Какво се крие зад всеки квадратен градус в космоса?


Сенникът на нощното небе е едновременно огромен и вдъхващ страхопочитание.

Млечният път, както се вижда в обсерваторията Ла Сила, е зашеметяваща, внушаваща благоговение гледка за всеки и предлага невероятна гледка към много звезди в нашата галактика. Въпреки че определено има региони, като към нашия галактически център, които са с по-голяма плътност на звездите от другите, средният „квадратен градус“ на небето съдържа ~10 милиона звезди от Млечния път.

(Кредит: ESO/Håkon Dahle)

Като цяло, кумулативно, цялото небе съдържа 41 253 квадратни градуса.

На тази снимка на нощното небе над Много големия телескоп в Паранал са показани ръка и ръка за ъглов мащаб. Окръженият пинк заема около един квадратен градус на небето, докато ъгловото разстояние между мизинца и показалеца е около 12 градуса: количеството, което Луната изглежда се измества в небето от нощ до нощ.

(Кредит: ТОВА/И. Белецки; модификации: E. Siegel)

Ако държите ръката си на една ръка разстояние, нокътят на малкия ви пръст покрива около 1 квадратен градус.

горещ голям взрив

Концепцията на художника в логаритмична скала за наблюдаваната вселена. Слънчевата система отстъпва място на Млечния път, който отстъпва място на близките галактики, които след това отстъпват място на мащабната структура и горещата, плътна плазма на Големия взрив в покрайнините. Всяка линия на видимост, която можем да наблюдаваме, съдържа всички тези епохи, но търсенето на най-отдалечения наблюдаван обект няма да бъде завършено, докато не начертаем цялата Вселена.

(Кредит: Пабло Карлос Будаси; Unsameobjective/Wikimedia Commons)

Зад всеки един квадратен градус има част от Вселената, която разкрива цялата си история.

Изглед от цялото небе на Гея към нашата галактика Млечен път и съседните галактики. Картите показват общата яркост и цвят на звездите (отгоре), общата плътност на звездите (в средата) и междузвездния прах, който изпълва Галактиката (отдолу). Обърнете внимание как средно има приблизително около 10 милиона звезди във всеки квадратен градус, но някои региони, като галактическата равнина или галактическия център, имат звездна плътност много над общата средна.

(Кредит: ESA/Gaia/DPAC)

Наблизо първо прихващаме звездите на Млечния път: средно около 10 милиона на всеки квадратен градус.

Въпреки че някои региони на космоса са богати на близки галактики, докато други са сравнително бедни, всеки пословичен отрязък от небето ни позволява да хващаме обекти на различни разстояния, стига нашите наблюдения да са достатъчно чувствителни, за да ги разкрият. Най-близките, най-ярки обекти са най-лесни за разрешаване, но цялата космическа история се разказва по цялото небе.

(Кредит: ESO / INAF-VST / OmegaCAM. Признание: OmegaCen / Astro-WISE / Kapteyn Institute)

Отвъд нашата домашна галактика има много други, простиращи се назад във времето и пространството.

недостижим

Изключително дълбоко поле на Хъбъл (XDF) може да е наблюдавало регион от небето само 1/32 000 000 от общото, но е успяло да разкрие огромни 5 500 галактики в него: приблизително 10% от общия брой галактики, действително съдържащи се в това резен в стил моливен лъч. Останалите 90% от галактиките са или твърде бледи, или твърде червени, или твърде затъмнени, за да ги разкрие Хъбъл, но когато екстраполираме върху цялата наблюдаема Вселена, очакваме да получим общо ~2 трилиона галактики.

(Кредит: екипи HUDF09 и HUDF12; Обработка: E. Siegel)

Най-дълбокият ни изглед към Вселената, изключително дълбокото поле на Хъбъл, покрива само 1/32 000 000-та от небето.

По-малко галактики се виждат наблизо и на големи разстояния, отколкото на междинни, но това се дължи на комбинация от еволюционни и наблюдателни ограничения. С течение на времето галактиките се сливат, растат и еволюират, но най-далечните, бледи галактики остават извън възможностите на Хъбъл за наблюдение. Бъдещите обсерватории, както на земята, така и в космоса, ще разкрият това, което Хъбъл в момента не е успял да ни покаже.

(Кредит: НАСА/ЕСА)

Той разкри 5500 галактики, разпределени в цялата космическа история на нашата Вселена.

Галактиките, сравними с днешния Млечен път, са многобройни през цялото космическо време, като в момента са нараснали в маса и с по-развита структура. По-младите галактики са по своята същност по-малки, по-сини, по-хаотични, по-богати на газ и имат по-ниска плътност на тежки елементи от съвременните им събратя.

(Кредит: НАСА, ESA, P. van Dokkum (Yale U.), S. Patel (Leiden U.) и екипът 3-D-HST)

Можем да видим как галактиките, звездите и елементите вътре растат и се развиват с времето.

Пълната Луна заема приблизително 0,2 квадратни градуса на небето, което означава, че приблизително пет от тях са необходими за запълване на един квадратен градус пространство. Екстремното дълбоко поле на Хъбъл обаче е много по-малко и ще са необходими приблизително 776 от тях, за да покрият един квадратен градус на небето.

(Кредит: НАСА; ESA; и Z. Levay, STScI; Мун Кредит: Т. Ректор; I. Dell’Antonio / NOAO / AURA / NSF)

Необходими са 776 такива дълбоки полета, зашити заедно, за да запълнят само един квадратен градус.

Изследването COSMOS-Web (преименувано на COSMOS-Webb, тъй като ще изследва част от космическата мрежа) ще картографира 0,6 квадратни градуса от небето——„около площта на три пълни луни——„с помощта на Инструментът на близката инфрачервена камера (NIRCam) на космическия телескоп Джеймс Уеб, като едновременно с това картографира по-малки 0,2 квадратни градуса със средно инфрачервения инструмент (MIRI). Несъмнено ще разкрие много слаби и далечни галактики, които не са били наблюдавани за Хъбъл, и би трябвало да ни помогне да разберем как е израснала Вселената.

(Кредит: Джейхан Карталтепе (RIT); Кейтлин Кейси (UT Остин); и Антон Коекемоер (STScI) Графичен дизайн Кредит: Алиса Паган (STScI))

Вселената съдържа приблизително 50 милиона галактики във всеки квадратен градус.

Джеймс Уеб Хъбъл

Част от изключително дълбокото поле на Хъбъл, която е била изобразена в продължение на общо 23 дни, в контраст със симулираната изглед, очаквана от JWST в инфрачервеното. Избирайки разумно своите цели, космическият телескоп Джеймс Уеб би трябвало да може да разкрие необикновени подробности за най-отдалечените обекти във Вселената, които никоя друга обсерватория не би могла да се надява да разкрие. След като калибрирането приключи, този вид научна работа може да започне.

(Кредит: екип на НАСА/ESA и Хъбъл/HUDF; JADES сътрудничество за симулацията NIRCam)

По-слабите, по-червени и по-далечни галактики със сигурност ще бъдат разкрити от бъдещите обсерватории.

По протежение на всяка зрителна линия има отдалечени фонови обекти като галактики и квазари, чиято светлина неизбежно преминава през междинни газови облаци. Когато това се случи, съдържанието на елементите, плътностите и съотношенията на различните елементи и температурата на материята вътре могат да бъдат изведени. По-младите, по-малко обработени газови облаци разкриват как съставът на Вселената се е развил с времето.

(Кредит: ЧЕ)

По-ранните изгледи разкриват по-гореща, по-девствена и еднородна Вселена.

вселенска температура

Във всяка епоха от нашата космическа история, всеки наблюдател ще изпита еднородна „вана“ от всепосочно излъчване, възникнало още при Големия взрив. Днес, от наша гледна точка, това е само 2,725 K над абсолютната нула и следователно се наблюдава като космически микровълнов фон, достигащ връх в микровълновите честоти. На големи космически разстояния, докато гледаме назад във времето, тази температура е била по-гореща в зависимост от червеното изместване на наблюдавания, отдалечен обект.

(Кредит: Земята: НАСА/BlueEarth; Млечен път: ESO/S. Бруние; CMB: НАСА/WMAP)

Всеки следващ „молив лъч“ ни помага да разберем как нашата Вселена еволюира и израства през космическото време.

Този изглед на около 0,15 квадратни градуса пространство разкрива много региони с голям брой галактики, струпани заедно в космическото време в купчини и нишки, с големи празнини или празнини, които ги разделят. Този регион на пространството е известен като ECDFS, тъй като изобразява същата част от небето, изобразена преди това от Extended Chandra Deep Field South: новаторски рентгенов изглед на същото пространство.

(Кредит: NASA/Spitzer/S-CANDELS; Ashby et al. (2015); Кай Ноеске)

Предимно Mute Monday разказва астрономическа история в изображения, изображения и не повече от 200 думи. Говори по-малко; Усмихвай се повече.