Hubble отмечает 25-летний юбилей прибора STIS: важнейшие открытия за четверть века

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.

Hubble
Спектрограф STIS был установлен на Hubble в 1997 году. Фото: Unsplash

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.

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.

Спектр STIS
Спектр ядра галактики M84 (слева), полученный STIS, показывает быстрые движения звезд в ее центре, что указывает на наличие сверхмассивной черной дыры. Фото: NASA

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.

STIS
Спектральный анализ STIS остатка сверхновой SN 1987A разделяет свет, создавая детальные изображение кольца в каждом из его цветовых компонентов. Каждый цвет представляет свечение определенных элементов: азота и водорода (тройные оранжевые кольца), серы (двойные красные кольца) и кислорода (одно зеленое кольцо). Фото: NASA

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

В поисках жизни в Солнечной системе: прямая трансляция запуска миссии Europa Clipper
Навстречу Земле: Hubble сфотографировал приближающуюся к Млечному Пути угасающую спиральную галактику
Откуда на Землю попали «строительные блоки» жизни
Лицо с выражением боли: Perseverance нашел удивительную скалу
Обреченный мир: облако натрия выдало вулканическую экзолуну
Взгляд из безграничности: как одинокий астронавт Apollo 15 увидел Землю по-новому
Планета в двойной системе поможет разгадать загадку красных карликов
Новая теория о гравитации без массы: найдена альтернатива темной материи 
Вышла бесплатная ознакомительная версия украинского дизельпанка о галичанах в космосе Sand
С первого раза: башня Mechazilla успешно словила ускоритель Super Heavy