Звёзды умирают — и это видно: новое радиоизображение раскрывает тайную жизнь и смерть Галактики

Астрономы из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) представили крупнейшее в истории цветное радиоизображение Млечного Пути, созданное на низких частотах. Снимок охватывает южное полушарие нашей галактики и позволяет увидеть звёздные процессы — от рождения до гибели — в совершенно новом свете. Этот масштабный проект стал не просто техническим достижением, но и шагом вперёд в понимании эволюции Галактики.

"Это яркое изображение даёт уникальную возможность увидеть нашу Галактику на низких радиочастотах. Оно раскрывает процессы формирования и гибели звёзд с беспрецедентной детализацией", — говорит астроном Сильвия Мантованини, аспирантка Университета Кертина и автор исследования.

Долгий путь к рекордному снимку

Работа над изображением заняла почти полтора года. Сильвия Мантованини обработала гигантский объём данных на суперкомпьютерах центра Поуси, потратив около миллиона часов вычислительного времени. Материалы для проекта поступили из двух крупных обзоров неба — GLEAM (2013-2014 годы, 28 ночей наблюдений) и GLEAM-X (2018-2020 годы, 113 ночей).

Все наблюдения проводились с помощью радиотелескопа Murchison Widefield Array (MWA), расположенного в радиоастрономической обсерватории Мерчисона на землях народа Ваджарри Ямаджи в Западной Австралии. Телескоп состоит из 4096 антенн, напоминающих металлических пауков, разбросанных по красной пустыне.

Благодаря этим антеннам учёным удалось зафиксировать слабейшие радиосигналы, недоступные для оптических телескопов. Новый снимок стал в 10 раз чувствительнее и в два раза чётче, чем версия 2019 года. Он охватывает большую часть южного неба и открывает детали галактических структур, ранее скрытых на более высоких частотах.

Радиоцвета, которые рассказывают о звёздах

На радиоизображении Млечного Пути разные цвета обозначают различные типы астрономических объектов.

• Красные области — остатки сверхновых, расширяющиеся оболочки газа после взрыва массивных звёзд. Эти структуры могут сохраняться миллионы лет, распространяя тяжёлые элементы в космос.

• Синие зоны — звёздные ясли, где плотные облака газа под действием гравитации сжимаются, формируя новые звёзды.

• Жёлтые и белые точки — пульсары, туманности и области ионизированного водорода, освещающие небесную панораму.

Мантованини специализируется на изучении именно остатков сверхновых. Сейчас известно несколько сотен таких объектов, но исследователи уверены, что тысячи всё ещё скрыты в галактическом радиошуме. Новый снимок помогает отделить свежий газ вокруг молодых звёзд от древних следов погибших.

"Это низкочастотное изображение позволяет нам увидеть структуры, которые ранее были полностью скрыты. Южная галактическая плоскость больше не остаётся белым пятном", — подчёркивает доцент Наташа Херли-Уокер, руководитель проекта GLEAM-X.

Сравнение: старые и новые возможности наблюдений

Советы шаг за шагом: как создавалось изображение

1. Сбор данных. Радиотелескоп фиксировал сигналы на низких частотах (от 70 до 230 мегагерц), что позволяет видеть холодные области газа и следы сверхновых.

2. Обработка на суперкомпьютере. Около миллиона часов процессорного времени ушло на калибровку и очистку данных от радиопомех.

3. Создание цветовой карты. Разные частоты были объединены в один многослойный снимок, чтобы показать Галактику в радиоспектре.

4. Анализ объектов. Учёные выделили и классифицировали 98 000 радиоисточников, среди которых пульсары, туманности и далекие галактики.

5. Сравнение с предыдущими наблюдениями. Результаты сверили с данными других телескопов, чтобы подтвердить точность измерений.

Ошибка — Последствие — Альтернатива

1. Ошибка: использовать только оптические телескопы для изучения структуры Млечного Пути.
   Последствие: потеря информации о холодных областях газа и невидимых объектах.
   Альтернатива: наблюдать Галактику в разных диапазонах — от инфракрасного до радиоспектра.

2. Ошибка: недооценивать роль низких частот.
   Последствие: невозможность увидеть древние остатки сверхновых и слабые пульсары.
   Альтернатива: применять комбинированные методы наблюдения на низких и высоких частотах.

3. Ошибка: хранить необработанные данные в ограниченном объёме.
   Последствие: потеря деталей при дальнейшей обработке.
   Альтернатива: использовать современные вычислительные кластеры с высокой производительностью.

А что если радиоастрономия заглянет ещё глубже?

Следующим этапом станет запуск телескопа SKA-Low (Square Kilometre Array) в той же пустыне, где работает MWA. Он будет в десять раз чувствительнее и способен обнаруживать радиосигналы от первых звёзд, появившихся вскоре после Большого взрыва. Учёные надеются, что SKA-Low позволит увидеть эволюцию Галактики в масштабе миллиардов лет.

"Мы стоим на пороге новой эры наблюдений. SKA-Low даст нам возможность рассматривать Млечный Путь и другие галактики с точностью, о которой раньше можно было только мечтать", — говорит Наташа Херли-Уокер.

Плюсы и минусы низкочастотной радиоастрономии

FAQ

Почему низкие частоты важны для изучения Галактики?
Они позволяют видеть холодные области и старые звёздные остатки, которые не излучают свет в оптическом диапазоне.

Что нового открыли с помощью GLEAM-X?
Каталог из 98 000 источников включает пульсары, туманности и области звездообразования, ранее не наблюдавшиеся.

Какую роль играет суперкомпьютер Поуси?
Он обрабатывает огромные объёмы данных, удаляя шумы и объединяя изображения разных частот.

Когда будет готов телескоп SKA-Low?
Запуск проекта планируется в следующем десятилетии, и он станет самым чувствительным радиотелескопом в мире.

Мифы и правда

1. Миф: радиоизображения показывают цвета, как фотографии.
   Правда: радиоволны невидимы для глаза, цвета добавляются искусственно для различения частот.

2. Миф: радиоастрономия изучает только пульсары.
   Правда: этот метод позволяет наблюдать звёзды, туманности, галактики и даже космические лучи.

3. Миф: радиоизлучение можно поймать обычным радиоприёмником.
   Правда: телескопы используют специальные антенны и сверхчувствительные приёмники, недоступные бытовым устройствам.

Исторический контекст

Радиоастрономия как наука зародилась в 1930-х годах, когда инженер Карл Янский случайно зафиксировал радиошумы из центра Галактики. С тех пор она превратилась в один из ключевых инструментов изучения Вселенной. В Австралии, благодаря радиотелескопу MWA, астрономы достигли новых высот, открыв "невидимую" сторону Млечного Пути. Сегодня именно такие исследования помогают понять, как рождаются, живут и умирают звёзды.

Три интересных факта

1. Радиотелескоп MWA не имеет подвижных зеркал — антенны работают как единый "мозг", анализируя сигналы с разных направлений.

2. Обработка данных для одного изображения может занимать больше времени, чем все наблюдения вместе взятые.

3. Радиоастрономические карты помогают не только изучать Галактику, но и искать следы чёрных дыр и тёмной материи.