Заметки пулковского астронома о путешествии в Чили, в обсерватории ESO

Наука и жизньНаука

В астрономическом раю

Заметки пулковского астронома о путешествии в Чили, в обсерватории ESO

Кандидат физико-математических наук Кирилл Масленников, Пулковская обсерватория (Санкт-Петербург).

Я — профессиональный астроном-наблюдатель Пулковской обсерватории. За годы работы мне посчастливилось проводить наблюдения на самых разных инструментах, в том числе на крупнейшем в мире на момент его постройки 6-метровом БТА (Большой телескоп азимутальный, Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Северный Кавказ) и крупнейшем в Евразии, тоже на момент постройки, 2,6-метровом зеркальном телескопе имени Г. А. Шайна (ЗТШ, Крымская астрофизическая обсерватория). Я побывал в таких знаменитых своим астроклиматом местах, как обсерватории на плато Майданак (Узбекистан) и в горах Памира на территории Таджикистана: Санглох и Шорбулак. И всё же посещение Серро Параналь и плато Чахнантор стало для меня незабываемым. Я надеюсь передать это впечатление — хотя бы отчасти — читателям. Мне кажется, что многим будет интересно узнать, что собой представляет настоящая современная обсерватория.

Но сначала надо прояснить два вопроса. Первый: что это за организация — ESO, объединяющая европейских астрономов (правда без России, к огромному, как мне кажется, сожалению для обеих сторон)? И второй: почему для наблюдений звёзд, которые ночью видны с любого пригорка, понадобилось строить неописуемо дорогие обсерватории на другом конце земного шара, в Чили? Оба этих вопроса тесно связаны.

Уникальный астроклимат Чили и создание европейской южной обсерватории

К шестидесятым годам прошлого века в астрономии произошла крупнейшая со времён Коперника революция (она и сейчас ещё продолжается). С одной стороны, появилась возможность наблюдать исключительно слабые и далёкие объекты, с другой — к традиционным оптическим волнам добавились инфракрасные и ультрафиолетовые, а за ними уже маячил переход и к другим диапазонам спектра. Астрономия становилась всеволновой. Одновременно стало понятно, что для получения уникальных астрономических данных требуется довольно редкое сочетание географических и климатических факторов. И, как бы ни было это дорого и хлопотно, пришлось искать по всему земному шару редкие места, где:

— пасмурная погода была бы редкостью;

— воздух был бы прозрачным, без аэрозолей, и спокойным, с как можно меньшим уровнем турбулентности;

— содержание водяного пара в атмосфере было бы как можно более низким; это особенно важно для работ в инфракрасной, субмиллиметровой и миллиметровой областях спектра, где атмосферный водяной пар задерживает приходящее из космоса излучение;

— вокруг не было бы источников искусственного освещения — «светового загрязнения».

Сочетание всех этих факторов получило название «астроклимат», а на поиски мест с хорошим астроклиматом стали снаряжать экспедиции, оборудованные специальной измерительной аппаратурой. Большой телескоп — дорогостоящий прибор, и устанавливать его в месте, где он будет использоваться вполсилы, значит просто выбрасывать деньги на ветер.

Выяснилось, что в мире есть особенный регион с необыкновенным астроклиматом: Чилийские Анды в Южной Америке. Чили — полоса тихоокеанского побережья, протянувшаяся примерно на 4500 км с севера на юг и всего на 400 км с востока на запад. Почти на всю эту длину тянется молодая вулканическая цепь, преграждающая путь воздушным массам с Тихого океана. Северная половина Чили едва ли не целиком занята самой высокогорной пустыней мира — Атакамой. Все астроклиматические параметры здесь оказались исключительно благоприятными: фантастическое количество ясных ночей в году (лишь около 10% ночного времени непригодно для наблюдений); очень высокая оптическая прозрачность воздуха и полное отсутствие «светового загрязнения» (в Атакаме нет крупных населённых пунктов); невероятно спокойная атмосфера (типичный размер «диска дрожания», то есть угловой размер пятна, до которого размывает точечное изображение звезды атмосферная турбулентность, обычно составляет здесь менее одной секунды дуги — втрое-вчетверо меньше, чем в среднестатистических условиях), и, наконец, экстремально низкая влажность воздуха (всего 0,1—0,2 мм осаждённой воды в воздушном столбе против среднестатистических нескольких десятков миллиметров).

В результате астрономы устремились в Чили, где экспедициями из стран Нового и Старого Света было намечено несколько мест для строительства обсерваторий. Но современная крупная обсерватория, расположенная в удалённой, пустынной и часто труднодоступной местности, просто по объёму строительных работ и сопутствующей инфраструктуры — весьма дорогостоящий объект. А если добавить к этим расходам стоимость того, ради чего обсерватория и строится, — гигантских астрономических инструментов, то получившиеся суммы достигают миллиардов долларов. Ни одна страна Европы такого позволить себе не могла и не может. Так появилась идея Европейской южной обсерватории (European South Observatory, ESO): организации, которая могла бы аккумулировать средства заинтересованных европейских стран для строительства обсерваторий на «обетованной земле» астрономов.

Эта идея себя оправдала. В 1962 году Декларацию о создании ESO подписали представители пяти стран; сейчас в ней шестнадцать членов. За пятьдесят шесть лет ESO открыла в Чили три обсерватории, ставшие ведущими исследовательскими центрами мира, и сейчас строит четвёртую, где через шесть лет должен появиться самый большой в истории оптический телескоп.

Стоит заметить, что ESO уделяет большое внимание ознакомлению общественности с результатами своей работы. Такая научно-просветительская деятельность называется по-английски «public outreach activities» — точного русского эквивалента этого понятия, по-видимому, не существует, и не случайно. В наших научных институтах не принято регулярно докладывать широкой публике о ходе исследований, а академическому начальству, конечно, демонстрируют «товар лицом». А на Западе это обычная практика, во всяком случае, в области астрономии и космических исследований. Еженедельные пресс-релизы выпускают и Космический телескоп Хаббла, и Европейское космическое агентство. Существование такой «пропагандистской» системы важно потому, что все эти крупнейшие научные институты существуют на деньги налогоплательщиков, и чтобы средства на сверхзатратные научные проекты продолжали выделяться, исследователям приходится всячески «рекламировать» свои достижения.

Сайт ESO в интернете (www.eso.org) очень импозантный, и при этом ведётся чуть ли не на тридцати языках. Стараниями автора этой статьи уже семь лет существует русская версия сайта ESO (https://www.eso. org/public/russia). ESO не без оснований позиционирует себя как один из мировых астрономических центров, чтобы переводить на все эти языки еженедельно выходящие пресс-релизы, рассказывающие о последних достижениях и новостях ESO, существует команда добровольцев под названием ESO Network — ESON. В качестве члена ESON я и получил приглашение посетить обсерватории ESO.

Обсерватория Ла Силья

И вот наступил волнующий момент, когда я заметил на далёкой вершине белые купола телескопов. Привет, Ла Силья! Эта гора в 150 км от города Ла Серена стала первой точкой, выбранной в шестидесятых годах экспедициями европейских астрономов для размещения телескопов ESO. Когда мы подъехали ближе, увидели на соседней вершине Лас Кампанас башни другой крупнейшей обсерватории — Института Карнеги (США). Там работают два телескопа с главным зеркалом диаметром 6,5 м и начато строительство гигантского инструмента с апертурой 25 м, который в следующем десятилетии, видимо, будет третьим по величине в мире (после E-ELT и Тридцатиметрового телескопа).

Панорама обсерватории Ла Силья.

Выглядит Ла Силья вполне традиционно: целое семейство башен разных размеров и форм. «Главный калибр» обсерватории — телескоп с главным зеркалом диаметром 3,6 м — по меркам прошлого века довольно крупный, но по нынешним стандартам относящийся скорее к средним. И всё же на Ла Силья есть два легендарных инструмента, о которых стоит рассказать.

Один из них — знаменитый NTT, Телескоп новых технологий, который появился здесь в марте 1989 года. Размером он воображения не поражает (главное зеркало у него тоже 3,6 м в диаметре), но именно на нём в начале 1990-х был опробован целый ряд революционных находок в телескопостроении. Он смонтирован по альтазимутальному принципу, то есть его можно поворачивать как по высоте, так и по азимуту (хотя в этом пионером был наш 6-метровый БТА). Но помещён он не в обычную башню с вращающимся куполом, а в подвижный прямоугольный павильон, составляющий одно целое с телескопом и вращающийся вместе с ним. Благодаря этому исчезло подкупольное пространство, а вместе с ним и вечная забота астрономов об уменьшении в нём турбулентных потоков воздуха, снижающих качество изображений. Для небольшого оставшегося пространства внутри павильона оказалось возможным рассчитать систему вентиляции, при которой турбулентность практически исчезла. Главное зеркало телескопа отличается от обычных массивных зеркал-гигантов своей толщиной: всего 24 см, в 15 раз меньше диаметра! Это не только сделало телескоп гораздо более лёгким, но, главное, позволило впервые в астрономии реализовать принцип активной оптики. С тыльной стороны в толщу зеркала вмонтировано 75 электромеханических микроприводов — «актюаторов», при помощи которых можно в микроскопических масштабах изменять кривизну поверхности зеркала. Таким способом удаётся постоянно компенсировать искажения формы поверхности зеркала, вызываемые сравнительно медленно меняющимися факторами: температурными деформациями, прогибами из-за переменной ориентации силы тяжести при различных положениях зеркала и т. д. А это заметно повышает качество изображения, даваемого телескопом. Сейчас системы активной оптики и гибкие тонкие зеркала используются практически во всех крупных телескопах.

Главный телескоп обсерватории Ла Силья, диаметр главного зеркала 3,6 м.

Если NTT — это, скорее, памятник истории, хотя наблюдения на нём продолжаются, то второе «чудо света» на Ла Силья, спектрограф HARPS, относится к числу самых знаменитых действующих астрономических инструментов в мире. Его называют «охотником за планетами». Он абсолютный рекордсмен по числу экзопланет, открытых методом лучевых скоростей, и по точности измерения скорости. Идея метода проста: если у звезды есть планета, то, обращаясь по своей орбите, она притягивает к себе звезду, отчего звезда смещается — ненамного, конечно, так как её масса гораздо больше массы планеты. Заметить эти смещения непосредственно, по смещению координат звезды, практически невозможно — так они малы. Но доплеровские смещения линий в спектре звезды — в красную сторону, когда планета «оттягивает» звезду от нас, или в голубую, когда тянет её в нашем направлении, — оказывается, заметны! Вот здесь и проявляются великолепные параметры этого спектрографа — он способен регистрировать скорость движения звезды в 0,5—1,0 м/с, что соответствует, например, скорости, с какой ползает по полу годовалый младенец. Такая фантастическая точность достигается целым рядом специальных технических ухищрений, самые простые из которых — помещение спектрографа в вакуумную камеру и глубокое охлаждение светочувствительных элементов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Первенцы Вселенной Первенцы Вселенной

Какими были древнейшие звезды, появившиеся после Большого взрыва

Наука
Воин света Воин света

Риналь Мухаметов — о русском фэнтези, любви к моде и торжестве добра

Vogue
Минный пол Минный пол

20 вещей, которых мы боимся в женщинах

Maxim
Гид по выбору морозильной камеры для дома Гид по выбору морозильной камеры для дома

Как выбрать морозильную камеру для дома и дачи

CHIP
Вы уволены! Вы уволены!

Потеря работы сильно бьет не только по кошельку, но и по самооценке

Лиза
«Женщину нельзя заставить в течение пяти часов молчать». Почему шахматные турниры до сих пор делятся по гендерному принципу «Женщину нельзя заставить в течение пяти часов молчать». Почему шахматные турниры до сих пор делятся по гендерному принципу

Почему до сих пор существуют женские и мужские шахматные турниры

Forbes
8 коварных ошибок, которые все допускают в ванной (мы тоже раньше так делали) 8 коварных ошибок, которые все допускают в ванной (мы тоже раньше так делали)

Проверь, не допускаешь ли ошибки в ванной, которые могут навредить здоровью

Playboy
Друг Бориса Джонсона: Reuters узнал о роли экс-соратника Ходорковского в попытке отстранить Мэй Друг Бориса Джонсона: Reuters узнал о роли экс-соратника Ходорковского в попытке отстранить Мэй

Бывший акционер ЮКОСа Александр Темерко влиятельная фигура в британской политике

Forbes
Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете

Муж погибшей на Аляске Вероники Никоновой рассказал, почему не смог спасти ее

Cosmopolitan
Как начать встречаться с бывшей друга и не прослыть негодяем: 5 главных советов Как начать встречаться с бывшей друга и не прослыть негодяем: 5 главных советов

Что делать, если у тебя серьезные чувства к бывшей твоего друга

Playboy
По правилам (и без) По правилам (и без)

Эмили Нагоски составила новый кодекс нашей интимной жизни

Cosmopolitan
Нет времени на тренажерку? 3 очень короткие, но эффективные тренировки для дома Нет времени на тренажерку? 3 очень короткие, но эффективные тренировки для дома

Минимум времени — максимум результата от тренировки

Playboy
«Оленья кожа» — французский фильм о мужчине, влюбленном в свою кожаную куртку. Мы поговорили с исполнителем главной роли Жаном Дюжарденом «Оленья кожа» — французский фильм о мужчине, влюбленном в свою кожаную куртку. Мы поговорили с исполнителем главной роли Жаном Дюжарденом

Абсурдистская комедия о мужчине, который впадает в зависимость от куртки-убийцы

Esquire
Лекарство от всех болезней или гибель цивилизации: чем обернется для человечества новый виток развития искусственного интеллекта Лекарство от всех болезней или гибель цивилизации: чем обернется для человечества новый виток развития искусственного интеллекта

Как искусственный интеллект изменит мир в ближайшем будущем

Forbes
«Это дает возможность разрушить олигархическую систему»: последствия выборов в Раду для украинской экономики «Это дает возможность разрушить олигархическую систему»: последствия выборов в Раду для украинской экономики

Как новая конфигурация в Верховной раде повлияет на украинскую экономику

Forbes
Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море

В Баренцевом море в результате пожара погибли 14 подводников

Forbes
Картина маслом Картина маслом

Наталья Маслова полностью изменила облик квартиры на Таганке

AD
Наши недостатки помогают нам жить в гармонии с миром и собой Наши недостатки помогают нам жить в гармонии с миром и собой

Признание того, что мы не идеальны, дает нам смелость быть собой

Psychologies
Хак ю Хак ю

Вадим Федотов требует крови светских москвичей

Tatler
Неловкие ситуации, которые укрепляют отношения Неловкие ситуации, которые укрепляют отношения

Бывает так, что неловкие ситуации только служат на пользу союзу

Psychologies
«Я страдал, а теперь эйфория»: участники рынка увидели сигналы в размещении «Газпрома» «Я страдал, а теперь эйфория»: участники рынка увидели сигналы в размещении «Газпрома»

Участники рынка остались довольны размещением акций «Газпрома»

Forbes
Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке

В ресторане «Кококо» прошел специальный ужин с участием Хорхе Вайехо

РБК
«Нет никакой статистики о том, что женщины менее умные». Почему женщины редко становятся гендиректорами и президентами «Нет никакой статистики о том, что женщины менее умные». Почему женщины редко становятся гендиректорами и президентами

Как говорить с мужчинами о гендерном неравенстве в бизнесе и политике

Forbes
Почему важно делиться с партнером чувствами и когда этого делать не стоит Почему важно делиться с партнером чувствами и когда этого делать не стоит

Люди, которые привыкли все замалчивать, получают лишь иллюзию спокойной жизни

Psychologies
#инструктаж: как избавиться от сосудистой сетки на лице и теле #инструктаж: как избавиться от сосудистой сетки на лице и теле

Что такое купероз, чем может быть опасна сосудистая сетка и как ее победить

РБК
«Давай, до свидания!» Что сейчас делают артисты, покинувшие лейблы «Давай, до свидания!» Что сейчас делают артисты, покинувшие лейблы

Как Егор Крид попрощался с Black Star, а Скриптонит покинул Gazgolder

Cosmopolitan
5 вопросов об искусстве (и не только): отвечают художник Павел Пепперштейн и философ, бизнесмен Дмитрий Волков 5 вопросов об искусстве (и не только): отвечают художник Павел Пепперштейн и философ, бизнесмен Дмитрий Волков

Павел Пепперштейн и Дмитрий Волков отвечают на анкету Esquire

Esquire
Без бокала нет скандала: дикие вещи, которые творят нетрезвые звезды Без бокала нет скандала: дикие вещи, которые творят нетрезвые звезды

В этой подборке вспоминаем дикие фейлы знаменитостей подшофе

Cosmopolitan
Вкручиваем по полной: рейтинг сетевых шуруповертов 2019 Вкручиваем по полной: рейтинг сетевых шуруповертов 2019

Если вы используете шуруповерт там, где есть 220 В, стоит купить сетевую модель

CHIP
То, чего нельзя вообразить То, чего нельзя вообразить

Живем мы именно в пространстве и времени. Но что это значит на самом деле?

Наука и жизнь
Открыть в приложении