— Этот проект начал наблюдения в 2000 году. В нем использовался специально построенный для этого телескоп. Сначала обзор проводился цифровой камерой. Камера на тот момент была самая «продвинутая» — огромная мозаика из 54 матриц. Изначально проект задумывался так: если погода хорошая, то делаются изображения в оптическом диапазоне, в нескольких цветах одновременно. Если набежали облачка или показалась Луна, телескоп переключается на спектроскопию, которой это особо не мешает. К 2009 году все необходимые изображения неба были получены и оптическую камеру «отправили на пенсию».
Обзор полностью переключился на спектроскопию. Это намного важнее и интереснее, чем просто сделать изображения, хотя это и труднее объяснить публике. В съемке в оптическом диапазоне есть что-то от любительства: взяли и наснимали картинок. Все любят картинки, но настоящая наука начинается, когда их начинают снимать с разными фильтрами, чтобы посмотреть, как объект выглядит в разных диапазонах оптического спектра. Снять спектр, то есть посмотреть, сколько света поступает на какой частоте, — логическое продолжение этой идеи и позволяет получить много интересной информации, которую съемка картинок не дает.
Современный Слоановский обзор — это симбиоз нескольких проектов, использующих общий 2,5-метровый широкоугольный телескоп и инфраструктуру на обсерватории Апачи-Поинт. Эти проекты наблюдают совершенно разные объекты, но могут делать это одновременно — главное, чтобы объекты располагались близко друг от друга на небе. Обзор BOSS (и его «наследник» eBOSS) занимается далекими галактиками и построением трехмерной картины Вселенной. MaNGA получает панорамные спектры близких галактик. APOGEE — это наблюдение отдельных звезд в нашей Галактике в инфракрасном диапазоне.
Трехмерная карта Вселенной
— Обзор BOSS официально закончился в 2014 году и сменился родственным по идеологии проектом eBOSS. Результаты — определение различных космологических параметров по трехмерным картам Вселенной — были направлены в научные журналы в июле этого года. Главная задача BOSS — изучить так называемые барионные акустические осцилляции в ранней Вселенной. В первичной плазме, заполнявшей раннюю Вселенную, распространялись акустические волны. С подобными волнами мы имеем дело, когда слышим звуки. Когда волны распространяются в воздухе, они создают в нем области более разреженные и более плотные, просто мы не их видим. Когда Вселенной было около 400 тысяч лет, волны «вмерзли» в структуру вещества в космосе. Поэтому расстояния между галактиками неоднородны, и в структуре Вселенной видны сгустки и разрежения, образовавшиеся в соответствии с длинами проходивших через вещество волн.
Обзор полностью переключился на спектроскопию. Это намного важнее и интереснее, чем просто сделать изображения, хотя это и труднее объяснить публике. В съемке в оптическом диапазоне есть что-то от любительства: взяли и наснимали картинок. Все любят картинки, но настоящая наука начинается, когда их начинают снимать с разными фильтрами, чтобы посмотреть, как объект выглядит в разных диапазонах оптического спектра. Снять спектр, то есть посмотреть, сколько света поступает на какой частоте, — логическое продолжение этой идеи и позволяет получить много интересной информации, которую съемка картинок не дает.
Современный Слоановский обзор — это симбиоз нескольких проектов, использующих общий 2,5-метровый широкоугольный телескоп и инфраструктуру на обсерватории Апачи-Поинт. Эти проекты наблюдают совершенно разные объекты, но могут делать это одновременно — главное, чтобы объекты располагались близко друг от друга на небе. Обзор BOSS (и его «наследник» eBOSS) занимается далекими галактиками и построением трехмерной картины Вселенной. MaNGA получает панорамные спектры близких галактик. APOGEE — это наблюдение отдельных звезд в нашей Галактике в инфракрасном диапазоне.
Трехмерная карта Вселенной
— Обзор BOSS официально закончился в 2014 году и сменился родственным по идеологии проектом eBOSS. Результаты — определение различных космологических параметров по трехмерным картам Вселенной — были направлены в научные журналы в июле этого года. Главная задача BOSS — изучить так называемые барионные акустические осцилляции в ранней Вселенной. В первичной плазме, заполнявшей раннюю Вселенную, распространялись акустические волны. С подобными волнами мы имеем дело, когда слышим звуки. Когда волны распространяются в воздухе, они создают в нем области более разреженные и более плотные, просто мы не их видим. Когда Вселенной было около 400 тысяч лет, волны «вмерзли» в структуру вещества в космосе. Поэтому расстояния между галактиками неоднородны, и в структуре Вселенной видны сгустки и разрежения, образовавшиеся в соответствии с длинами проходивших через вещество волн.
Эту структуру исследуют, измеряя расстояние от нас до других галактик: по спектру мы узнаем скорость, с которой галактика от нас удаляется, а закон Хаббла позволяет нам пересчитывать скорость в расстояние до объекта. В последнем из опубликованных массивов данных BOSS — 1,2 миллиона галактик, а все данные BOSS и eBOSS охватывают уже около 2 миллионов объектов. По данным BOSS видно, что вещество во Вселенной расположено неоднородно: есть явная волокнистая структура с пустотами, волокнами, ячейками и скоплениями галактик. А данные моделирования показывают, что так распределяется не только видимая, но и темная материя.
Темная материя и необычные галактики
— Обзор MaNGA строит спектральные карты объектов, что позволяет изучать химический состав и движение вещества в относительно близких галактиках. Это дает возможность узнать, как они устроены и как эволюционируют. Например, по данным MaNGA хорошо получается исследовать необычные галактики, в которых газ и звезды вращаются в разных плоскостях, причем угол между осями вращения может достигать 180 градусов.
Детали движения вещества в галактиках дают возможность изучать не только видимую, но и темную материю. Давно известно, что галактики окружают массивные гало, состоящие из темной материи. Такое гало есть и у Млечного Пути, но вот детали распределения темной материи в гало малоизвестны. В то же время гало влияют на распределение видимого вещества в галактике. Например, у нашей Галактики есть спиральные рукава.
Моделирование показывает, что они могут легко возникать в дисках галактик, но сами по себе они поддерживаются не очень долго, а потом исчезают. Что же поддерживает существование спиральной структуры, которую мы наблюдаем во многих галактиках? Расчеты показывают, что одна из возможностей — это то, что пространственная форма темных гало в галактиках отличается от идеально симметричной, и это может поддерживать существование рукавов.
К настоящему времени MaNGA получила спектры примерно 2,5 тысяч галактик, а в планах — обзор 10 тысяч галактик. (Об одном из результатов, полученных MaNGA, «Чердак» уже писал: астрономы выяснили, как черные дыры в центрах галактик не дают рождаться новым звездам).
Чужие звезды в нашей Галактике
— Обзор APOGEE проводится на том же телескопе с помощью инфракрасного спектрографа, который находится в специальном помещении и подключен к телескопу по оптоволокну. Это увесистый «саркофаг», внутри которого поддерживается вакуум и низкая температура, чтобы уменьшить инфракрасные шумы. Он позволяет получать спектры звезд в плоскости и даже в центре нашей Галактики, где оптические приборы мало что могут разглядеть из-за пыли, и устанавливать по спектру скорость, удаленность и химический состав. APOGEE позволяет изучать более 15 химических элементов в звездах. Зная, как отдельное элементы распределены по Галактике, можно в деталях восстановить историю возникновения и эволюции нашей звездной системы.
По химическому составу можно выявить звезды-пришельцы в нашей Галактике. Так, у Млечного Пути была галактика-спутник размером примерно с Магеллановы Облака, которая давным-давно столкнулась с нашей Галактикой и была по большей части поглощена (галактика Sagittarius). От нее остались «потоки», хвосты и сгустки из звезд, но различить их на фоне остальных звезд очень сложно. Тем не менее они движутся по-другому, а главное, у них другой химический состав, что и позволяет отделить их от родных звезд Млечного Пути.
На сегодняшний день APOGEE пронаблюдал уже более 200 тысяч звезд.
Спектрограф APOGEE также оказался довольно чувствительным к вариациям скорости, с которой звезды двигаются относительно Земли. Точное измерение скорости звезды позволяет использовать данные APOGEE для поиска экзопланет и коричневых карликов, поскольку если у звезды есть невидимый спутник, он заставляет звезду двигаться, меняя ее скорость.
Организаторам проекта удалось выиграть грант Национального научного фонда США на установку второго такого же прибора в Южном полушарии, так как из Северного полушария неудобно наблюдать центр Млечного Пути. Южный спектрограф должны собрать до конца этого года и запустить в работу на обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Самое сложное — доставить его туда и не повредить хрупкую оптику по дороге.
Будущее проекта
— После небольшой летней «передышки» на чистку и техосмотр телескопа и приборов начался очередной год наблюдений. Слоановский обзор будет наблюдать примерно до 2020 года, а что будет дальше — пока вопрос. Если 15 лет назад у нас почти не было конкурентов, то сейчас ситуация сильно изменилась. Телескоп с зеркалом 2,5 метра — это уже как-то несовременно. Передовую науку на нем делать можно, а вот получать финансирование на конкурентной основе становится все сложнее. Так что будущее у нас есть, но туманное.
Екатерина Боровикова