Чем славен радиотелескоп Аресибо

N+1Наука

Великое ухо

Александр Войтюк

История обсерватории началась в 1958 году, когда физик и астроном Уильям Эдвин Гордон (William Edwin Gordon) из Корнеллского университета — потом его будут звать «отцом Аресибо» — показал возможность исследования ионосферы Земли при помощи метода, основанного на некогерентном (томпсоновском) рассеянии радиоволн на свободных электронах. Метод позволял определять плотность и температуру плазмы и другие свойства ионосферы до очень больших высот. На тот момент верхние слои атмосферы Земли сильно интересовали ученых как с точки зрения развития радиосвязи, так и для разработки средств защиты от баллистических ракет.

К концу года проект был разработан, подписан контракт на создание параболической неподвижной антенны диаметром 305 метров. Ее решили разместить в карстовой воронке неподалеку от города Аресибо в Пуэрто-Рико. В фокусе антенны должна была стоять 133-метровая центральная башня для установки оборудования.

В ходе дальнейших обсуждений проект претерпел изменения: параболический отражатель стал сферическим, а вместо центральной башни было решено подвесить над отражателем при помощи металлических тросов тороидальную конструкцию из ферм, а сами тросы закрепить на бетонных опорах. К тору снизу крепилась азимутальная ферма в виде арки. Это позволило расширить возможности обсерватории — она стала пригодна не только для исследования ионосферы, но и проведения радиоастрономических наблюдений.

Стройка заняла три года, 1 ноября 1963 года обсерваторию официально открыли. Тогда телескоп выглядел не так, как сейчас: поверхность главного отражателя представляла собой сетку из оцинкованной стальной проволоки. Это не позволяло обсерватории работать на частотах выше 600 мегагерц. Знакомый нам вид Аресибо приобрел через десять лет, когда сетку заменили на 38 788 алюминиевых панелей — это увеличило максимальную рабочую частоту до трех гигагерц. Тогда же телескоп получил мощный передатчик для проведения радиолокационных исследований.

Вторая модернизация телескопа, начатая в 1992 году и длившаяся пять лет, дала обсерватории новую систему отражателей григорианского типа, еще более мощный передатчик и заземляющий экран из стальной проволоки по периметру антенны. В итоге астрономы получили уникальный инструмент, который сочетал в себе самую мощную радарную систему в мире и радиотелескоп, бывший до 2016 года самым крупным в мире радиотелескопом с заполненной апертурой.

За 57 лет своей жизни Аресибо стал мировой знаменитостью. Его данные анализировала героиня фильма «Контакт», на его отражателе победил в своего противника Джеймс Бонд из «Золотого глаза». В Аресибо следы маленьких зеленых человечков искал Фокс Малдер из сериала «Секретные материалы», а младшие современники обсерватории знакомы с ней по игре Battlefield 4 (на одной из мультиплеерных карт которого воспроизведен Аресибо, хотя само действие якобы происходит в Китае) или Civilization, где та считается одним из «чудес света».

Однако главная ценность телескопа заключается в огромном количестве научных открытий, сделанных на основе полученных им данных.

Планеты, кометы, астероиды

Благодаря тому, что Аресибо мог как принимать, так и передавать радиосигналы, астрономы получили возможность проводить радиолокационные исследования планет и малых тел Солнечной системы вплоть до орбиты Сатурна. С помощью телескопа были построены карты поверхности Венеры, найден лед на дне ударных кратеров на полюсах Меркурия, не обнаружены залежи льда в районе южного полюса Луны, уточнен период вращения Меркурия вокруг своей оси. Помимо этого, Аресибо проводил радиолокационные наблюдения за поверхностью Марса, крупными спутниками Юпитера и кольцами Сатурна.

Но главное, чем запомнилась обсерватория в роли планетарного радара, стало исследование сближающихся с Землей астероидов и комет.

Только за 2020 год при помощи Аресибо и других наземных радиотелескопов удалось пронаблюдать 57 астероидов — 15 из них считаются потенциально опасными для нашей планеты. Данные наблюдений позволили не только определить размеры тел и характеристики их поверхностей, но и расширить наши представления о «зоопарке» малых тел Солнечной системы: некоторые объекты были двойными системами или обладали спутниками, другие были вытянутыми или демонстрировали причудливые формы. В начале 2000-х годов наблюдения за астероидом 2005 PH5 впервые продемонстрировали на практике YORP-эффект, заключающийся в увеличении скорости вращения астероида ассиметричной формы за счет неравномерного теплового излучения с его поверхности.

Слушая Вселенную

В ноябре 1968 году наблюдения, проведенные на Аресибо, смогли показать, что источником радиоимпульсов, исходивших из области вблизи Крабовидной туманности, является пульсар, расположенный в центре остатка сверхновой, а также помогли определить период вращения этой нейтронной звезды — 33 миллисекунды.

В 1974 году астрономы Рассел Халс (Russell Hulse) и Джозеф Тейлор (Joseph Taylor), опираясь на данные Аресибо, открыли двойной пульсар PSR B1913+16, у которого было обнаружено сокращение орбитального периода, предсказанное Общей теории относительности Эйнштейна. За это открытие ученые получили в 1993 году Нобелевскую премию по физике.

Через 8 лет телескоп нашел первый в истории миллисекундный пульсар PSR B1937+21, а в 2017 году помог открыть два необычных пульсара, которые временно прекращали генерировать радиоизлучение. В 2018 году астрономы смогли перевести в звук данные радионаблюдений Аресибо за пульсаром PSR B1957+20 (также известным, как «Черная вдова»), который разрушает коричневого карлика, вместе с которым вращается вокруг общего центра масс.

Помимо пульсаров, телескоп исследовал и другие объекты глубокого космоса, в частности открыл первый гидроксильный мегамазер в галактике со вспышкой звездообразования Arp 220, регистрировал радиоизлучение от коричневых карликов, исследовал межзвездную среду Млечного Пути и природу крупномасштабной структуры Вселенной. Кроме того, Аресибо участвовал в проекте «Радиоастрон» и помог обнаружить аномальную яркость далекого квазара 3C 273, которая в несколько десятков раз превышает теоретически допустимую.

Еще один крайне важный для науки результат, достигнутый благодаря Аресибо, связан с загадкой быстрых радиовсплесков. В 2012 году телескоп обнаружил радиовсплеск FRB 21102 в созвездии Возничего, что подтвердило внегалактическое происхождение подобных явлений. Дальнейшие наблюдения за источником сделали FRB 121102 первым известным источником повторяющихся быстрых радиовсплесков.

И говоря с ней

Большую роль в известности телескопа сыграло его участие в поисках внеземной жизни. Как это порой бывает в науке, началось все со случайностей. В январе 1990 года на Аресибо начались ремонтные работы, связанные с инцидентом на радиотелескопе Грин-Бэнк в штате Западная Виргиния. Благодаря этому польскому астроному Александру Вольщану (Aleksander Wolszczan) удалось получить большой запас наблюдательного времени на поиски миллисекундных пульсаров. 9 февраля 1990 года он обнаружил пульсар PSR B1257+12, а затем, проанализировав данные, заметил изменение частоты прихода радиоимпульсов от нейтронной звезды.

В 1992 году Вольщан и его коллега из Канады Дейл Фрейл (Dale Frail) опубликовали статью, в которой объяснили странное поведение пульсара наличием на его орбите двух экзопланет в несколько раз массивнее Земли. Чуть позже астрономы нашли в этой системе третью планету. Сам пульсар получил прозвище «Лич», а планеты обзавелись именами «Драугр», «Полтергейст» и «Фобетор». Они стали первыми в истории человечества экзопланетами — прежде о том, что вокруг других звезд могут обращаться планеты, мы лишь предполагали. После открытия Вольщана множественность миров планетарного масштаба во Вселенной стала экспериментально подтвержденной истиной.

16 ноября 1974 года Аресибо на три минуты стал «голосом Земли» в прямом смысле слова, послав в направлении шарового звездного скопления М13 в созвездии Геркулеса радиосигнал. «Послание Аресибо» составил Фрэнк Дрейк (Frank Drake), которому помогали Карл Саган (Carl Sagan) и другие астрономы. Оно состояло из 1679 двоичных знаков и содержало информацию о человеке, числах от 1 до 10, атомных числах основных химических элементов, Солнечной системе, структуре ДНК и самом телескопе. Сигнал летит к скоплению уже 46 лет, и доберется до цели где-то через 25 тысяч лет.

После отправки сигнала Аресибо начал заниматься поисками сигналов от внеземной жизни по широко известной программе SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence), поставляя данные для обработки в рамках проекта распределенных вычислений SETI@home. Помимо этого, данные телескопа используются в проектах Astropulse и Einstein@Home для поисков пульсаров и первичных черных дыр.

Несмотря на грусть и разочарование, многие астрономы отмечают, что снос телескопа не означает, что научных открытий он больше не совершит — необработанных данных наблюдений по-прежнему немало. Объявление о закрытии обсерватории опечалило не только ученых: в твиттере появился хэштег #WhatAreciboMeansToMe, где самые разные люди, работавшие на телескопе или посещавшие его, описывают свои впечатления от него.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

В средневековом европейском борделе похоронили трехмесячного мальчика В средневековом европейском борделе похоронили трехмесячного мальчика

Ученые описали захоронение младенца в средневековом борделе Бельгии

N+1
Периодическую часть спектра быстрого радиовсплеска объяснили дифракционным линзированием Периодическую часть спектра быстрого радиовсплеска объяснили дифракционным линзированием

В роли линзы могло выступать облако плазмы или небольшой массивный объект

N+1
Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом

Подростки, которые ложатся спать раньше, как правило, обладают более острым умом

Inc.
Не отнять, а стимулировать: зачем экономисты предложили повышать налоги в кризис Не отнять, а стимулировать: зачем экономисты предложили повышать налоги в кризис

Как повышение налогов может помочь экономике на этапе ее выхода из кризиса

Forbes
История человеческого тела История человеческого тела

Эволюция, здоровье и болезни

kiozk originals
Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре

Вы встречали кого-то, кто выполняет всё, что обещал сделать за день?

VC.RU
Как победить лень: 15 эффективных способов встать, наконец, с дивана Как победить лень: 15 эффективных способов встать, наконец, с дивана

Как избавиться от лени и стать продуктивным человеком?

Playboy
9 актеров, которые оказались слишком мускулистыми для своих ролей 9 актеров, которые оказались слишком мускулистыми для своих ролей

Во многих фильмах актеры явно перестарались с физической формой

Maxim
Что известные автомобильные бренды выпускали во время Второй мировой Что известные автомобильные бренды выпускали во время Второй мировой

Вспомнили типичную для 40-х годов XX века продукцию автомобильных брендов

Maxim
Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей

Экскурс в историю двигателестроения

Популярная механика
6 историй о возникновении популярных знаков и символов 6 историй о возникновении популярных знаков и символов

Почему эти знаки значат то, что значат?

Maxim
Отбелила кожу, убрала живот: как выглядела Ким Кардашьян до пластики Отбелила кожу, убрала живот: как выглядела Ким Кардашьян до пластики

Рассказываем о пластических операциях Ким Кардашьян

Cosmopolitan
Последние модели известных марок: как умирали ЗИЛ и Hudson Последние модели известных марок: как умирали ЗИЛ и Hudson

Какая машина последней сошла с конвейера «Хадсона», «Релианта», обычного ЗИЛа?

Популярная механика
Как распознать киберпреступников в «черную пятницу» Как распознать киберпреступников в «черную пятницу»

Эксперт рассказывает, как распознать киберпреступников в дни распродаж

СНОБ
Расизм в науке Расизм в науке

Книга «Превосходство» прослеживает пусть истории науки о расах

kiozk originals
Вишенка на не очень вкусном торте: зачем «Сбер» купил Rambler Group Вишенка на не очень вкусном торте: зачем «Сбер» купил Rambler Group

«Сбер» купил Rambler ради онлайн-видео сервиса Okko

Forbes
«Почему я плету индейские мандалы» «Почему я плету индейские мандалы»

Это древнее рукоделие помогло нашей героине пережить большое горе

Psychologies
«Александра Трусова. Девочка, победившая гравитацию» – книга о феномене фигурного катания «Александра Трусова. Девочка, победившая гравитацию» – книга о феномене фигурного катания

Книга про падения, четверные прыжки и встречу с Ириной Родниной

GQ
Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука

Как сериал «Псих» препарирует россиян поколения X

Forbes
Какие американские президенты были в хороших отношениях с Россией и чем это закончилось Какие американские президенты были в хороших отношениях с Россией и чем это закончилось

Мир и дружба до появления жвачки

Maxim
Поимка «тихого убийцы» Поимка «тихого убийцы»

Нобелевская премия 2020 года присуждена за открытие вируса гепатита C

Наука и жизнь
«Буханка», Land Cruiser и другие: 5 моделей-долгожителей в России «Буханка», Land Cruiser и другие: 5 моделей-долгожителей в России

Несколько культовых автомобилей выпускают на протяжении десятилетий

РБК
Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России

О борьбе за бриллианты отечественного производства

РБК
Фильм «Еще по одной» – страшно увлекательная ода алкоголизму с Мадсом Миккельсеном Фильм «Еще по одной» – страшно увлекательная ода алкоголизму с Мадсом Миккельсеном

Мрачноватый юмор и фирменный датский пессимизм в фильме «Еще по одной»

GQ
Русские сезоны. Часть 1 Русские сезоны. Часть 1

Как покоряли мир отечественные танцовщики, художники и музыканты

Культура.РФ
Откуда у Земли берутся мини-луны и что нам о них известно: новые факты Откуда у Земли берутся мини-луны и что нам о них известно: новые факты

«Космические скитальцы» — что это такое?

Популярная механика
«Парень он, конечно, неплохой…» Что не так с Льюисом Хэмилтоном и его чемпионскими титулами «Парень он, конечно, неплохой…» Что не так с Льюисом Хэмилтоном и его чемпионскими титулами

Размышления о Льюисе Хэмилтоне — чемпионе-рекордсмене «Формулы-1»

Maxim
Как снизить вредное воздействие алкоголя на организм Как снизить вредное воздействие алкоголя на организм

Перестаньте выпивать за несколько часов до сна

GQ
Пластичность мозга Пластичность мозга

Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции мозга

kiozk originals
Быт с привилегиями: чем «Городок чекистов» в Екатеринбурге отличался от других советских районов Быт с привилегиями: чем «Городок чекистов» в Екатеринбурге отличался от других советских районов

История и современность района Екатеринбурга, известного как «Городок чекистов»

VC.RU
Открыть в приложении