На этой неделе исполняется 25 лет спектрографу изображений космического телескопа Hubble — прибору STIS. Он был установлен в 1997 году во время второй сервисной миссии. STIS представляет собой прибор, который разделяет свет на составляющие согласно длине волны. С его помощью ученые, к примеру, смогли изучить движение газа в аккреционном диске черной дыры. Но за четверть века с его помощью NASA сделали и другие, более важные открытия.
STIS
STIS — универсальный инструмент. Его основная функция — спектроскопия — разделение света на составляющие для получения информации о химическом составе, температуре и движении планет, комет, звезд, межзвездного газа и галактик. Ключевой особенностью прибора является его способность пространственно разделять спектр протяженных объектов. Он чувствителен к широкому диапазону длин волн — от ультрафиолетового до оптического и ближнего инфракрасного диапазона. Спектрографы необходимы для понимания физических свойств Вселенной.
Принцип работы инструмента
STIS имеет три детектора с разрешением 1024×1024 пикселя: устройство с зарядовой связью (CCD) и два детектора ближнего ультрафиолетового и дальнего ультрафиолетового излучения (MAMA). Ограниченный набор фильтров поддерживает визуализацию, но основной задачей является спектроскопия, которая обеспечивается разнообразным набором зеркальных решеток.
This week marks 25 years of Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph!
— Hubble (@NASAHubble) February 16, 2022
Installed in 1997, STIS is an instrument that separates light into its component wavelengths.
It even mapped the motion of gas in the grip of a black hole’s pull, as seen below: https://t.co/oh5idMCyBL pic.twitter.com/QHeBCl68SM
STIS предлагает широкий выбор решеток для различных длин волн и спектрального разрешения. Решетки создают спектр, разделяя свет на отдельные компоненты. Тщательное изучение количества света на каждой длине волны показывает наличие линий поглощения и излучения. Они являются «отпечатками пальцев» химического состава звезд и межзвездного газа.
Уникальной особенностью STIS является то, что свет проходит через длинную узкую щель до того, как достигнет решеток. Это позволяет одновременно регистрировать отдельный спектр вдоль каждого из 1024 ряда пикселей детектора. Ориентируя длинную щель, например, поперек ядра галактики, можно эффективно измерить скорость вращения ее компонентов на разных расстояниях от ее центра.
Cosmic Origins Spectrograph
STIS дополняет спектрограф Cosmic Origins Spectrograph (COS), установленный на Hubble во время четвертой сервисной миссии. Он был разработан с одной целью — для измерения чрезвычайно низких уровней ультрафиолетового света от очень слабых космических источников. Например, от слабых звезд в нашей собственной Галактике и далеких квазаров.
Выход из строя
STIS однажды перестал функционировать в августе 2004 года из-за отказа источника питания и был отремонтирован во время 4-й сервисной миссии в 2009 году. Для ремонта астронавты совершили выход в открытый космос, чтобы заменить вышедшую из строя печатную плату низковольтного источника питания.
Ремонт был хоть и простым, но требовал усердия. Инженеры группы сопровождения Hubble разработали для него специальные инструменты. В ходе ремонтных работ была восстановлена одна из двух полностью резервных электронных цепей питания прибора.
Открытия при помощи STIS
Тандем COS-STIS предлагает астрономам полный набор спектроскопических инструментов. Каждый из них частично дублирует другой. Поэтому их симбиоз позволил сделать за 25 лет следующие значимые открытия:
- При помощи контрольного доплеровского смещения STIS обнаружил и измерил массу нескольких десятков сверхмассивных черных дыр в активных ядрах галактик.
- STIS-спектры молодых звездных скоплений в сливающихся галактиках «Антенны» позволили установить их возраст, химический состав и скорости.
- Примечательны результаты исследования газа и пыли, сброшенных нестабильной массивной двойной звездой η Киля. Она расположена примерно в 8000 световых лет от Солнца. Астрономы ожидают, что через несколько тысяч лет η Киля может взорваться как сверхновая.
- Изучая планету HD 189733b в оптическом диапазоне, STIS зарегистрировал истинный ее цвет в видимом диапазоне — синий.
- Спектры STIS транзитной системы звезда-планета HD 209458 позволили изучить состав планетной атмосферы. Оказалось, что на ней есть водород, натрий и кислород.
- Спектрограф также зарегистрировал наличие водяного пара над южной полярной областью спутника Юпитера Европы. Это стало первым косвенным свидетельством того, что с поверхности этого спутника извергаются водяные шлейфы. Ученые предполагают, что под его ледяной оболочкой скрывается жидкий океан.
Напомним, что ранее ровер Perseverance отметил первый год пребывания на Марсе.
Только самые интересные новости и факты на нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
