Патрик Хартиган и Андреа Изелла из Университета Райса, а также Турлоу Даунс из Университета Дублина использовали камеру с широкополосной адаптивной оптикой, которая корректирует искажения атмосферы Земли.1-метровый телескоп для получения изображений туманности Киля в ближнем инфракрасном диапазоне с тем же разрешением, которое ожидается от телескопа Уэбба.
Хартиган, Изелла и Даунс описывают свою работу в исследовании, опубликованном на этой неделе в Astrophysical Journal Letters.
Их изображения, собранные в течение 10 часов в январе 2018 года в международной обсерватории Близнецов в рамках программы NOIRLab Национального научного фонда, показывают часть молекулярного облака на расстоянии примерно 7500 световых лет от Земли. Считается, что все звезды, включая Солнце Земли, образуются в молекулярных облаках.
«Результаты потрясающие», – сказал Хартиган. «Мы видим множество деталей, никогда ранее не наблюдавшихся вдоль края облака, в том числе длинную серию параллельных гребней, которые могут быть образованы магнитным полем, замечательную почти идеально гладкую синусоидальную волну и фрагменты наверху, которые, кажется, находятся в процесс отрыва от облака сильным ветром."
На изображениях показано облако пыли и газа в туманности Киля, известное как Стена Плача. Поверхность облака медленно испаряется в интенсивном свечении излучения ближайшего скопления массивных молодых звезд. Излучение заставляет водород светиться ближним инфракрасным светом, а специально разработанные фильтры позволили астрономам получить отдельные изображения водорода на поверхности облака и водорода, который испарялся.
Дополнительный фильтр улавливал звездный свет, отраженный от пыли, и объединение изображений позволило Хартигану, Изелле и Даунсу визуализировать, как взаимодействуют облако и скопление. Хартиган ранее наблюдал Стену Плача с помощью других телескопов NOIRLab и сказал, что это лучший выбор, чтобы продолжить работу с системой адаптивной оптики Gemini.
«Эта область, вероятно, является лучшим примером облученной границы раздела в небе», – сказал он. "Новые изображения намного резче, чем все, что мы видели раньше. Они предоставляют наиболее четкое на сегодняшний день представление о том, как массивные молодые звезды влияют на их окружение и влияют на формирование звезд и планет."
Снимки областей звездообразования, сделанные с Земли, обычно размыты турбулентностью в атмосфере. Размещение телескопов на орбите устраняет эту проблему. И одна из самых знаковых фотографий космического телескопа Хаббла, "Столпы творения" 1995 года, запечатлела величие пылевых столбов в области звездообразования.
Но красота изображения опровергала слабость Хаббла в изучении молекулярных облаков.
«Хаббл работает на оптических и ультрафиолетовых длинах волн, которые блокируются пылью в таких областях звездообразования», – сказал Хартиган.
Поскольку свет в ближнем инфракрасном диапазоне проникает через внешние слои пыли в молекулярных облаках, камеры ближнего инфракрасного диапазона, такие как Gemini South Adaptive Optics Imager, могут видеть то, что находится под ним. В отличие от традиционных инфракрасных камер, тепловизор Gemini South использует «зеркало, которое меняет свою форму, чтобы исправить мерцание в нашей атмосфере», – сказал Хартиган.
Результат: фотографии с разрешением примерно в 10 раз превышающим разрешение изображений, полученных с наземных телескопов, не использующих адаптивную оптику.
Но атмосфера вызывает больше, чем размытость.
Водяной пар, углекислый газ и другие атмосферные газы поглощают некоторые части ближнего инфракрасного спектра до того, как достигают земли.
«Многие волны в ближнем инфракрасном диапазоне будут видны только с помощью космического телескопа, такого как Уэбб», – сказал Хартиган. "Но для длин волн ближнего инфракрасного диапазона, которые достигают поверхности Земли, адаптивная оптика может создавать изображения столь же четкие, как изображения, полученные из космоса."
По его словам, преимущества каждого метода служат хорошим предзнаменованием для изучения звездообразования.
«Такие сооружения, как Стена Плача, станут богатыми охотничьими угодьями как для телескопов Уэбба, так и для наземных телескопов с адаптивной оптикой, таких как Gemini South», – сказал Хартиган. «Каждый пробьет пылевые саваны и откроет новую информацию о рождении звезд."
Видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = HBHcJM9Tbt4 & feature = emb_logo