Оптические телескопы системы МАСТЕР помогают астрономам разных стран

Наука и жизньНаука

В поиске космических катастроф. Вахта телескопов-роботов

Расположенные в разных концах Земли небольшие оптические телескопы системы МАСТЕР, объединённые в роботизированную сеть, помогают сегодня астрономам разных стран исследовать процессы, сопровождающие слияние нейтронных звёзд и чёрных дыр, а также термоядерные вспышки на белых карликах. Сделано в России.

Павел Амнуэль

Телескопы системы МАСТЕР находятся в обоих полушариях земного шара. Они расположены в России, Аргентине, ЮАР и на Канарских островах.

Цель есть, нет инструмента

Два века назад, бодрствуя долгими ночами, астрономы пытались заметить в телескоп малейшие изменения в хорошо им знакомом узоре созвездий. Именно так французский астроном XVIII века Шарль Мессье искал новые кометы — слабые туманные пятнышки, движущиеся по небу. В 1774 году он опубликовал каталог, включавший 110 туманных образований. Как выяснилось значительно позже, в знаменитом каталоге Мессье оказались и кометы, и газопылевые туманности (например, М8, Лагуна), и туманности планетарные (например, М27), и даже иные галактики, в том числе ближайшая соседка Млечного Пути — галактика М31, знаменитая туманность Андромеды.

Век спустя в астрономию пришла фотография. Светочувствительность фотопластинок была небольшой, и потому экспозиции сначала были огромными — одну фотографию снимали несколько часов. Случалось, закончить съёмку за ночь не успевали и приходилось продолжать начатое следующей ночью. Первую фотографию туманности из каталога Мессье (М42, туманность Ориона) опубликовал Генри Дрейпер в 1880 году.

А для обнаружения новых звёзд, неожиданно появлявшихся на небе, придумали стробоскопический метод. Дважды фотографировали одну и ту же область неба, а потом вставляли оба негатива в специальный аппарат, похожий на современный аппарат для просмотра слайдов. Несколько раз быстро меняли негативы местами. Если на втором негативе имелась звёздочка, которой не было на первом, то казалось, что она «мигает». Увидев мигающую звёздочку, астроном понимал: вспыхнула новая.

Чтобы изучать всё более слабые звёзды, требовалось собирать больше света, и потому размеры зеркал телескопов увеличивались. Самым большим телескопом первой половины ХХ века был Паломарский с диаметром зеркала 5 метров, а во второй половине самым большим стал телескоп на Северном Кавказе с шестиметровым зеркалом. Сейчас самый большой телескоп расположен на Канарских островах (Gran Telescopio Canarias), диаметр его зеркала 10,4 метра. Но через несколько лет в строй войдёт Европейский чрезвычайно большой телескоп (European Extremely Large Teles-cope), главное зеркало которого будет иметь диаметр 39,3 метра. Телескоп поставят в Чили, на вершине горы Серро Армасонес, на высоте 3060 метров (см. «Наука и жизнь» № 1, 2019 г.).

Гигантские телескопы могут наблюдать очень слабые звёзды и очень далёкие галактики, но они имеют существенный недостаток: чрезвычайно маленькое поле зрения — видимый участок неба. Чем больше зеркало, тем меньше звёзд видно в окуляр и тем меньше их отображается на фотопластинке.

Решить эту проблему удалось в середине ХХ века с изобретением новых средств обработки изображений. Первая революция в астрономии произошла, когда на смену человеческому глазу пришла фотопластинка. Вторая — когда на смену фотопластинкам пришли электронные фотоумножители и лучшее на сегодняшний день средство накопления информации — ПЗС-матрицы (ПЗС — прибор с зарядовой связью, по-английски CCD, charge-coupled device). Изобрели ПЗС-матрицу в 1969 году сотрудники лаборатории «Белл» Уиллард Бойл и Джордж Смит. Через сорок лет они получили за своё изобретение Нобелевскую премию.

ПЗС-матрицы сейчас используют в цифровых фотоаппаратах, а в астрономии с их помощью проводят такие наблюдения, о которых в середине прошлого века и не мечтали. Если «до революции» для наблюдения звезды 19—20-й величины требовался телескоп с пятиметровым зеркалом, то с применением ПЗС-матриц оказалось достаточно очень небольшого по нынешним меркам телескопа с зеркалом всего 40—60 см. Поле зрения такого телескопа охватывает на небе несколько квадратных градусов, то есть можно наблюдать одновременно тысячи звёзд до 20-й величины! Современная компьютерная техника позволяет обрабатывать этот огромный наблюдательный материал в режиме реального времени.

Оказалось, что у небольших телескопов, оснащённых ПЗС-матрицами и компьютерами, огромные возможности. Они могут не только наблюдать значительно более слабые объекты, чем прежде, но и обнаруживать движущиеся и быстро меняющие блеск объекты, например астероиды и короткие оптические вспышки, наблюдения которых очень важны для астрофизики релятивистских объектов: нейтронных звёзд и чёрных дыр.

Телескоп МАСТЕР-Кисловодск

Нужны телескопы: чем больше, тем лучше

2 июля 1967 года американский спутник «Vela» зафиксировал странный всплеск гамма-излучения из космоса. Шли годы, число вспыхивающих космических гамма-источников исчислялось уже сотнями. Некоторые вспышки продолжались минуты, некоторые угасали за секунды, но физическая их природа оставалась неизвестной.

Теоретики выдвинули две основные гипотезы происхождения вспышек жёсткого излучения. Согласно первой, они происходят в окрестностях чёрной дыры, которая находится в двойной звёздной системе, где вторая звезда — «обычная». Звезда своё вещество теряет, а чёрная дыра его захватывает. Вокруг чёрной дыры образуется вращающийся диск из горячей плазмы, где время от времени и возникают короткие вспышки излучения. В этом случае источник излучения находится в нашей Галактике, на расстоянии нескольких тысяч световых лет. Согласно второй гипотезе, источник вспышки — сверхмассивная чёрная дыра, расположенная в центре другой галактики на расстоянии в миллионы, а то и в миллиарды световых лет, и энерговыделение при вспышке должно быть поистине огромным.

Чтобы сделать выбор между гипотезами, нужно отождествить гамма-всплеск с объектом, видимым в другом диапазоне: с квазаром (активным ядром галактики) или тесной двойной системой. Тогда станет понятно, какой из двух гипотез отдать предпочтение. Но как это сделать, если рентгеновские и гамма-детекторы пока обладают низкой разрешающей способностью? Неточность в определении координат вспышки так велика, что в «области ошибок» умещаются тысячи галактик, звёзд и звёздных систем.

В идеальном случае желательно одновременно с гамма-всплеском наблюдать и оптическую вспышку от того же источника, поскольку координаты объектов в оптическом диапазоне определяются с очень высокой точностью. Однако впервые одновременно наблюдать оптическую и рентгеновскую вспышку удалось лишь в 1997 году — тридцать лет спустя после открытия первого гамма-всплеска!

Почему пришлось ждать так долго? Причин много. Например, спутник фиксировал гамма-всплеск в такой области неба, которую в данный момент оптический телескоп наблюдать не мог, потому что в месте наблюдения не ночь, а день или плохая погода. Поэтому хорошо бы иметь не один телескоп, а несколько — чем больше, тем лучше, — расположенных в разных точках планеты в обоих полушариях.

Такая система телескопов могла бы непрерывно патрулировать небесную сферу в поисках «опасных астероидов» и оптических вспышек — новых звёзд и сверхновых. И хорошо бы соединить все телескопы общей системой управления и информационного обмена.

«Машина сценариев» создана. Что дальше?

Чтобы правильно проводить наблюдения, надо поставить правильную задачу. Когда появилась возможность построить систему небольших широкоугольных телескопов, правильная задача была уже поставлена. В восьмидесятых годах прошлого века двое молодых учёных из Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ МГУ) Виктор Корнилов и Владимир Липунов работали над созданием компьютерной программы, с помощью которой можно моделировать множество вариантов эволюции тесных двойных звёздных систем.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф

Кто самый великий физик?

Наука и жизнь
Грозный-2000: не город-герой Грозный-2000: не город-герой

20-летие штурма: реконструкция и новые свидетельства

Русский репортер
Стая товарищей Стая товарищей

Повесть о том, что значит быть собакой, и о том, что значит быть человеком

Наука и жизнь
6 типов неверности: какие из них мы можем простить? 6 типов неверности: какие из них мы можем простить?

Рано или поздно измена появляется в жизни 25% пар, которые считались крепкими

Psychologies
Закулисье процесса века Закулисье процесса века

Расширение списка злодеяний гитлеровского режима оказалось сложной задачей

Дилетант
10 главных продавцов Рунета. Рейтинг Forbes 10 главных продавцов Рунета. Рейтинг Forbes

Рейтинг крупнейших продавцов товаров и услуг в Рунете

Forbes
Великое переселение лошадей Великое переселение лошадей

Эту историю я обнаружил, изучая подшивку журнала «Нива» за 1901 год

Наука и жизнь
Крестовый психоз бедноты Крестовый психоз бедноты

Крестовый поход бедноты запомнился грабежами и массовыми убийствами

Дилетант
Пути и маршруты Пути и маршруты

Знаете ли вы, что подтолкнуло Леонарда Эйлера к созданию основ теории графов

Наука и жизнь
«Женщина, которая бьется и страдает». Какой Марию Шарапову запомнит мир спорта «Женщина, которая бьется и страдает». Какой Марию Шарапову запомнит мир спорта

Рассказываем, чем запомнилась карьера самой известной российской спортсменки

Esquire
«Лебедь» возвращается «Лебедь» возвращается

Ту-160 сегодня готовится ко второй жизни

Популярная механика
Иордания: 50 оттенков красного Иордания: 50 оттенков красного

Список самых горячих мест в Иордании

Cosmopolitan
Наука о чужих. Жизнь и разум во вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во вселенной

Как ученые и писатели прошлых лет представляли себе обитателей Луны

Наука и жизнь
Стина Джексон: Серебряная дорога Стина Джексон: Серебряная дорога

Роман «Серебряная дорогая» Стины Джексон стал книгой 2019 года в Скандинавии

СНОБ
Художники-отравители Художники-отравители

Не судите об иглобрюхах по внешности

Вокруг света
Эпизод девятый: в котором любовь побеждает все Эпизод девятый: в котором любовь побеждает все

Ленни теряет духовного отца — и наконец обретает мир

Esquire
Розовая пантера Розовая пантера

Кристина Челестино балансирует между дизайном и картинками для Instagram

AD
9 эффективных способов борьбы с постоянным стрессом 9 эффективных способов борьбы с постоянным стрессом

Стресс неизбежен, но можно научиться справляться с ним здоровыми способами

Psychologies
Свиньи против слонов и еще четыре самые странные битвы в истории войн Свиньи против слонов и еще четыре самые странные битвы в истории войн

Учебники умалчивают об этих битвах

Maxim
10 необычных образцов оружия 10 необычных образцов оружия

Эти оружейные образцы с первого взгляда способны вызвать немалое удивление

Популярная механика
Воровал бананы в Китае, занимался сексом на доставке «Яндекс.Еды», ночевал в Икее. История блогера, который всегда говорит «да» Воровал бананы в Китае, занимался сексом на доставке «Яндекс.Еды», ночевал в Икее. История блогера, который всегда говорит «да»

Чтобы изменить жизнь, он решил в течении года на все предложения говорить «да»

СНОБ
Кемские волости. Зачем Конституции «территориальные» поправки? Кемские волости. Зачем Конституции «территориальные» поправки?

Продолжаем обсуждение предложенных Городом и Миром поправки в Конституцию

СНОБ
Идеальный домашний помощник: как выбрать вертикальный беспроводной пылесос «2 в 1» Идеальный домашний помощник: как выбрать вертикальный беспроводной пылесос «2 в 1»

Хотите эффективно убираться в квартире и при этом не зависеть от проводов?

CHIP
«Подлинная история банды Келли»: все хорошо, вот только даже главный герой не знает, зачем постоянно убивает «Подлинная история банды Келли»: все хорошо, вот только даже главный герой не знает, зачем постоянно убивает

К сожалению, режиссер Джастин Курзель не определился в своем отношении к герою

GQ
«Люди бывают страшнее, чем сколопендры» «Люди бывают страшнее, чем сколопендры»

Актриса Наталья Бардо о том, как психолог помог ей по-новому взглянуть на жизнь

OK!
Успокоительное прошлое: почему нас никак не отпустит ностальгия? Успокоительное прошлое: почему нас никак не отпустит ностальгия?

Почему в 2010-е общество пережило XX век и что заставляет нас возвращаться

РБК
«Дорогие штучки»: десять самых дорогих картин из коллекций миллиардеров мира «Дорогие штучки»: десять самых дорогих картин из коллекций миллиардеров мира

Кому по карману бессмертные и почти бесценные творения мастеров?

Forbes
Злачное место Злачное место

Московский район Неглинки и Трубной площади далеко не всегда был респектабельным

Дилетант
Как продолжать двигаться вперед, если вы сомневаетесь в себе Как продолжать двигаться вперед, если вы сомневаетесь в себе

Как не дать неуверенности и тревоги сбить нас с курса?

Psychologies
Реальность для феникса: как вернуться к жизни после победы над раком Реальность для феникса: как вернуться к жизни после победы над раком

Борьба с тяжелой болезнью требует собранности и уверенности, что все получится

Psychologies
Открыть в приложении