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

Алюминиевый век Алюминиевый век

История учит нас, что человечество достигло настоящей цивилизации

Наука и жизнь
9 условий, которые нужно соблюдать, чтобы не раздражать своего кота 9 условий, которые нужно соблюдать, чтобы не раздражать своего кота

Что нужно делать, чтобы жизнь твоего кота была счастливой?

Maxim
«Скелеты в шкафах» союзников «Скелеты в шкафах» союзников

Негласный запрет на темы, которые могли «всплыть» в ходе суда над нацистами

Дилетант
Как правильно ссориться Как правильно ссориться

Свод правил, благодаря которому ты сможешь уладить разногласия с девушкой

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

Очерк второй. Эйнштейн против Паули. Единая теория поля

Наука и жизнь
Возможен ли счастливый брак, если нет общих интересов Возможен ли счастливый брак, если нет общих интересов

Можно ли создать счастливый союз, если нас не связывают общие интересы

Psychologies
Пути и маршруты Пути и маршруты

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

Наука и жизнь
Три в одной: Марта Кетро о том, как мужчины ищут правильную женщину Три в одной: Марта Кетро о том, как мужчины ищут правильную женщину

У большинства мужчин нехитрые представления о хорошей жене

Cosmopolitan
Великое переселение лошадей Великое переселение лошадей

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

Наука и жизнь
«Инспектор мне не верил». Автомобилистов обвиняют в чужих ДТП «Инспектор мне не верил». Автомобилистов обвиняют в чужих ДТП

Из-за утечки данных из каршеринговых сервисов пострадали десятки водителей

РБК
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Зачем нужна научная фантастика и почему она актуальна сейчас Зачем нужна научная фантастика и почему она актуальна сейчас

В наш век научная фантастика может показаться забытым жанром, но это не так

РБК
Восток и его обитатели Восток и его обитатели

В озере Восток под ледовым щитом Антарктиды есть жизнь

Популярная механика
«А ты нормальный парень»: как завоевать авторитет на новой работе с помощью нетворкинга и пирожных «А ты нормальный парень»: как завоевать авторитет на новой работе с помощью нетворкинга и пирожных

Почему идти через голову непосредственного начальства — плохая идея

Forbes
Бриллиант высокой кухни Бриллиант высокой кухни

Трюфели — одни из самых изысканных деликатесов мировой кулинарии

Наука и жизнь
5 привычек, опасных для влажных волос 5 привычек, опасных для влажных волос

Влажные локоны — самые уязвимые. Рассказываем, каких действий стоит избегать

РБК
Стоит ли ожидать благодарности от внуков за денежные подарки? Стоит ли ожидать благодарности от внуков за денежные подарки?

Почему внуки не благодарят бабушек и дедушек за денежные подарки?

Psychologies
Эпизод третий: бремя Бога, сигареты и Бродский Эпизод третий: бремя Бога, сигареты и Бродский

Курят ли в Ватикане, почему Ленни цитирует Бродского и как низложить кардинала

Esquire
Как помочь ребенку выбрать занятие и поддерживать к нему интерес Как помочь ребенку выбрать занятие и поддерживать к нему интерес

Каждый родитель желает своим детям счастливого детства и перспективного будущего

Psychologies
7 вопросов Наталье Поповой, режиссеру и психологу. Об инклюзивном театре 7 вопросов Наталье Поповой, режиссеру и психологу. Об инклюзивном театре

О том, чему может научить особый театр актеров и зрителей

Русский репортер
Как часто нужно менять постельное белье — точно не раз в месяц Как часто нужно менять постельное белье — точно не раз в месяц

Как часто нужно менять постельное белье, чтобы оно оставалось безопасным?

Cosmopolitan
6 странных природных явлений, похожих на колдовство 6 странных природных явлений, похожих на колдовство

Все эти природные явления выглядят как настоящая магия

Популярная механика
Цветы нации Цветы нации

Эти юные девушки — чемпионки по фигурному катанию

Tatler
В гости к миллиардерам: сколько стоит арендовать самые романтичные частные острова В гости к миллиардерам: сколько стоит арендовать самые романтичные частные острова

Свои владения сдают гостям в том числе миллиардеры из списка Forbes

Forbes
Четверо смелых Четверо смелых

Невыдуманные истории о победе над страхом

Grazia
Как два предпринимателя из России превратили $10 млн в $5 млрд за 13 лет Как два предпринимателя из России превратили $10 млн в $5 млрд за 13 лет

Инвестировать $10 млн в Veeam Software, а спустя 13 лет продать за $5 млрд

Forbes
Планшет не включается - что делать на Android и iOS Планшет не включается - что делать на Android и iOS

Что делать, если планшет больше не включается: общие советы

CHIP
Лыжи и шубы: какой бизнес растопила аномально теплая зима Лыжи и шубы: какой бизнес растопила аномально теплая зима

Рассказываем, кто понес убытки, а кто пока выигрывает от изменения погоды

РБК
Как 22-летний белорус ростом 136 см зарабатывает миллионы на видео в TikTok Как 22-летний белорус ростом 136 см зарабатывает миллионы на видео в TikTok

Как Алексею Савко удалось превратил свою особенность в преимущество

Forbes
Ближе к счастью, дальше от стресса: 20 подсказок Ближе к счастью, дальше от стресса: 20 подсказок

Практика благодарности — полезная привычка, помогающая бороться со стрессом

Psychologies
Открыть в приложении