Виявлення дивовижно асиметричного диска, що огортає загадкову зірку Бета Малого Пса, є справжнім проривом у астрономії. Ця подія стала можливою завдяки новаторському пристрою – “фотонічному ліхтарю”, який обіцяє суттєво розширити спостережні можливості наземних телескопів. Зірка Бета Малого Пса, також відома під назвою Гомейза, перевищує масу нашого Сонця приблизно в 3,5 рази та розташована на відстані близько 162 світлових років від Землі. Її можна побачити неозброєним оком у нічному небі в сузір’ї Малого Пса. Попри відносну близькість до нашої планети, про цю зірку досі мало що відомо. Наприклад, попередні дослідження вказували на те, що вона може бути тісною подвійною системою, де дві менші зірки обертаються одна навколо однієї на надзвичайно близькій відстані, проте це ще не було остаточно підтверджено.
Новий погляд на зірку Гомейза
У нещодавньому дослідженні, опублікованому 22 жовтня в авторитетному виданні The Astrophysical Journal Letters, науковці використали свій щойно розроблений фотонічний ліхтар. Цей пристрій було приєднано до телескопа Субару, що знаходиться на вершині Мауна-Кеа на Гаваях, для фотографування цієї загадкової зірки. Отримані знімки виявили, що вихровий диск водневого газу, який обертається навколо зірки, не є таким симетричним, як очікувалося. Ця нерівномірність може стати ще одним доказом того, що Гомейза насправді є подвійною зоряною системою. Астрономи спостерігають за космічними об’єктами з давніх-давен, і кожне нове технічне рішення дозволяє зазирнути глибше у незвідані куточки Всесвіту.
Ю Джин Кім, головна авторка дослідження та докторантка Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, зазначила у своїй заяві: “Ми не очікували виявити таку асиметрію, і завданням астрофізиків, які моделюють ці системи, буде пояснити її присутність”. Однак, що справді викликає захоплення у дослідницької групи, так це високий рівень деталізації, досягнутий їхнім новим пристроєм під час першого ж використання. Вчені вважають, що цей компактний апарат дозволив зробити найчіткіше вимірювання навколишнього диска зірки, коли-небудь отримане за допомогою одного наземного телескопа. Телескоп Субару, який відіграв визначальну роль у цьому відкритті, є одним із найбільших і найсучасніших оптичних телескопів у світі, розташованим на вершині згаслого вулкана Мауна-Кеа на острові Гаваї. Ця гора, що сягає понад 4200 метрів над рівнем моря, вважається священною для корінних гавайців і водночас є одним із найкращих місць на Землі для астрономічних спостережень завдяки своєму сухому клімату та мінімальному світловому забрудненню.
Як працює фотонічний ліхтар
Фотонічний ліхтар – це універсальний інструмент, який можна приєднати майже до будь-якого оптичного телескопа обсерваторного класу. Принцип його роботи полягає в тому, що він збирає світло від об’єкта і розбиває його на окремі пучки – ніби розділяючи музичний акорд на окремі ноти. Потім кожен пучок світла додатково розділяється за довжиною хвилі, як кольори в райдузі, після чого всі окремі фрагменти інформації об’єднуються за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення.
Цей витончений процес дозволяє астрономам частково обійти головне обмеження візуальної астрономії, відоме як “дифракційна межа”. Це обмеження виникає через тонкі коливання, які відбуваються на різних довжинах хвиль світла, коли воно проходить крізь атмосферу Землі. Завдяки новому пристрою дослідники можуть бачити “тонкі деталі, які інакше були б втрачені”, – пояснила Кім. Асиметрія, яку вдалося зафіксувати, була виявлена завдяки більш точному вимірюванню ледь помітних варіацій кольору в газовому диску зірки. Ці варіації спричинені ефектом Доплера – зміною частоти хвилі через відносний рух її джерела та спостерігача. Ефект Доплера широко використовується в астрономії для визначення швидкості руху небесних тіл: якщо об’єкт наближається, його світло зміщується до синього кінця спектра (блакитне зміщення); якщо віддаляється – до червоного (червоне зміщення). У випадку з Бета Малого Пса, одна половина диска була пофарбована в синій відтінок, оскільки вона оберталася до нас, тоді як інша половина мала червонуватий відтінок, оскільки вона оберталася від нас. Однак, колірна варіація на кожній стороні зірки не ідеально збігалася, що свідчить про те, що газ обертався не в ідеально круглому диску, а мав помітну деформацію.
Новий горизонт для наземної астрономії
Зазвичай подібні глибокі проникнення у космічні процеси доступні лише космічним апаратам – таким як Космічний телескоп Джеймса Вебба – які не мають справу з атмосферними перешкодами, або досягаються шляхом поєднання численних зображень від різних наземних телескопів. Проте, як зазначають дослідники, фотонічний ліхтар здатен підвищити потужність окремих наземних телескопів, дозволяючи їм досягати порівнянних результатів. Космічний телескоп Джеймса Вебба, запущений у 2021 році, є найпотужнішою космічною обсерваторією, що дозволяє спостерігати Всесвіт у інфрачервоному світлі та розкривати таємниці раннього Всесвіту, зореутворення та екзопланет. Досягнення зіставної якості зображень за допомогою наземного пристрою є свідченням інженерного генія.
“В астрономії найчіткіші деталі зображення зазвичай отримують шляхом з’єднання телескопів разом”, – підкреслила Кім. “Але ми зробили це за допомогою одного телескопа”. Цей успіх відкриває нові перспективи для досліджень. Команда планує тепер вивчати інші об’єкти за допомогою свого інноваційного пристрою та приєднувати його до інших телескопів, щоб перевірити, чи можна відтворити такий самий рівень спостережної потужності. Неманя Йованович, астроном та фахівець з фотоніки з Каліфорнійського технологічного інституту, який також є співавтором дослідження, висловив свій оптимізм: “Ми тільки починаємо. Можливості справді захоплюючі”. Це не просто чергове відкриття, а показник того, як технологічні досягнення можуть перетворити існуючі методи досліджень, відкриваючи небачені раніше шляхи до розуміння космосу.
