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

Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
Пример для подражания: Юлия Темникова Пример для подражания: Юлия Темникова

Как всего за пять лет сделать карьеру, в одиночку воспитывая ребенка?

Cosmopolitan
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Нежная промзона. Как женщины делают карьеру в тяжелой промышленности Нежная промзона. Как женщины делают карьеру в тяжелой промышленности

Женщин на позициях среднего и высшего уровня в российской промышленности — 30%

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

Интересные археологические находки 2019 года

Наука и жизнь
Застраховали: сколько стоит грудь Водонаевой и другие звездные части тела Застраховали: сколько стоит грудь Водонаевой и другие звездные части тела

Мода на страхование частей тела появилась в Голливуде в начале 80-х годов

Cosmopolitan
Пути и маршруты Пути и маршруты

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

Наука и жизнь
8 рецептов нестандартных блинов 8 рецептов нестандартных блинов

Креативный гений способен превратить блины в нечто воистину космическое

Maxim
Великое переселение лошадей Великое переселение лошадей

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

Наука и жизнь
Рейтинг 3D-принтеров 2020: 6 лучших моделей для дома Рейтинг 3D-принтеров 2020: 6 лучших моделей для дома

3D-принтеры прочно закрепились на рынке домашних устройств

CHIP
90 минут и шесть миллионов жизней 90 минут и шесть миллионов жизней

На Ванзейской конференции был согласован план «решения еврейского вопроса»

Дилетант
«Похудев, купила первую в жизни красную помаду» «Похудев, купила первую в жизни красную помаду»

Избавившись от лишних килограммов, Алина переосмыслила и изменила свою жизнь

Худеем правильно
Терруар: зазеркалье Терруар: зазеркалье

Российское виноделие переживает второе рождение

Вокруг света
Все под контролем! Все под контролем!

Мужчин так трудно убедить сходить к врачу, даже если их что-то беспокоит

Лиза
Тигр русской дипломатии Тигр русской дипломатии

Творчество Дмитрия Левицкого имеет огромное значение для искусства XVIII века

Дилетант
Маленькие детки и их конфликты Маленькие детки и их конфликты

С какого возраста можно учить ребенка чем-то делиться?

Домашний Очаг
Немилый дом Немилый дом

Исповедь Ирины Живовой о домашнем насилии

Tatler
Короли драмы: почему личную жизнь нужно оставлять за порогом офиса Короли драмы: почему личную жизнь нужно оставлять за порогом офиса

Как вести себя руководству, если сотрудник переживает личную драму

Forbes
Прийти в форму Прийти в форму

Как прийти в форму к началу весны? Как научиться чувствовать свои потребности?

Домашний Очаг
Приключения авантюриста и каналокопателя Фердинанда де Лессепса Приключения авантюриста и каналокопателя Фердинанда де Лессепса

Человек, который ухитрился уместить в свою жизнь главный триумф и главный провал

Maxim
Почему наши дети перестали ходить в походы Почему наши дети перестали ходить в походы

Вспомните, когда в последний раз ваши дети ходили в поход со школой

СНОБ
«Он обиделся и ушел готовить»: самые смешные и честные истории о сексе втроем «Он обиделся и ушел готовить»: самые смешные и честные истории о сексе втроем

Наши героини поделились забавными историями о своем первом опыте секса втроем

Cosmopolitan
Huawei показал складной смартфон с 5G и обновление экосистемы Huawei показал складной смартфон с 5G и обновление экосистемы

Huawei показала компоненты собственной цифровой интеллектуальной экосистемы

Популярная механика
Как выбрать Wi-Fi роутер для квартиры в 2020 году Как выбрать Wi-Fi роутер для квартиры в 2020 году

Лучшие предложения роутеров для квартиры на рынке

CHIP
Российский паспорт советской бабушки. Почему новые инициативы Кремля по гражданству ни к чему не приведут Российский паспорт советской бабушки. Почему новые инициативы Кремля по гражданству ни к чему не приведут

Российская верхушка сделает всё, лишь бы ничего не менять в самой России

СНОБ
Eсть сигнал! Eсть сигнал!

Некоторые безобидные симптомы могут указывать на развитие серьезных заболеваний

Лиза
Хорошая девочка Лида Хорошая девочка Лида

Директор детского хосписа Лида Мониава и ее добрые дела

Tatler
Не переступай черту Не переступай черту

Чтобы добиться семейной гармонии, важно установить в доме личные границы

Лиза
Заработать на лени: как российский издатель создал в США прибыльный с первого года стартап Заработать на лени: как российский издатель создал в США прибыльный с первого года стартап

Сооснователь издательства МИФ о проблемах и перспективах издательского рынка

Forbes
Растяжка для начинающих в домашних условиях: лучшие упражнения Растяжка для начинающих в домашних условиях: лучшие упражнения

Растяжка позволяет обрести гибкость, лёгкость и улучшает эмоциональное состояние

Cosmopolitan
Открыть в приложении