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

Пот, кровь, слёзы и крест Пот, кровь, слёзы и крест

В конце XI века десятки тысяч людей отправились освобождать Иерусалим

Дилетант
Тонуть по приказу: как топят корабли в военных целях Тонуть по приказу: как топят корабли в военных целях

Методика затопления кораблей в военных целях известна с античных времен

Популярная механика
Восток и его обитатели Восток и его обитатели

В озере Восток под ледовым щитом Антарктиды есть жизнь

Популярная механика
Клим Шипенко: Я режиссер, а не активист Клим Шипенко: Я режиссер, а не активист

Создатель «Холопа» и «Текста» о том, что история важнее политики и даже юмора

Русский репортер
Рейтинг брендов Рейтинг брендов

Бренды, которые стали заметны на рынке за год

Forbes
Медвежья услуга: пять главных ошибок богатейших филантропов Медвежья услуга: пять главных ошибок богатейших филантропов

Отсутствие стратегии, безответственность и другие ошибки крупных благотворителей

Forbes
Тайные мысли: почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть Тайные мысли: почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть

Зависть, злость и другие тайные мысли всегда оставляют свой след

Psychologies
Вирус дал осложнения Вирус дал осложнения

Негативные последствия для производителей сырья набирают обороты

Эксперт
Письмо к съезду: хотел, как лучше Письмо к съезду: хотел, как лучше

Ленин предлагал некоторые меры для предупреждения раскола в партии

Дилетант
10 необычных образцов оружия 10 необычных образцов оружия

Эти оружейные образцы с первого взгляда способны вызвать немалое удивление

Популярная механика
Как научиться петь: упражнения и хитрости для любого голоса Как научиться петь: упражнения и хитрости для любого голоса

Как научиться петь и не потерять при этом голос?

Maxim
Записки политолога Записки политолога

Мы рискуем опоздать с любыми мерами по спасению системы

Эксперт
Бои без правил Бои без правил

В чем причина вражды между мамой и женой одного и того же мужчины?

Добрые советы
Лукавое равноправие: что не так с отношением к женщинам в российском бизнесе Лукавое равноправие: что не так с отношением к женщинам в российском бизнесе

Первая в истории объективная оценка гендерного равенства в российском бизнесе

Forbes
Горячий, бесплатный, чей? Горячий, бесплатный, чей?

Во что обойдутся бесплатные школьные обеды

Огонёк
Семь смертных страхов Семь смертных страхов

Людей XXI века все сильнее пугают происходящие в мире перемены

GQ
Четыре жены-подростка и 12 детей: чего еще мы не знали о Чарли Чаплине Четыре жены-подростка и 12 детей: чего еще мы не знали о Чарли Чаплине

Чего же мы не знаем о комике Чарли Чаплине?

Cosmopolitan
Охотники и собиратели Охотники и собиратели

Если духи покупают за миллион долларов, значит, это кому-нибудь нужно?

Glamour
Депиляция в домашних условиях: главные правила и советы Депиляция в домашних условиях: главные правила и советы

Как сделать депиляцию в домашних условиях с минимумом болезненных ощущений

Cosmopolitan
Слова паразитов: как рос и хорошел молодежный жаргон последние 60 лет Слова паразитов: как рос и хорошел молодежный жаргон последние 60 лет

Метаморфозы молодежного сленга за последние полвека

Maxim
Лучше черной пятницы. Как за 100 евро купить оригиналы картин самых модных и дорогих художников Лучше черной пятницы. Как за 100 евро купить оригиналы картин самых модных и дорогих художников

Не обязательно платить тысячи, а то и сотни тысяч долларов за искусство

Forbes
Одна вокруг света. Турецкий каучсерфинг и дорога через снежный перевал Одна вокруг света. Турецкий каучсерфинг и дорога через снежный перевал

Самый высокий перевал в Ливане,болезнь и переправа в Турцию на грузовом корабле

Forbes
Миф о красоте Миф о красоте

Кому идет бьюти-безумие и кто решает, удачный ли у вас макияж

Домашний Очаг
Сокровенные лики Сокровенные лики

В Успенском соборе Кремля нашли уникальные фрески

Огонёк
Что такое граверы, и какой из них лучше выбрать? Что такое граверы, и какой из них лучше выбрать?

В каких сферах может пригодиться гравер и как его выбрать?

CHIP
Отправляйтесь в Доху как можно скорее Отправляйтесь в Доху как можно скорее

Рассказываем, что посмотреть в столице Катара

GQ
Как зайти в биос на ноутбуке HP? Как зайти в биос на ноутбуке HP?

Каждый уважающий себя пользователь должен уметь заходить в БИОС

CHIP
Что творится в голове у террориста: планы смертника на рай Что творится в голове у террориста: планы смертника на рай

Что таит в себе личность террориста-смертника

Популярная механика
Первое синтетическое лекарство: как изобрели аспирин Первое синтетическое лекарство: как изобрели аспирин

В век промышленной революции ивовая кора от головной боли выглядело несолидно

Популярная механика
Как и зачем восстанавливать сломанные отношения Как и зачем восстанавливать сломанные отношения

Рассказываем, как восстанавливать отношения, не забывая о собственных интересах

РБК
Открыть в приложении