NASA рассматривает возможность сокращения бюджетов двух знаменитых космических телескопов: «Хаббл» (Hubble) и «Чандра» (Chandra) с целью оптимизации расходов астрофизических программ при текущих бюджетных ограничениях.

Источник изображения: NASA

13 октября на встрече с Комитетом по астрономии и астрофизике (CAA) Национальной академии наук Марк Клампин (Mark Clampin), директор отдела астрофизики NASA, заявил о вероятном сокращении операционных бюджетов рентгеновской обсерватории «Чандра» и космического телескопа «Хаббл».

Ожидается, что его отдел не получит нужного финансирования в размере почти $1,56 млрд на 2024 финансовый год из-за «Закона о фискальной ответственности 2023 года» (The Fiscal Responsibility Act of 2023), который ограничивает необоронные расходы на уровне 2023 года, предусматривая лишь 1-% увеличение на 2025 год.

Этот закон был подписан Президентом США Джо Байденом (Joe Biden) 3 июня и предусматривает приостановление установленного лимита государственного долга до конца 2024 года, что позволяет правительству продолжать заимствование средств. Однако этот закон также устанавливает лимиты на расходы в отношении невоенных направлений бюджета, фактически оставляя их на уровне 2023 финансового года для 2024 финансового года.

«Мы работаем с расчётом на то, что бюджеты на 2024 финансовый год останутся на уровне 2023. Это означает, что мы решили сократить бюджет миссий, находящихся в длительной эксплуатации, а это „Чандра“ и „Хаббл“», — сообщил Клампин.

«Чандра» — это космическая обсерватория рентгеновских лучей, целью которой является изучение космических объектов, таких как чёрные дыры, кластеры галактик и остатки сверхновых звёзд (источник изображения: J. Vaughan / NASA, CXC, SAO)

Клампин отказался уточнять, на какую сумму будут сокращены бюджеты этих космических обсерваторий или какие последствия это повлечёт. Он лишь уточнил, что предложенные сокращения ещё находятся на стадии изучения, отметив, что за последнюю неделю смог внести положительное изменение для рентгеновской обсерватории «Чандра».

«Чандра» и «Хаббл» являются двумя самыми дорогостоящими миссиями NASA в области астрофизики после космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). В бюджетном предложении на 2024 финансовый год NASA запросила $93,3 млн для космического телескопа «Хаббл» и $68,7 млн для рентгеновской обсерватории «Чандра», что соответствует бюджетам предыдущих лет. Вместе они составляют чуть более 10 % всего финансирования NASA в области астрофизических исследований на весь 2024 финансовый год.

Следует отметить, что «Чандра» и «Хаббл» являются одними из старейших миссий NASA, запущенных в 1999 и 1990 годах соответственно. Клампин предположил, что именно возраст обоих телескопов является одной из причин для сокращения их бюджетов. «У „Чандра“ сейчас много проблем. Его становится всё труднее эксплуатировать», — заявил он. По его словам, несмотря на то, что у «Хаббл» таких проблем не наблюдается, он работает уже долгое время и занимает значительную долю бюджета по астрофизике.

Спустя почти четверть века после запуска, знаменитый телескоп «Чандра» агентства NASA, работающий в рентгеновском диапазоне, может получить первое сервисное обслуживание непосредственно в космосе. В последние 18 месяцев Northrop Grumman изучает возможность отправки к телескопу сервисной миссии, способной продлить срок его работы на десятилетия.

«Чандра» в представлении художника. Источник изображения: NASA

Обслуживание «Чандры» — не единственная амбициозная миссия, находящаяся в разработке. В частности, частные компании рассматривают возможность отправить космические аппараты к телескопам «Хаббл» и «Спитцер».

Для каждой из миссий характерны свои проблемы. «Хаббл» находится довольно близко от Земли, но шаттл, предназначавшийся для его обслуживания, уже не используется. «Спитцер» находится очень далеко от нашей планеты, на расстоянии двух астрономических единиц, (определяющих дистанцию от Земли до Солнца). Впрочем, телескоп уже отключён и намерение вернуть его в строй может пойти только на пользу. Для сравнения, «Чандра» находится относительно далеко от Земли и всё ещё функционирует, поэтому реализация проекта может быть довольно интересна как учёным, так и общественности.

Возможность миссии впервые была озвучена в ходе Космического симпозиума Годдарда в марте 2022 года. Предполагается участие дочернего подразделения Northrop Grumman — компании SpaceLogistics.

Вероятна отправка к «Чандре» специально разработанного космического буксира. Было заявлено, что SpaceLogistics может отправить предложение NASA уже к концу 2022 года, хотя дальнейшие планы пока не раскрываются. Сервисное обслуживание не только позволит изучать Вселенную в рентгеновском диапазоне, что невозможно на поверхности Земли из-за атмосферных помех, но и работать «в связке» с телескопом «Хаббл». Известно, что «Чандра» использовался для перепроверки изображений «Хаббла».

Ещё в 2021 году отмечалось, что в числе ключевых приоритетов США предусмотрено строительство рентгеновского телескопа, но оно имеет меньший приоритет, чем телескопы, оптимизированные для изучения Вселенной в инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. В SpaceLogistics посчитали, что возможность сохранить работоспособность «Чандры» за относительно небольшие деньги будет привлекательна для NASA — миссия позволит произвести дозаправку телескопа и организовать действия для сохранения точности измерений с помощью его инструментов.

Новое исследование, проведённое с помощью рентгеновского телескопа «Чандра» агентства NASA, позволило установить, что две пары сверхмассивных чёрных дыр в центрах карликовых галактик находятся на пути столкновения друг с другом. Это первое запечатлённое свидетельство такого масштабного явления обеспечит учёных важной информацией о процессах формирования галактик на ранних этапах существования Вселенной.

Космическая обсерватория «Чандра». Источник изображения: Гарвардский университет

Карликовые галактики обычно состоят из звёзд общей массой менее 3 млрд от солнечной, то есть — они примерно в 20 раз менее массивны, чем Млечный путь. Астрономы давно считали, что вскоре после Большого взрыва карликовые галактики сливались, превращаясь в структуры, существующие сегодня. Тем не менее, существующие технологии не позволяют наблюдать за слиянием первого поколения карликовых галактик, поскольку они чрезвычайно малозаметны на огромных расстояниях. Тактика наблюдений за близкорасположенными галактиками пока не принесла результатов.

Новое исследование с применением «Чандры» и сравнением результатов с данными инфракрасного телескопа Wide Infrared Survey Explorer (WISE) и оптических данных Телескопа Канада — Франция — Гавайи (CFHT) позволила составить подробную картину. «Чандра» оказался особенно полезным, поскольку материя, окружающая чёрные дыры, может нагреваться до миллионов градусов, генерируя интенсивное рентгеновское излучение. Команда учёных начала специально искать пары ярких источников рентгеновского излучения в сталкивающихся карликовых галактиках и вскоре нашла свидетельства присутствия двух пар, предположительно чёрных дыр на пересекающихся курсах.

Источник изображения: NASA

Одна пара, расположенная в галактическом скоплении Abell 133, находится в 760 млн световых годах от Земли (левый снимок). Данные «Чандры» — розового цвета, а оптические от CFHT — синего. Пара галактик пребывает в ранней стадии слияния, длинный видимый хвост создан приливными эффектами, проявившимися в результате столкновения. Учёные прозвали данное событие Mirabilis в честь вымирающего вида колибри, известного чрезвычайно длинными хвостами. Слияние галактик практически завершилось.

Вторая пара открыта в галактическом скоплении Abell 1758S в 3,2 млрд миллиардах световых лет от Земли. Сталкивающиеся галактики на снимке справа получили «прозвища» Эльстир (Elstir) и Вентейль (Vinteuil), в честь персонажей «В поисках утраченного времени» Марселя Пруста. Галактики расположены снизу и сверху соответственно. Учёные считают, что эта пара обнаружена на ранних стадиях слияния, в результате чего между галактиками образовался мост из звёзд и газа благодаря гравитационному взаимодействию.

Детали наблюдений могут обеспечить учёных информацией о далёком прошлом Млечного пути. По мнению учёных, путь слияний прошли все крупные галактики, росшие миллиарды лет. Описание результатов наблюдений опубликовано в последнем выпуске журнала The Astrophysical Journal.

Первые же снимки, полученные телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST) минувшим летом показали, что космические наблюдения вышли на новый уровень. Однако даже этот самый мощный из когда-либо созданных космических телескопов может работать в паре с другими аппаратами, многократно повышая эффективность результата, что подтвердило его взаимодействие с рентгеновской обсерваторией «Чандра» (Chandra).

Источник изображений: chandra.si.edu

«Джеймс Уэбб» предназначен для наблюдения за космосом в инфракрасном диапазоне, поэтому результаты его работы значительно улучшаются в сочетании с инструментами, которые ограничены другими диапазонами — как космическая обсерватория «Чандра», специализирующаяся на рентгеновском излучении. Как говорят специалисты NASA, первые совместные изображения позволили разглядеть детали, недоступные одному только «Уэббу».

На первом снимке оказался Квинтет Стефана — группа из пяти галактик, четыре из которых находятся в постоянном взаимодействии, а пятая размещается на некотором расстоянии от них. Полученное «Джеймсом Уэббом» изображение этой группы позволило астрономам разглядеть детали, которые они прежде не видели, в первую очередь газовые хвосты и вспышки интенсивного звездообразования. А в сочетании с данными «Чандры» и ныне прекратившего работу телескопа «Спитцер» (Spitzer Space Telescope) учёным удалось разглядеть ударную волну, которая разогревает газ до нескольких десятков миллионов градусов. Эта волна формируется в одной из галактик и проходит через другие со скоростью в 3 млн км/ч.

Не менее любопытен снимок галактики под названием Колесо Телеги — своей уникальной формой она обязана столкновению с меньшей галактикой, которое произошло 100 млн лет назад. Телескоп «Чандра» показал, что рентгеновские лучи в этой галактике испускаются перегретым газом, взорвавшимися звёздами, а также нейтронными звёздами и чёрными дырами, которые поглощают вещество своих звёзд-компаньонов.

В скоплении галактик SMACS J0723 на расстоянии 4,2 млрд световых лет от Солнца «Джеймс Уэбб» и «Чандра» позволили обнаружить скопление газа массой примерно в 100 трлн раз больше массы Солнца, и это в несколько раз больше, чем суммарная масса звёзд во всём скоплении. Впрочем, здесь ещё многое предстоит изучить: масса расположенной здесь тёмной материи в разы больше массы газа, однако двум телескопам этот объект пока недоступен.

Пожалуй, самым красивым оказался снимок области Космические скалы в Туманности Киля на расстоянии 7600 световых лет от Земли — телескоп «Чандра» зафиксировал более десятка источников рентгеновского излучения, большинство из которых расположено во внешней области звёздного скопления. Им от 1 до 2 млн лет, и это очень мало по космическим меркам — такие звезды интенсивнее излучают в рентгеновском диапазоне, чем старые объекты. «Чандра» позволил отличить звёзды из Туманности Киля от более старых звёзд, расположенных во Млечном Пути. Учёные также обратили внимание на рассеянное рентгеновское излучение в верхней части снимка — оно, возможно, производится самыми массивными и горячими звёздами, расположенными вне области изображения.

В течение всего своего срока службы «Джеймс Уэбб» будет работать и с другими аппаратами, как космическими, так и земными, и результаты обещают быть не менее важными для науки. Возможно, и не менее красивыми.