Галактики. Большой путеводитель по Вселенной

Возможно, самым успешным исследованием галактики на сегодняшний день является SDSS – проект, который был запущен в 2000 году. С относительно небольшим 2,5-метровым телескопом, расположенным в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико, SDSS провел прошлое десятилетие в наблюдении за четвертью всего неба и создал, пожалуй, лучшую карту локальной Вселенной, которая у нас есть. SDSS располагает большой 120-мегапиксельной ПЗС-камерой, которая позволяет сделать снимок 1,5 квадратных градусов неба, что довольно много: если помните, размер полной Луны на небе составляет 0,5 градуса в поперечнике. Такое широкое поле зрения позволяет телескопу быстро наращивать зону съемки; на самом деле его техника визуализации несколько отличается от большинства телескопов. Вместо того чтобы нацеливаться на определенную позицию и снимать экспозицию, SDSS использует «дрейфовое сканирование», которое учитывает фактор «дрейфования» звезд при вращении Земли. Если вы поместите телескоп на землю, направив его вверх, то в течение ночи вы сможете отснять полосу неба, которую создаст вращение Земли. Таким образом, SDSS изображает небо в виде серии полос. Одно из преимуществ дрейфового сканирования для работы с большими съемками – точность при астрометрической калибровке (то есть то, насколько хорошо мы можем преобразовывать положения пикселей на результирующем изображении в фактические положения источников на небе). SDSS проводит относительно «мелкую» съемку: для изображения такой большой области неба невозможно получить длинные выдержки, позволяющие исследовать очень слабые потоки галактики, как это происходит, скажем, у «Сверхглубокого поля “Хаббла”», который стал специальным проектом по наблюдению за небольшим регионом космоса с большой выдержкой и показал чрезвычайно далекие галактики. По сравнению с этим проектом, большинство галактик, обнаруженных SDSS, сравнительно локальны. С другой стороны, истинный масштаб наблюдений в этом проекте означает, что космический объем, измеряемый SDSS, огромен, и это действительно полезное знание.

Разноцветный вид

SDSS создает изображения посредством пяти различных цветных фильтров, которые охватывают весь спектр видимого света, – от синего до красного: u, g, r, i и z. Это пример широкополосных фильтров, предназначенных для пропускания света только в определенном диапазоне длин волн. Иметь такие разные фильтры очень важно: как мы видели ранее, галактики могут обладать спектрами различной формы. Эти спектры, напомню, соответствуют количеству энергии, излучаемой на разных длинах волн. Например, некоторые галактики излучают больше синего света, и это становится очевидно на изображении, полученном с помощью фильтров полосы u или g, так как они «отбирают» синюю часть спектра галактики: в них она будет выглядеть ярче, чем, скажем, в фильтрах группы z.

Если кратко, разные галактики могут выглядеть по-разному при изучении через фильтры разных длин волн. Галактика, которая выглядит ярче в полосе r по сравнению с полосой g, называется «красной». И наоборот, галактика, которая ярче в полосе g и слабее в r, называется «синей». Это использование галактических цветов представляет собой очень простую систему классификации. Как правило, в «синих» галактиках происходит активное звездообразование, потому что в синем свете преобладает излучение недавно образованных массивных звезд, ярких на УФ– и синей длинах волн. Как только звездообразование прекращается, голубые звезды отмирают, а старые, зрелые звезды доминируют в спектре, приводя к «покраснению» галактики. Красные галактики часто называют пассивными, или «красными и мертвыми», но нужно помнить, что и здесь есть подвох: пыльные галактики, в которых идет активный процесс звездообразования, также могут казаться «красными» и пассивными. Кроме того, более отдаленные галактики тоже кажутся более «красными», поскольку их свет смещается в красную сторону на более длинные волны; поэтому мы должны вносить поправки при сравнении широкополосных цветов галактик с различными красными смещениями, даже если они имеют одинаковый тип (скажем, если мы рассматриваем две спиральные галактики).