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

Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
Все в дом Все в дом

Благотворительный фонд Владимира Потанина более 20 лет помогает Эрмитажу

Forbes
Археология в 2019 году: несколько интересных находок Археология в 2019 году: несколько интересных находок

Интересные археологические находки 2019 года

Наука и жизнь
Больше чем Джокер: блестящие роли лауреата Больше чем Джокер: блестящие роли лауреата

Помимо Джокера в фильмографии Хоакина Феникса есть и другие отличные роли

Cosmopolitan
Пути и маршруты Пути и маршруты

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

Наука и жизнь
Одна вокруг света. Как трижды проехать до иранской границы и обратно Одна вокруг света. Как трижды проехать до иранской границы и обратно

Ирина Сидоренко пробралась через заснеженный перевал и посетила крепость Баязет

Forbes
Алюминиевый век Алюминиевый век

История учит нас, что человечество достигло настоящей цивилизации

Наука и жизнь
Фабрика миллиардеров: сервис, помогающий малому бизнесу бороться с Amazon, подорожал на 1800% за пять лет Фабрика миллиардеров: сервис, помогающий малому бизнесу бороться с Amazon, подорожал на 1800% за пять лет

Сервис Shopify утверждает, что вооружает повстанцев в борьбе против Amazon

Forbes
Великое переселение лошадей Великое переселение лошадей

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

Наука и жизнь
Как кутежи и вспышки гнева разрушили брак Владимира Высоцкого и Марины Влади Как кутежи и вспышки гнева разрушили брак Владимира Высоцкого и Марины Влади

С чего началась и чем завершилась самая романтическая история прошлого века

Cosmopolitan
Ключевые фигуры войны Ключевые фигуры войны

Вторая часть ответов на вопросы о главных действующих лицах Второй мировой войны

Дилетант
Суперстар Суперстар

В итальянской деревне Ачароли живут до ста лет

Esquire
Лестница… не только для рыб Лестница… не только для рыб

Зачем рыбам лестница?

Наука и жизнь
Дело к войне? Эксперты о том, чем кончится обострение ситуации в Идлибе Дело к войне? Эксперты о том, чем кончится обострение ситуации в Идлибе

Чем грозит развитие конфликта в Идлибе, и о возможных выходах из ситуации

СНОБ
«Социально опасные дети» «Социально опасные дети»

Колония, в которой содержались «малолетние преступники»

Дилетант
Отряд Дамбл… Давора Отряд Дамбл… Давора

Как родители и дети решили отстоять директора школы

Русский репортер
Купить лодку, ботинки и петь про весну: 13 неожиданных способов сделать свою жизнь намного приятнее Купить лодку, ботинки и петь про весну: 13 неожиданных способов сделать свою жизнь намного приятнее

Как сделать свою жизнь в 2020 году приятнее и даже нежнее

Forbes
9 безумных гаджетов, которые реально существуют 9 безумных гаджетов, которые реально существуют

Инженеры не перестают удивлять оригинальными решениями, делающими жизнь проще

Популярная механика
Вопросы из зала Вопросы из зала

Они спрашивают — Loboda отвечает

Glamour
Как правильно ссориться Как правильно ссориться

Свод правил, благодаря которому ты сможешь уладить разногласия с девушкой

Maxim
8 скандальных шуток политиков 8 скандальных шуток политиков

Случаи, когда за шутку одного человека приходилось краснеть всей стране

Maxim
Что посмотреть: 15 любимых фильмов Уэса Андерсона, режиссера «Отеля Гранд Будапешт» и «Семейки Тененбаум» Что посмотреть: 15 любимых фильмов Уэса Андерсона, режиссера «Отеля Гранд Будапешт» и «Семейки Тененбаум»

От японской анимации до классики французской новой волны

Esquire
Витамин D в помощь Витамин D в помощь

Витамин Д нужен не только детям, но и взрослым

Худеем правильно
Как превратить обычную собаку в личного фитнес-инструктора Как превратить обычную собаку в личного фитнес-инструктора

В основе уникальной программы тренировок — обычная собака

Maxim
Сторстрём — одна из самых комфортных тюрем мира Сторстрём — одна из самых комфортных тюрем мира

Фотографии тюрьмы, при виде которых праведники воззавидуют душегубам

Maxim
Мондо Дюплантис – швед, который повторит судьбу Усейна Болта Мондо Дюплантис – швед, который повторит судьбу Усейна Болта

Кажется, мировой рекорд Сергея Бубки доживает последние месяцы

GQ
«Железные» леди 50+ «Железные» леди 50+

Эти героини доказывают: после 50 можно добиться серьезных результатов в спорте

Здоровье
Переехать, жениться и не заводить детей: 9 парадоксальных научных советов, как стать счастливым Переехать, жениться и не заводить детей: 9 парадоксальных научных советов, как стать счастливым

Как поддерживать уровень удовольствия от жизни

Forbes
«Кто положил Беллу в вяз?»: жуткая находка в лесу потрясла маленький город «Кто положил Беллу в вяз?»: жуткая находка в лесу потрясла маленький город

Старый вяз прятал много страшных секретов

Cosmopolitan
Когда богатство вредит? Несколько опасностей больших денег Когда богатство вредит? Несколько опасностей больших денег

Какие ценности легко потерять, приумножая свой капитал?

Psychologies
Открыть в приложении