Космос ярче, чем мы думали

Космос всегда был полон загадок, и даже хорошо изученные уголки Вселенной продолжают удивлять ученых. Недавно астрономы обнаружили, что космос вокруг галактик светится ярче, чем считалось ранее. Это открытие, основанное на повторном анализе данных космического телескопа «Хаббл», заставляет пересмотреть наши представления о размерах, массе и структуре галактик.

Содержание

Открытие, которое меняет многое

Космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году, уже давно стал легендой астрономии. Его снимки глубокого космоса, такие как знаменитое Ultra Deep Field, позволили увидеть тысячи галактик, удаленных на миллиарды световых лет. Однако в 2018 году ученые решили заново проанализировать эти данные с использованием новых методов обработки изображений. Результат оказался неожиданным: пространство вокруг галактик на самом деле ярче, чем предполагалось.

Оказалось, что традиционные способы обработки снимков «Хаббла» удаляли слабый рассеянный свет на периферии галактик. Этот свет, как выяснилось, исходит от расширенных звездных гало — областей, где находятся звезды, разбросанные далеко за пределами основных дисков галактик. Ранее этот свет считали фоновым шумом и удаляли из изображений, но теперь ученые поняли, что он несет важную информацию.

Что такое звездные гало и почему они важны?

Звездные гало — это разреженные области вокруг галактик, где звезды распределены гораздо реже, чем в их ярких центральных частях. До недавнего времени считалось, что такие ореолы содержат лишь небольшую долю звезд. Однако новый анализ данных показал, что они могут быть гораздо более массивными. Например, в окрестностях галактики UGC 00180 ученые обнаружили звездное гало, содержащее массу, эквивалентную 4 миллиардам звезд, подобных нашему Солнцу.

Чтобы понять масштаб, представьте: масса Млечного Пути оценивается примерно в 100–150 миллиардов солнечных масс. Это значит, что только гало одной галактики может содержать значительную долю ее общей массы. Более того, в области Ultra Deep Field, которая охватывает крошечный участок неба (примерно 1/32 000 000 его площади), ученые нашли дополнительную звездную массу, эквивалентную 100–200 миллиардам звезд. Это в 2–3 раза больше, чем масса всего Млечного Пути!

космос — Hubble eXtreme Deep Field (XDF) мог наблюдать область неба, составляющую всего 1/32 000 000 от общего количества, но смог обнаружить в ней колоссальные 5 500 галактик: по оценкам, 10% от общего числа галактик, фактически содержащихся в этом срезе в стиле карандашного луча. Остальные 90% галактик либо слишком тусклые, либо слишком красные, либо слишком затемненные для того, чтобы Hubble мог их обнаружить, но когда мы экстраполируем на всю наблюдаемую Вселенную, мы ожидаем получить в общей сложности ~2 триллиона галактик.

Как это обнаружили?

Ключом к открытию стал новый подход к обработке данных, разработанный в рамках проекта ABYSS (Advanced Baseline for Yielding Sky Subtraction – Расширенная базовая линия для вычитания неба). Этот метод позволил астрономам сохранить слабые сигналы, которые раньше терялись. Вот как это работало:

Улучшенные плоские поля неба. Традиционные методы выравнивания фона могли искажать слабые сигналы. ABYSS использует более точные модели, которые сохраняют рассеянный свет.
Новый алгоритм вычитания фона. Он минимизирует ошибки, которые влияют на соотношение сигнал/шум, позволяя обнаружить даже самые слабые источники света.
Модели персистенции. Ученые учли эффекты, связанные с «памятью» детекторов «Хаббла», которые могли вносить искажения в данные.

Эти улучшения позволили не только переосмыслить данные «Хаббла», но и заложили основу для анализа снимков с других телескопов, таких как «Джеймс Уэбб» (JWST), Euclid и будущий телескоп Нэнси Роман.

Значимость для науки

Открытие имеет далеко идущие последствия. Вот несколько ключевых выводов:

Галактики больше, чем мы думали. Если звездные гало действительно содержат столько вещества, то физические размеры галактик могут быть значительно больше. Это меняет наше понимание их структуры и эволюции.
Больше массы — больше загадок. Увеличение массы галактик может повлиять на расчеты, связанные с темной материей. Гало, возможно, содержат не только звезды, но и другие компоненты, которые пока остаются невидимыми.
Пересмотр истории Вселенной. Рассеянный свет может рассказать о процессах формирования галактик. Например, гало часто формируются в результате слияний галактик, когда звезды выбрасываются на их окраины.

Это открытие также подчеркивает важность пересмотра старых данных с новыми методами. Даже спустя десятилетия «Хаббл» продолжает удивлять, показывая, что в космосе еще много неизведанного.

Что значит космос ярче?

Когда мы говорим, что «космос ярче», речь идет не о том, что он светится, как днем. На самом деле это означает, что в космосе больше света от звезд, чем мы замечали раньше. Этот свет настолько слабый, что его можно увидеть только на очень глубоких снимках, сделанных с длительной экспозицией. Например, Ultra Deep Field создавался за 11 дней непрерывных наблюдений, чтобы собрать достаточно фотонов от далеких галактик.

Ранее астрономы считали, что большая часть света в таких снимках — это фоновый шум, вызванный отражениями в телескопе или межзвездной пылью. Однако новый анализ показал, что значительная часть этого света реальна и исходит от звезд в гало галактик. Это открытие не меняет общее количество галактик во Вселенной (их, по оценкам, около 2 триллионов), но заставляет пересмотреть их свойства.

Перспективы

Открытие яркого неба — это лишь начало. Ученые планируют применить новые методы обработки к данным других телескопов, чтобы проверить, насколько универсален этот эффект. Например, телескоп «Джеймс Уэбб», работающий в инфракрасном диапазоне, может выявить еще больше деталей о звездных гало, поскольку инфракрасный свет лучше проникает через пыль.

Кроме того, будущие миссии, такие как телескоп Euclid и телескоп Нэнси Роман, помогут создать более полную картину Вселенной. Эти инструменты смогут наблюдать большие участки неба с высокой чувствительностью, что идеально для изучения слабых структур, таких как гало.

Заключение

Переосмысление данных «Хаббла» показало, что галактики окружены обширными звездными гало, которые делают их больше, массивнее и ярче. Это не просто техническая деталь — это шаг к новому пониманию космоса, от формирования галактик до роли темной материи. Космос продолжает удивлять, и даже старые снимки могут рассказать новые истории.

Источники: