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

У Христа за пазухой У Христа за пазухой

Как живет самая большая община амишей в Америке

Вокруг света
ТУ-95МС: ракетоносец ядерной триады ТУ-95МС: ракетоносец ядерной триады

ТУ-95МС часто называют «Медведем»

Популярная механика
Почему Генрих — не Генрих, а Людовик — не Людовик? Почему Генрих — не Генрих, а Людовик — не Людовик?

О проблеме перевода или огласовки иностранных имён собственных

Наука и жизнь
Как правильно бриться опасной бритвой: пошаговая инструкция, чтобы не истечь кровью Как правильно бриться опасной бритвой: пошаговая инструкция, чтобы не истечь кровью

Роскошный, но довольно рискованный опыт бритья опасной бритвой

Playboy
Великое переселение лошадей Великое переселение лошадей

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

Наука и жизнь

О своем видении политики на Украине и мнением о конституционной реформе

Esquire
От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант

Невероятные камбэки звезд, намеренных снова громко заявить о себе

Cosmopolitan
Пути и маршруты Пути и маршруты

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

Наука и жизнь
«Последняя охота» Жана-Кристофа Гранже: отрывок из последнего романа о комиссаре Ньемане «Последняя охота» Жана-Кристофа Гранже: отрывок из последнего романа о комиссаре Ньемане

Первые главы нового детективного романа мэтра европейского детектива

Forbes
Заряди батарейку! Эффект сохранения энергии Заряди батарейку! Эффект сохранения энергии

Городской житель к концу рабочей недели часто чувствует себя как выжатый лимон

Playboy
Что происходит с модой красных ковровых дорожек сегодня Что происходит с модой красных ковровых дорожек сегодня

Мужские образы на церемониях наград начали пусть и медленно, но меняться

GQ
Хладнокровная любовь Хладнокровная любовь

Отправляясь в апрельский лес, я не помышлял ни о какой свадьбе

Наука и жизнь
Почему мерзнут руки и ноги — не только из-за холода Почему мерзнут руки и ноги — не только из-за холода

Рассказываем, почему мерзнут руки и ноги и как с этим бороться

Cosmopolitan
Карантин как повод для бунта Карантин как повод для бунта

В Российской империи попытки борьбы с эпидемиями могли быть для власти опасными

Дилетант
Привычка есть быстро Привычка есть быстро

Почему же быстро есть – вредно, и как поменять эту привычку

Здоровье
Штраф не пришел вовремя: как избежать лишних трат Штраф не пришел вовремя: как избежать лишних трат

Штрафы рекомендуется проверять самостоятельно

РБК
Методичка для методологов. Поможем администрации завлечь людей на «добровольное голосование» Методичка для методологов. Поможем администрации завлечь людей на «добровольное голосование»

41% жителей России никогда не читали Конституцию

СНОБ
Без носков и негатива: что делать, если босс помешался на нетрадиционных учениях Без носков и негатива: что делать, если босс помешался на нетрадиционных учениях

Где грань между лояльностью к бренду и здравым смыслом

Forbes
Бабочка огня: откуда пришли женщины «янь» Бабочка огня: откуда пришли женщины «янь»

Есть женщины, из которых энергия бьет ключом

Psychologies
«Денег никому не хватает». Исполнитель главной роли в фильме «Калашников» о борьбе и наградах «Денег никому не хватает». Исполнитель главной роли в фильме «Калашников» о борьбе и наградах

В прокат вышел фильм Константина Буслова «Калашников» с Юрием Борисовым

Forbes
Пищевые добавки с омега-3: как, зачем и кому их принимать Пищевые добавки с омега-3: как, зачем и кому их принимать

Так ли полезны пищевые добавки с омега-3, как мы думаем?

Psychologies
Небесный флот Григоровича: как появились летающие лодки Небесный флот Григоровича: как появились летающие лодки

Первый в истории взлет с воды состоялся в 1910 году

Популярная механика
Милош Бикович — о BadComedian, детстве в Белграде и девяностых Милош Бикович — о BadComedian, детстве в Белграде и девяностых

Милош Бикович вспоминает о лихих девяностых и рассуждает, почему стал знаменит

РБК
Что такое девственность Что такое девственность

«Целомудрие – самое извращенное из всех сексуальных извращений»

GQ
Мы так не договаривались! Как решать разногласия в паре Мы так не договаривались! Как решать разногласия в паре

Все способы решить разногласия в паре делятся на несколько групп

Домашний Очаг
«Бабки заплатили – привет»: Чубайс и Богуславский о том, как выращивать «единорогов», ковбоях от инвестиций и своих главных провалах «Бабки заплатили – привет»: Чубайс и Богуславский о том, как выращивать «единорогов», ковбоях от инвестиций и своих главных провалах

Может ли государство вырастить компанию-единорога?

Forbes
«Лучшая версия меня»: почему поколение Z удаляет фотографии из Instagram через несколько часов после публикации «Лучшая версия меня»: почему поколение Z удаляет фотографии из Instagram через несколько часов после публикации

Современные подростки — первое поколение, взрослеющее в эпоху социальных сетей

Forbes
Раз пигмент, два пигмент Раз пигмент, два пигмент

Появившаяся на лице пигментация может свидетельствовать о различных заболеваниях

Здоровье
«Какого черта я натворил?» Как наследник миллиардов оказался на скамье подсудимых после случайного признания в убийстве «Какого черта я натворил?» Как наследник миллиардов оказался на скамье подсудимых после случайного признания в убийстве

Роберт Дерст мог стать преемником своего отца и унаследовать семейный бизнес

Forbes
Открыть в приложении