В поиске космических катастроф. Вахта телескопов-роботов

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

Пути и маршруты Пути и маршруты

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

Наука и жизнь
Спорт с утра — а не опасно ли? Тренер рассказывает, когда лучше заниматься Спорт с утра — а не опасно ли? Тренер рассказывает, когда лучше заниматься

Мы решили узнать у экспертов, вредно ли тренироваться по утрам

Cosmopolitan
TERA – марсианский дом на Земле TERA – марсианский дом на Земле

Компания AI SpaceFactory известна своими технологиями 3D-печати

Naked Science
Что такое TikTok? Гид для родителей по самому популярному приложению для подростков Что такое TikTok? Гид для родителей по самому популярному приложению для подростков

Гид для родителей по социальной сети №1 для подростков

СНОБ
Рейтинг брендов Рейтинг брендов

Бренды, которые стали заметны на рынке за год

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

Рейтинг крупнейших продавцов товаров и услуг в Рунете

Forbes
Человек и аромат Человек и аромат

Что мы знаем о природе парфюмерных композиций

Популярная механика
Как стать бодипозитивной за 60 секунд (даже если ты против) Как стать бодипозитивной за 60 секунд (даже если ты против)

Как быстро и просто стать сторонником бодипозитива и зачем это нужно

Cosmopolitan
Бенкендорф: под клеймом «душителя свобод» Бенкендорф: под клеймом «душителя свобод»

Во времена СССР шефа жандармов называли врагом свободолюбия и гонителем Пушкина

Дилетант
Ваш сын и муж Ваш сын и муж

История мужчины, который живет в буквальном смысле между двух огней

Добрые советы
7 случаев, когда русские политики матерились на публике 7 случаев, когда русские политики матерились на публике

Политики такие же люди, как и мы, и тоже могут сорваться и выругаться

Maxim
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
Почему на тебе плохо сидит одежда и как это исправить — отвечает стилист Почему на тебе плохо сидит одежда и как это исправить — отвечает стилист

Как носить главные вещи весны-2020 девушкам с разным телосложением

Cosmopolitan
Anne Berest Anne Berest

Яркая представительница парижской богемы Анна Берест ответила на вопросы ELLE

Elle
Проект сверхтяжелого танка: каким бывает оружие пропаганды Проект сверхтяжелого танка: каким бывает оружие пропаганды

Первая мировая война стала ареной для испытаний различных видов нового оружия

Популярная механика
О дивная новая Тилимилитрямдия! 6 проектов идеального государства О дивная новая Тилимилитрямдия! 6 проектов идеального государства

Плох тот философ, что не предложил своей модели идеального мира

Maxim
Du pain et des jeux! Хлеба и зрелищ! Du pain et des jeux! Хлеба и зрелищ!

Чем хороша безглютеновая диета и почему нельзя отказывать себе в углеводах?

Elle
«Кандидатура от безысходности»: кто будет управлять российским хоккеем «Кандидатура от безысходности»: кто будет управлять российским хоккеем

Новым президентом Континентальной хоккейной лиги стал Алексей Морозов

Forbes
Обещал на руках носить: 7 мужчин, решившие увековечить на своих телах женские имена (и их истории) Обещал на руках носить: 7 мужчин, решившие увековечить на своих телах женские имена (и их истории)

Семеро мужчин рассказывают, как они увековечили на своих телах женские имена

Esquire
Холостое и доступное: что такое охолощенное оружие Холостое и доступное: что такое охолощенное оружие

Настоящее боевое оружие, которое невозможно использовать по прямому назначению

Популярная механика
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
7 продуктов для дома, которые мы используем неправильно 7 продуктов для дома, которые мы используем неправильно

Иногда мы используем знакомые нам продукты не по назначению

Популярная механика
«Дурная кровь» Джона Каррейру: книга о знаменитом стартапе Theranos «Дурная кровь» Джона Каррейру: книга о знаменитом стартапе Theranos

В своей новой книге Джон Каррейру собрал серию расследований о Theranos

Esquire
Безос позавидовал Маску: как богатейший человек планеты потерпел фиаско в Нью-Йорке Безос позавидовал Маску: как богатейший человек планеты потерпел фиаско в Нью-Йорке

Amazon решил добиться льготных условий для строительства новой штаб-квартиры

Forbes
«В НАСА никому нет дела до твоего пола». Как астронавт Анна Фишер стала одной из первых женщин, полетевших в космос «В НАСА никому нет дела до твоего пола». Как астронавт Анна Фишер стала одной из первых женщин, полетевших в космос

Анна Фишер о том, почему ключевые посты в управлении НАСА заняли именно женщины

Forbes
Уже пандемия или еще поборемся? 7 вопросов биологу о коронавирусе COVID-19 Уже пандемия или еще поборемся? 7 вопросов биологу о коронавирусе COVID-19

Молекулярный биолог и научный журналист Ирина Якутенко о коронавирусе COVID-19

СНОБ
Возвращение в Острог. Пытки. Отрывок из книги Возвращение в Острог. Пытки. Отрывок из книги

«Сноб» публикует «Песнь девятнадцатую» — главу, посвященную пыткам

СНОБ
Как выбрать диагональ и разрешение монитора Как выбрать диагональ и разрешение монитора

Как выбрать хороший монитор, на котором не будут видны отдельные пиксели

CHIP
Как создатель Angry Birds планирует воспитать поколение гениев Как создатель Angry Birds планирует воспитать поколение гениев

Программа для детей, которая в буквальном смысле готовит их к полету в космос

РБК
Заразно или нет? Заразно или нет?

Любое общественное место буквально кишит бактериями – это очевидно

Домашний Очаг
Открыть в приложении