитцер» — единственная из Великих обсерваторий, запущенная не с помощью космического корабля «Шаттл » , как изначально предполагалось . Однако после катастрофы «Челленджера» в 1986 году разгонный блок « Шаттл -Кентавр» , который должен был бы вывести его на конечную орбиту, был заброшен. В 1990-е годы миссия претерпела ряд изменений, в первую очередь по соображениям бюджета. В результате получилась гораздо меньшая, но все же полностью боеспособная миссия, в которой можно было использовать меньшую одноразовую ракету-носитель Delta II. [21]

Анимация космического телескопа Спитцер
   Космический телескоп Спитцер  ·   Земля  ·   Солнце

Одним из наиболее важных достижений этой модернизации стала орбита, сближающаяся с Землей . [1] Криогенные спутники, которым требуются температуры жидкого гелия (LHe, T ≈ 4 K) на околоземной орбите, обычно подвергаются большой тепловой нагрузке от Земли и, следовательно, требуют большого количества теплоносителя LHe, который затем имеет тенденцию доминировать в общем объеме масса полезной нагрузки и ограничивает срок службы миссии. Размещение спутника на солнечной орбите вдали от Земли позволило использовать инновационное пассивное охлаждение. Солнцезащитный экран защищал остальную часть космического корабля от солнечного тепла, дальняя сторона космического корабля была окрашена в черный цвет для усиления пассивного излучения тепла, а шина космического корабля была термически изолирована от телескопа. Все эти конструктивные решения в совокупности резко уменьшили общую массу необходимого гелия, в результате чего общая полезная нагрузка стала меньше и легче, что привело к значительной экономии средств, но с зеркалом того же диаметра, что и первоначально спроектированный. Эта орбита также упрощала наведение телескопа, но для связи требовалась сеть дальнего космоса НАСА . [ нужна цитата ]

Основной комплект приборов (телескоп и криогенная камера) был разработан компанией Ball Aerospace & Technologies в Боулдере, штат Колорадо . Отдельные инструменты были разработаны совместно промышленными, академическими и государственными учреждениями, главными руководителями которых были Корнеллский университет , Университет Аризоны , Смитсоновская астрофизическая обсерватория , аэрокосмическая компания Ball Aerospace и Центр космических полетов Годдарда . Более коротковолновые инфракрасные детекторы были разработаны компанией Raytheon в Голете, Калифорния . Компания Raytheon использовала антимонид индия и детектор из легированного кремния при создании инфракрасных детекторов. Эти детекторы в 100 раз более чувствительны, чем те, которые были доступны в начале проекта в 1980-х годах. [22] Детекторы дальнего инфракрасного диапазона (70–160 микрометров) были разработаны совместно Университетом Аризоны и Национальной лабораторией Лоуренса Беркли с использованием германия , легированного галлием . Космический корабль был построен компанией Lockheed Martin . Миссия управлялась и управлялась Лабораторией реактивного движения и Научным центром Спитцера , [23] расположенным в IPAC в кампусе Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. [ нужна цитата ]

Схематический вид «Спитцера»:
А. Оптика  : 1 — вторичное зеркало; 3 – главное зеркало; 2 – внешняя оболочка;
Б Криостат : 4 – приборы; 10 – баллон с гелием;
C Сервисный модуль : 5 – щиток сервисного модуля; 6 – звездный трекер; 7 – аккумуляторы; 8 – антенна с высоким коэффициентом усиления; 9 – азотный бак;
Д Солнечные панели

Запуск и ввод в эксплуатацию

Теплая миссия и конец миссии

15 мая 2009 года у «Спитцера» закончился жидкий гелиевый теплоноситель, что остановило наблюдения в дальнем ИК-диапазоне. Оставался в эксплуатации только прибор IRAC, и только в двух более коротких диапазонах длин волн (3,6 мкм и 4,5 мкм). Равновесная температура телескопа тогда составляла около 30 К (-243 ° C; -406 ° F), и IRAC продолжал создавать ценные изображения на этих длинах волн в рамках «Теплой миссии Спитцера». [24]

В конце миссии, примерно в 2016 году, расстояние «Спитцера» до Земли и форма его орбиты означали, что космическому кораблю пришлось наклониться под крайним углом, чтобы направить свою антенну на Землю. [25] Солнечные панели не были полностью освещены под этим углом, и это ограничило время связи до 2,5 часов из-за разрядки батареи. [26] Телескоп был выведен из эксплуатации 30 января 2020 года [5] , когда НАСА отправило на телескоп сигнал об отключении от Комплекса дальней космической связи Голдстоуна (GDSCC), предписывающий телескопу перейти в безопасный режим. [27] Получив подтверждение того, что командование прошло успешно, руководитель проекта «Спитцер» Джозеф Хант официально заявил, что миссия завершена. [28]

Инструменты

Сборка криогенного телескопа (CTA)

«Спитцер» несет на борту три прибора: [29] [30] [31] [32]

Инфракрасная матричная камера (IRAC)
Инфракрасная камера, работающая одновременно на четырех длинах волн (3,6 мкм, 4,5 мкм, 5,8 мкм и 8 мкм). В каждом модуле использовался детектор размером 256 × 256 пикселей: в коротковолновой паре использовалась технология антимонида индия , в длинноволновой паре использовалась технология зонной проводимости кремния, легированного мышьяком . [33] Главным исследователем был Джованни Фацио из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт ; Летное оборудование было создано Центром космических полетов имени Годдарда НАСА .
Инфракрасный спектрограф (ИКС)
Инфракрасный спектрометр с четырьмя субмодулями, работающими на длинах волн 5,3–14 мкм (низкое разрешение), 10–19,5 мкм (высокое разрешение), 14–40 мкм (низкое разрешение) и 19–37 мкм (высокое разрешение). В каждом модуле использовался детектор размером 128 × 128 пикселей: в коротковолновой паре использовалась технология блокировки полос примесей в кремнии, легированном мышьяком, в длинноволновой паре использовалась технология блокировки полос примесей в кремнии, легированном сурьмой. [34] Главным исследователем был Джеймс Р. Хоук из Корнелльского университета ; Летное оборудование было построено компанией Ball Aerospace .
Многодиапазонный фотометр для Спитцера (MIPS)
Три матрицы детекторов в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне (128 × 128 пикселей при 24  мкм , 32 × 32 пикселей при 70 мкм, 2 × 20 пикселей при 160 мкм). Детектор 24 мкм идентичен одному из коротковолновых модулей IRS. В детекторе 70 мкм использовалась технология легированного галлием германия, а в детекторе 160 мкм также использовался легированный галлием германий, но с добавлением механического напряжения к каждому пикселю, чтобы уменьшить запрещенную зону и повысить чувствительность к этой длинноволновой области. [35] Главным исследователем был Джордж Х. Рике из Университета Аризоны ; летное оборудование было построено компанией Ball Aerospace .

Во всех трех приборах для охлаждения датчиков использовался жидкий гелий. Когда гелий был исчерпан, в «теплой миссии» использовались только две более короткие волны IRAC.

Henize 206 , просмотр с помощью разных инструментов в марте 2004 года. Отдельные изображения IRAC и MIPS справа.

Полученные результаты

Хотя некоторое время на телескопе было зарезервировано для участвующих учреждений и важнейших проектов, астрономы всего мира также имели возможность подавать предложения по времени наблюдений. Перед запуском поступило предложение провести масштабные и последовательные исследования с использованием «Спитцера». Если телескоп выйдет из строя раньше и/или очень быстро закончится криоген, эти так называемые проекты наследия обеспечат быстрое получение наилучших научных данных в первые месяцы миссии. В соответствии с требованием, связанным с финансированием, которое получали эти команды наследия, команды должны были доставлять продукты данных высокого уровня обратно в Научный центр Спитцера (и в инфракрасный научный архив НАСА/IPAC ) для использования сообществом, что снова обеспечивало быстрый научный возврат. миссии. Международное научное сообщество быстро осознало ценность предоставления продуктов для использования другими, и хотя проекты Legacy больше не были явно запрошены в последующих конкурсах заявок, команды продолжали поставлять продукты сообществу. Позже Научный центр Спитцера восстановил проекты под названием «Наследие» (а позже и проекты «Исследовательская наука») в ответ на эти усилия сообщества. [36]

Важными целями были формирующиеся звезды ( молодые звездные объекты или YSO), планеты и другие галактики. Изображения находятся в свободном доступе для образовательных и журналистских целей. [37] [38]

Регионы Цефея C и B. – Космический телескоп «Спитцер» (30 мая 2019 г.).
Первое световое изображение IC 1396 , сделанное «Спитцером» .

Первые опубликованные изображения со «Спитцера» были призваны продемонстрировать возможности телескопа и показали светящуюся звездную колыбель, большую вращающуюся пыльную галактику , диск планетообразующих обломков и органический материал в далекой Вселенной. С тех пор во многих ежемесячных пресс-релизах подчеркивались возможности Спитцера , а также изображения НАСА и ЕКА для космического телескопа Хаббл .

Одним из наиболее примечательных наблюдений является то, что в 2005 году «Спитцер» стал одним из первых телескопов, напрямую уловивших свет экзопланет , а именно «горячих юпитеров» HD 209458 b и TrES-1b , хотя он и не преобразовывал этот свет в реальные изображения. [39] Это был один из первых случаев, когда свет от экзопланет был непосредственно обнаружен; более ранние наблюдения были сделаны косвенно, делая выводы на основе поведения звезд, вокруг которых вращались планеты. В апреле 2005 года телескоп также обнаружил, что у Коэн-кухи Тау/4 есть планетарный диск, который был значительно моложе и содержал меньшую массу, чем предполагалось ранее, что привело к новому пониманию того, как формируются планеты.

Туманность Улитка : синий цвет показывает инфракрасный свет от 3,6 до 4,5 микрометров, зелёный — от 5,8 до 8 микрометров, а красный — инфракрасный свет от 24 микрометров.

В 2004 году сообщалось, что Спитцер заметил слабо светящееся тело, которое, возможно, является самой молодой звездой, которую когда-либо видели. Телескоп был наведен на газопылевое ядро, известное как L1014 , которое ранее казалось совершенно темным наземным обсерваториям и ISO ( инфракрасной космической обсерватории ), предшественнику Спитцера. Передовые технологии «Спитцера» выявили ярко-красную горячую точку в центре L1014.

Ученые из Техасского университета в Остине , открывшие объект, считают, что горячая точка является примером раннего развития звезды, когда молодая звезда собирает газ и пыль из облака вокруг нее. Ранние предположения о горячей точке заключались в том, что это мог быть слабый свет другого ядра, которое находится в 10 раз дальше от Земли, но на том же луче зрения, что и L1014. Последующие наблюдения наземных обсерваторий ближнего инфракрасного диапазона обнаружили слабое веерообразное свечение в том же месте, что и объект, обнаруженный Спитцером. Это свечение слишком слабое, чтобы исходить от более удаленного ядра, что позволяет сделать вывод, что объект находится внутри L1014. (Янг и др. , 2004 г.)

В 2005 году астрономы из Висконсинского университета в Мэдисоне и Уайтуотере на основе 400 часов наблюдений на космическом телескопе Спитцер определили, что галактика Млечный Путь имеет более прочную стержневую структуру поперек своего ядра, чем считалось ранее.

Искусственное цветное изображение туманности Двойная спираль , предположительно созданной в центре галактики за счет магнитного скручивания, в 1000 раз превышающего солнечное.

Также в 2005 году астрономы Александр Кашлинский и Джон Мэтер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА сообщили, что на одном из самых ранних изображений, сделанных Спитцером, возможно , был запечатлен свет первых звезд во Вселенной. Изображение квазара в созвездии Дракона , предназначенное только для калибровки телескопа, содержало инфракрасное свечение после того, как свет известных объектов был удален. Кашлинский и Мэзер убеждены, что многочисленные пятна в этом свечении — это свет звезд, образовавшихся еще через 100 миллионов лет после Большого взрыва и смещённых в красную сторону в результате космического расширения . [40]

В марте 2006 года астрономы сообщили о туманности длиной 80 световых лет (25  пк ) недалеко от центра Галактики Млечный Путь, туманности Двойная спираль , которая, как следует из названия, закручена в форму двойной спирали. Считается, что это является свидетельством существования массивных магнитных полей, генерируемых газовым диском, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики, на расстоянии 300 световых лет (92 пк) от туманности и 25 000 световых лет (7700 пк) от Земли. Эта туманность была открыта Спитцером и опубликована в журнале Nature 16 марта 2006 года.

В мае 2007 года астрономы успешно нанесли на карту температуру атмосферы HD 189733 b , получив таким образом первую карту внесолнечной планеты.

Начиная с сентября 2006 года телескоп участвовал в серии исследований под названием « Обзор пояса Гулда» , наблюдая за регионом пояса Гулда на нескольких длинах волн. Первая серия наблюдений космического телескопа Спитцер была завершена с 21 по 27 сентября 2006 года. В результате этих наблюдений группа астрономов под руководством доктора Роберта Гутермута из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт сообщили об открытии Южной Змеи , скопления из 50 молодых звезд в созвездии Змеи .

Галактика Андромеды , полученная MIPS на расстоянии 24 микрометра.

Ученые давно задавались вопросом, как крошечные силикатные кристаллы, для формирования которых необходимы высокие температуры, попали в замороженные кометы, рожденные в очень холодной среде внешних границ Солнечной системы. Кристаллы изначально представляли собой некристаллизованные аморфные силикатные частицы, часть смеси газа и пыли, из которой развилась Солнечная система. Эта загадка еще больше усугубилась после результатов миссии по возвращению образцов Stardust , которая захватила частицы кометы Wild 2 . Было обнаружено, что многие частицы звездной пыли образовались при температурах, превышающих 1000 К.

В мае 2009 года исследователи «Спитцера» из Германии, Венгрии и Нидерландов обнаружили, что аморфный силикат, по-видимому, превратился в кристаллическую форму в результате вспышки звезды. Они обнаружили инфракрасную сигнатуру кристаллов силиката форстерита на пылевом и газовом диске, окружающем звезду EX Lupi во время одной из ее частых вспышек или вспышек, замеченных Спитцером в апреле 2008 года. Этих кристаллов не было на предыдущем спитцеровском снимке . наблюдения за диском звезды в один из периодов ее затишья. Эти кристаллы, по-видимому, образовались в результате радиационного нагрева пыли в пределах 0,5 а.е. от EX Lupi. [41] [42]

В августе 2009 года телескоп обнаружил свидетельства высокоскоростного столкновения двух растущих планет, вращающихся вокруг молодой звезды. [43]

В октябре 2009 года астрономы Энн Дж. Вербиссер, Майкл Ф. Скрутски и Дуглас П. Гамильтон опубликовали данные о « кольце Фебы » Сатурна , которое было обнаружено с помощью телескопа; кольцо представляет собой огромный, тонкий диск материала, простирающийся от 128 до 207 раз больше радиуса Сатурна. [44]

Опросы GLIMPSE и MIPSGAL

GLIMPSE, Экстраординарное инфракрасное исследование средней плоскости Галактического наследия , представляло собой серию исследований, охватывающих 360 ° внутренней области галактики Млечный Путь, что обеспечило первое крупномасштабное картографирование галактики. [45] [46] Он состоит из более чем 2 миллионов снимков, сделанных на четырех разных длинах волн с помощью инфракрасной камеры. [47] Снимки были сделаны в течение 10-летнего периода, начиная с 2003 года, когда был запущен «Спитцер». [48]

Аналогичный обзор MIPSGAL, дополняющий GLIMPSE, охватывает 248° галактического диска [49] с использованием каналов 24 и 70 мкм прибора MIPS. [50]

3 июня 2008 года на 212-м заседании Американского астрономического общества в Сент-Луисе , штат Миссури , ученые представили самый большой и самый подробный инфракрасный портрет Млечного Пути , созданный путем сшивания более 800 000 снимков . [51] [52] Это составное исследование теперь можно просмотреть с помощью программы GLIMPSE/MIPSGAL Viewer. [53]

2010-е годы

Стрелка указывает на эмбриональную звезду HOPS-68, где, по мнению ученых, кристаллы форстерита падают на центральный пылевой диск.

Наблюдения «Спитцера», о которых было объявлено в мае 2011 года, показывают, что крошечные кристаллы форстерита могут падать дождем на протозвезду HOPS-68. Открытие кристаллов форстерита во внешнем коллапсирующем облаке протозвезды удивительно, поскольку кристаллы образуются при высоких температурах, подобных лаве, однако они обнаружены в молекулярном облаке, где температура составляет около -170 ° C (103 К; -274). °Ф). Это заставило команду астрономов предположить, что биполярный поток из молодой звезды может переносить кристаллы форстерита от поверхности звезды к холодному внешнему облаку. [54] [55]

В январе 2012 года сообщалось, что дальнейший анализ наблюдений EX Lupi со спутника Спитцер можно понять, если кристаллическая пыль форстерита удалялась от протозвезды с поразительной средней скоростью 38 километров в секунду (24 мили/с). Казалось бы, такие высокие скорости могут возникнуть только в том случае, если пылинки были выброшены биполярным потоком вблизи звезды. [56] Такие наблюдения согласуются с астрофизической теорией, разработанной в начале 1990-х годов, в которой было высказано предположение, что биполярные истечения садят или трансформируют диски газа и пыли, окружающие протозвезды, путем постоянного выброса переработанного, сильно нагретого материала из внутреннего диска. прилегающие к протозвезде, к областям аккреционного диска, расположенным дальше от протозвезды. [57]

В апреле 2015 года сообщалось, что Спитцер и эксперимент по оптическому гравитационному линзированию совместно открыли одну из самых далеких планет, когда-либо идентифицированных: газовый гигант на расстоянии около 13 000 световых лет (4000 пк) от Земли. [58]

Иллюстрация коричневого карлика в сочетании с графиком кривых блеска из OGLE-2015-BLG-1319 : наземные данные (серый), Swift (синий) и Spitzer (красный).

В июне и июле 2015 года коричневый карлик OGLE-2015-BLG-1319 был обнаружен с использованием метода обнаружения гравитационного микролинзирования в результате совместных усилий Свифта , Спитцера и наземного эксперимента по оптическому гравитационному линзированию . Это был первый случай, когда два космических телескопа обнаружили наблюдал то же самое событие микролинзирования. Этот метод стал возможен из-за большого расстояния между двумя космическими кораблями: Свифт находится на низкой околоземной орбите, а Спитцер находится на расстоянии более одной астрономической единицы на гелиоцентрической орбите, ведущей за Землей. [1] Это разделение обеспечило существенно разные точки зрения на коричневого карлика, что позволило наложить ограничения на некоторые физические характеристики объекта. [59]

В марте 2016 года сообщалось, что Спитцер и Хаббл использовались для открытия самой далекой из известных галактик, GN-z11 . Этот объект видели таким, каким он был 13,4 миллиарда лет назад. [60] [25]

Спитцер за гранью

1 октября 2016 года «Спитцер» начал 13-й, 2-й цикл наблюдений.+Расширенная миссия на полтора года под названием Beyond . Одной из целей этой расширенной миссии было помочь подготовиться к использованию космического телескопа Джеймса Уэбба , также инфракрасного телескопа, путем определения кандидатов для более детальных наблюдений. [25]

Еще одним аспектом миссии Beyond были инженерные проблемы эксплуатации Спитцера на его прогрессирующей орбитальной фазе. По мере того как космический корабль удалялся от Земли по той же орбитальной траектории от Солнца, его антенна должна была быть направлена ​​под все более большими углами для связи с наземными станциями; это изменение угла приводило к все большему и большему солнечному нагреву автомобиля, в то время как его солнечные панели получали меньше солнечного света. [25]

Охотник за планетами

Впечатление художника о системе TRAPPIST-1.

«Спитцер» также был занят изучением экзопланет благодаря творческой настройке своего оборудования. Это включало удвоение его стабильности за счет изменения цикла нагрева, поиска нового применения для «пиковой» камеры и анализа датчика на субпиксельном уровне. Хотя во время «теплой» миссии пассивная система охлаждения космического корабля поддерживала температуру датчиков 29 К (-244 ° C; -407 ° F). [61] Спитцер использовал методы транзитной фотометрии и гравитационного микролинзирования для выполнения этих наблюдений. [25] По словам Шона Кэри из НАСА: «Мы даже не рассматривали возможность использования «Спитцера» для изучения экзопланет, когда он был запущен… Тогда это казалось бы нелепым, но теперь это важная часть того, что делает «Спитцер». [25]

Примеры экзопланет, открытых с помощью Спитцера, включают HD 219134 b в 2015 году, которая, как было показано, представляет собой каменистую планету примерно в 1,5 раза больше Земли, обращающуюся по трехдневной орбите вокруг своей звезды; [62] и безымянная планета, обнаруженная с помощью микролинзирования, расположенная примерно в 13 000 световых лет (4 000 пк) от Земли. [63]

В сентябре-октябре 2016 года «Спитцер» был использован для открытия пяти из семи известных планет вокруг звезды TRAPPIST-1 , все из которых примерно размером с Землю и, вероятно, скалистые. [64] [65] Три из обнаруженных планет расположены в обитаемой зоне , а это значит, что они способны поддерживать жидкую воду при достаточных параметрах. [66] Используя транзитный метод , Спитцер помог измерить размеры семи планет и оценить массу и плотность шести внутренних. Дальнейшие наблюдения помогут определить, есть ли жидкая вода на какой-либо из планет. [64]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghi «О Спитцере: краткие факты». Калтех. 2008. Архивировано из оригинала 2 февраля 2007 года . Проверено 22 апреля 2007 г.
  2. ^ Домашняя страница космического телескопа «Спитцер» — Сборка солнечной панели.
  3. ^ аб Харвуд, Уильям (25 августа 2003 г.). «300-я ракета Дельта открывает новое окно во Вселенную». Новости CBS через Spaceflight Now . Проверено 1 декабря 2016 г.
  4. ^ «Космический телескоп Спитцер: информация о запуске/орбите» . Национальный центр данных космических исследований . Проверено 26 апреля 2015 г.
  5. ^ abc Завершившаяся в 2020 году миссия НАСА «Инфракрасный Спитцер» оставит пробел в астрономии. Джонатан О'Каллаган. Научный американец . 4 июня 2019 г.
  6. ^ abcde «Веб-интерфейс ГОРИЗОНТОВ». Лаборатория реактивного движения . Проверено 16 марта 2017 г.
  7. ^ «О Спитцере: Телескоп Спитцера» . Калтех. Архивировано из оригинала 24 февраля 2007 года . Проверено 22 апреля 2007 г.
  8. ^ аб Ван Дайк, Шайлер; Вернер, Майкл; Зильберманн, Нэнси (март 2013 г.) [2010]. «3.2: Описание обсерватории». Справочник по телескопу Спитцер . Инфракрасный научный архив . Проверено 18 октября 2015 г.
  9. ↑ Манн, Адам (30 января 2020 г.). «Космический телескоп НАСА Спитцер завершает 16-летнюю миссию открытий - космический телескоп НАСА Спитцер обнаружил 7 миров размером с Землю, вращающихся вокруг другой звезды, новое кольцо вокруг Сатурна и многие другие чудеса в космосе». Нью-Йорк Таймс . Проверено 4 февраля 2020 г.
  10. ↑ Клавин, Уитни (15 мая 2009 г.). «Спитцер НАСА начинает теплую миссию». НАСА/Калифорнийский технологический институт. ssc2009-12, jpl2009-086 . Проверено 26 апреля 2015 г.
  11. ^ Стауффер, Джон (август 2007 г.). «Научные перспективы теплой миссии Спитцера» (PDF) . Мастерская теплой миссии Спитцера .
  12. ^ Научный центр Спитцера. «Теплая миссия Цикла-6». НАСА/Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 4 июля 2010 года . Проверено 16 сентября 2009 г.
  13. ^ ab "Кем был Лайман Спитцер?". НАСА: Для преподавателей . Калифорнийский технологический институт и Лаборатория реактивного движения. 11 марта 2004 г. Архивировано из оригинала 30 июля 2016 г. Проверено 6 января 2009 г.
  14. ^ Кэролайн Коллинз Петерсен; Джон К. Брандт (1998). Видение Хаббла: дальнейшие приключения с космическим телескопом Хаббл. Архив Кубка. п. 193. ИСБН 978-0-521-59291-8.
  15. ^ Циммерман, Роберт (2008). Вселенная в зеркале: сага о телескопе Хаббл и мечтателях, построивших его . Издательство Принстонского университета. п. 10. ISBN 978-0-691-13297-6.
  16. ^ "Быстрые факты о космическом телескопе Спитцер" . Лаборатория реактивного движения НАСА . Проверено 21 августа 2020 г.
  17. ^ «Стратегия и рекомендации». Стратегия космической астрономии и астрофизики на 1980-е годы (Отчет). Пресса национальных академий. 1979. с. 19. дои : 10.17226/19837. ISBN 978-0-309-33285-9.
  18. ^ Астрономия и астрофизика 1980-х годов, Том 1: Отчет Комитета астрономических исследований). 1982. с. 54. дои : 10.17226/549. hdl : 2060/19830018496. ISBN 978-0-309-03249-0. {{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )
  19. ↑ Ватанабэ, Сьюзен (22 ноября 2007 г.). «Изучение Вселенной в инфракрасном диапазоне». НАСА. Архивировано из оригинала 7 июля 2019 года . Проверено 8 декабря 2007 г.
  20. ^ Квок, Джонни (осень 2006 г.). «В поисках пути: история космического телескопа Спитцер». Академия обмена знаниями . НАСА. Архивировано из оригинала 8 сентября 2007 года . Проверено 9 декабря 2007 г.
  21. ^ Рике, Джордж (2006). Последняя из великих обсерваторий: Спитцер и эпоха «Быстрее, лучше, дешевле» в НАСА . Издательство Университета Аризоны. п. [1]. ISBN 0-8165-2558-7.
  22. ^ Компания Raytheon: Связи с инвесторами: Выпуск новостей. Investor.raytheon.com (8 января 2004 г.). Проверено 21 июля 2013 г.
  23. ^ Домашняя страница научного центра Спитцера — общедоступная информация.
  24. ^ Клавин, Уитни Б.; Харрингтон, доктор юридических наук (5 августа 2009 г.). «Спитцер НАСА видит космос «теплыми» инфракрасными глазами». НАСА . Проверено 30 января 2016 г.
  25. ↑ abcdef Ландау, Элизабет (25 августа 2016 г.). «Космический телескоп Спитцер переходит в фазу« за пределами »» . НАСА . Проверено 9 декабря 2016 г.
  26. ↑ Кофилд, Калла (13 июня 2019 г.). «Как Спитцер НАСА так долго оставался в живых». НАСА.
  27. ↑ Оберхаус, Дэниел (29 января 2020 г.). «RIP Spitzer, самый холодный тепловой телескоп в Солнечной системе». Проводной . Проверено 29 января 2020 г.
  28. ^ «Космический телескоп НАСА Спитцер завершает миссию астрономических открытий» . Лаборатория реактивного движения. 30 января 2020 г. Проверено 10 февраля 2020 г.
  29. ^ Страница общей информации об обсерватории SSC. Архивировано 6 февраля 2010 г. в Wayback Machine , 4 октября 2009 г.
  30. ^ Обзор обсерватории SSC. Архивировано 10 октября 2009 г. в Wayback Machine , 4 октября 2009 г.
  31. ↑ Домашняя страница SSC ​​Science Information, 4 октября 2009 г.
  32. ↑ Руководство для наблюдателей Spitzer. Архивировано 11 октября 2009 г. в Wayback Machine , ссылка на техническую информацию о приборах, версия 8, 15 августа 2008 г.
  33. ^ Страница информации для научных пользователей SSC IRAC (камера среднего ИК-диапазона), 4 октября 2009 г.
  34. ^ Информационная страница научных пользователей SSC IRS (спектрометр), 4 октября 2009 г.
  35. ^ SSC MIPS (длинноволновая 24 мкм, 70 мкм и 160 мкм) информационная страница для научных пользователей фотометров и спектрометров, 4 октября 2009 г.
  36. ^ «Документация и инструменты Spitzer: устаревшие программы» . Инфракрасный научный архив НАСА/IPAC . Проверено 26 августа 2020 г.
  37. ^ «Политика использования изображений IPAC» . ИПАК . Проверено 26 августа 2020 г.
  38. ^ "Изображения космического телескопа Спитцер" . Астропикс . Проверено 26 августа 2020 г.
  39. ^ Пресс-релиз: Спитцер НАСА знаменует начало новой эры планетарной науки.
  40. ↑ Инфракрасное свечение первых обнаруженных звезд: Scientific American. Архивировано 10 октября 2007 г. в Wayback Machine .
  41. ^ «Спитцер ловит звезду, готовящую кристаллы кометы» . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) .
  42. ^ Авраам, П.; и другие. (14 мая 2009 г.). «Эпизодическое образование кометного материала при вспышке молодой звезды типа Солнца». Природа . 459 (7244): 224–226. arXiv : 0906.3161 . Бибкод : 2009Natur.459..224A. дои : 10.1038/nature08004. PMID  19444209. S2CID  4426934.
  43. ^ «Обнаружены следы столкновения планет» . 11 августа 2009 г. – через news.bbc.co.uk.
  44. ^ Вербиссер, Энн; Михаил Скрутски; Дуглас Гамильтон (7 октября 2009 г.). «Самое большое кольцо Сатурна». Природа . 461 (7267): 1098–100. Бибкод : 2009Natur.461.1098V. дои : 10.1038/nature08515. PMID  19812546. S2CID  4349726.
  45. ^ «Телескоп Спитцер НАСА дает нам возможность увидеть галактику на 360 градусов» . Сайт Спитцера . НАСА/Лаборатория реактивного движения.
  46. ^ «Где рождаются звезды? Спитцер НАСА обнаружил горячую точку» . Сайт Спитцера . НАСА/Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 13 сентября 2020 года . Проверено 31 августа 2020 г.
  47. ^ Выдающееся инфракрасное исследование средней плоскости Галактического наследия. Архивировано 8 мая 2021 года в Wayback Machine , факультет астрономии Университета Висконсина в Мэдисоне.
  48. ^ "ВЗГЛЯД на Галактику со всех сторон" . Сайт Спитцера . Калифорнийский технологический институт IPAC . Проверено 26 августа 2020 г.
  49. ^ «Обследование внутреннего галактического диска на 24 и 70 микрон с помощью Атласа сбора данных MIPS (MIPSGAL)» . Инфракрасный научный архив НАСА/IPAC (IRSA) . Проверено 26 августа 2020 г.
  50. ^ Вернер, Майкл; Эйзенхардт, Питер (2019). Еще больше вещей на небесах: как инфракрасная астрономия расширяет наше представление о Вселенной . Издательство Принстонского университета. п. 101. ИСБН 978-0-691-17554-6.
  51. ^ «Спитцер запечатлел взросление звезд в нашей галактике» . www.spitzer.caltech.edu .
  52. ^ "Выпущенные изображения и видео мозаики Млечного Пути" . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 11 мая 2014 г.
  53. ^ "Взгляд". www.alienearths.org .
  54. ^ «Новости миссии НАСА | Спитцер видит хрустальный дождь во внешних облаках молодой звезды» .
  55. ^ Потит, Калифорния; и другие. (июнь 2011 г.). «Обнаружение кристаллических силикатов в протозвездной оболочке с помощью инфракрасного спектрографа Спитцера» (PDF) . Письма Астрофизического журнала . 733 (2): Л32. arXiv : 1104.4498 . Бибкод : 2011ApJ...733L..32P. дои : 10.1088/2041-8205/733/2/L32. S2CID  28545814.
  56. ^ Юхас, А.; и другие. (январь 2012 г.). «Вспышка EX Lup в 2008 году — силикатные кристаллы в движении». Астрофизический журнал . 744 (2): 118. arXiv : 1110.3754 . Бибкод : 2012ApJ...744..118J. дои : 10.1088/0004-637X/744/2/118. S2CID  53550709.
  57. ^ Лиффман, К.; Браун, М. (октябрь 1995 г.). «Движение и сортировка по размерам частиц, выброшенных из протозвездного аккреционного диска». Икар . 116 (2): 275–290. Бибкод : 1995Icar..116..275L. дои : 10.1006/icar.1995.1126.
  58. ↑ Хауэлл, Элизабет (16 апреля 2015 г.). «Новообретенная инопланетная планета — одна из самых далеких из когда-либо обнаруженных». Space.com . Проверено 14 декабря 2016 г.
  59. ↑ Ландау, Элизабет (10 ноября 2016 г.). «Космические телескопы НАСА обнаружили неуловимого коричневого карлика». НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 18 декабря 2016 г.
  60. ^ «Команда Хаббла побивает рекорд космического расстояния» . Космический телескоп Спитцер. НАСА. 3 марта 2016 года . Проверено 14 декабря 2016 г.
  61. ↑ Хадхази, Адам (24 сентября 2013 г.). «Как инженеры модернизировали Спитцер для исследования экзопланет». НАСА . Проверено 14 декабря 2016 г.
  62. ^ Чоу, Фелиция; Клавин, Уитни Б. (30 июля 2015 г.). «Спитцер НАСА подтверждает наличие ближайшей скалистой экзопланеты». НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 15 декабря 2016 г.
  63. ^ Клавин, Уитни Б.; Чжоу, Фелисия (14 апреля 2015 г.). «Спитцер НАСА обнаружил планету глубоко внутри нашей галактики». НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 15 декабря 2016 г.
  64. ^ Аб Чоу, Фелиция; Поттер, Шон; Ландау, Элизабет (22 февраля 2017 г.). «Телескоп НАСА обнаружил крупнейшую группу планет размером с Землю с обитаемой зоной вокруг одиночной звезды». НАСА . Проверено 3 марта 2017 г.
  65. ^ Гиллон, Майкл; и другие. (23 февраля 2017 г.). «Рисунок 1: Система TRAPPIST-1 глазами Спитцера». Природа . 542 (7642): 456–460. arXiv : 1703.01424 . Бибкод : 2017Natur.542..456G. дои : 10.1038/nature21360. ПМЦ 5330437 . ПМИД  28230125. 
  66. ↑ Коппарапу, Рави Кумар (25 марта 2013 г.). «Пересмотренная оценка частоты появления планет земной группы в обитаемых зонах вокруг м-карликов Кеплера». Письма астрофизического журнала . 767 (1): Л8. arXiv : 1303.2649 . Бибкод : 2013ApJ...767L...8K. дои : 10.1088/2041-8205/767/1/L8. S2CID  119103101.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки