Научные программы организаций
Гранты РНФ на реализацию комплексных научных программ организаций

Самый большой российский телескоп нацелился на массивные звезды

Фото взято из открытых источников

Российские астрономы ждали этого больше 10 лет. В Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук (САО РАН), что находится в Нижнем Архызе в Карачаево-Черкесии, наконец-то возобновились плановые наблюдения на Большом азимутальном телескопе (БТА) с самым большим в Евразии шестиметровым зеркалом. Это событие, конечно, не сравнить со взрывом сверхновой, но, учитывая, как нелегко сегодня обновляется инструментальная база российских научных центров, для исследователей очень значимое. Корреспондент «МК» побывала в обсерватории и узнала, как сложно прокладывать путь к звездам.

Большой азимутальный телескоп находится на высоте 2070 м над уровнем моря, для местного климата показательна большая продолжительность ясных дней и ночей. Летом этого года на телескопе установили обновленное шестиметровое зеркало, доставленное зимой с Лыткаринского завода оптического стекла в Подмосковье.

Реанимация

Напомним историю обновления главного зеркала БТА. Первое зеркало работало в обсерватории с 1975 по 1979 год, после чего было заменено на более совершенное, которое простояло до 2017 года. В 2004 году президентом РАН Юрием Осиповым было принято решение о переполировке запасного, то есть первого зеркала БТА. Почему же возникла необходимость реанимировать первое зеркало?

— Отражательный слой алюминия у зеркала должен постоянно обновляться, — поясняет директор САО РАН Валерий ВЛАСЮК. — Старый слой мы для этого смываем и наносим свежий. Но выяснилось, что многократные процедуры на главном зеркале, которое проработало у нас дольше всего, привели к микрошероховатости на его рабочей поверхности, и у нас возникло сомнение, что оно сможет и дальше удовлетворять наши требования. Поэтому были начаты работы по подготовке к переполировке первого зеркала 1975 года выпуска, хранившегося в обсерватории. Надеемся, что зеркало, с которого убрали верхний 8-миллиметровый слой и переполировали, обеспечит снижение рассеяния света в изображениях звезд и галактик. Астрономы смогут благодаря ему получать более четкие изображения небесных тел.

…Мы приехали в обсерваторию незадолго до начала наблюдений, когда большое обновленное зеркало уже находилось в телескопе. Это массивная, 42-тонная стеклянная деталь диаметром более шести метров, имеющая переднюю рабочую поверхность в виде параболоида. Толщина самого стекла — 65 см, в нем много пузырей — таковы уж издержки старой технологии изготовления зеркал телескопов, материалом для которых в 70-х годах XX века служили заготовки из стекла, похожего по своим свойствам на обычное оконное.

Зеркало, хоть и стеклянное, но под собственным весом при изменении угла наклона телескопа и температуры немного деформируется. Для поддержания его формы используются специальные опоры, которые регулируют силу давления и корректируют форму зеркала, чтобы оно не изгибалось во время работы.

Незадолго до «выхода телескопа в небо» его алюминировали, то есть нанесли на его рабочую поверхность тонкий слой алюминия для достижения хороших отражательных характеристик.

Алюминирование, по словам директора, происходило в специальной камере после того, как насосы откачали из нее весь воздух, создав настоящий космический вакуум. Здесь под действием электрического тока с алюминиевых компонентов (спиралей, которые привезли из Германии) испаряли частицы, которые сразу же наносились на поверхность зеркала, создавая слой толщиной в 1 микрон.

Как работает телескоп БТА

Итак, после 10-летнего перерыва БТА снова в работе. С 20 декабря по распоряжению Валерия Власюка начались плановые наблюдения. Астрономы объясняют нам принцип действия телескопа: «Свет от звезды, которую невооруженным глазом видно как слабую точку, падает на поверхность параболического шестиметрового зеркала и, отражаясь от него, собирается в его фокусе на расстоянии 24 метра над поверхностью. На телескопе есть кабина первичного фокуса, где на звезду можно посмотреть глазом и увидеть ее в виде гораздо более яркого пятнышка. Почему так происходит? Потому что площадь зеркала в миллион раз больше площади зрачка нашего глаза, и в фокусе телескопа собирается в миллион раз больше света. Напомним, что главное таинство телескопа — это поверхность зеркала. Она должна быть идеальна, чтобы звезда-точка не размазывалась в виде пятна с «хвостами».

Преимущества

Настоящую мощь телескопа БТА осознаешь, когда оказываешься под его куполом высотой 35 метров, то есть выше 12-этажного дома. Сама 700-тонная конструкция телескопа, напоминающая геодезический теодолит, может двигаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых направлена строго вверх — в зенит.

— Он был первым в своем роде, — поясняет вице-президент РАН, научный руководитель САО РАН Юрий БАЛЕГА. — Все остальные телескопы раньше строились в виде наклоненной трубы, на которой вращался телескоп, а после нас все стали строить новые инструменты именно азимутальными. Приятно осознавать, что мы были первыми в мире с такой конструкцией. БТА считался самым большим оптическим телескопом в мире с 1975 по 1993 год, пока на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях американцы не построили телескоп Кека с зеркалом 10 метров. Но несмотря на то что сегодня БТА уже сместился по размеру зеркала из лидеров в первую двадцатку, мы до сих пор остаемся в ряду очень больших телескопов, а поскольку в Северном полушарии их не так много, то получается, что наш инструмент является пока самым большим телескопом Евразии. Еще одно наше преимущество заключается в том, что мы можем быстро менять навесную аппаратуру, кроме первичного фокуса у БТА есть еще два вторичных, куда также можно загрузить оборудование, настроить на нужный объект и ночью «выйти» в небо.


Фото: академик Юрий Балега рассказывает о принципе работы телескопа. Источник: ИА Научная Россия

Справка. С 2007 года по настоящее время самым большим оптическим телескопом в мире является Большой Канарский телескоп с диаметром зеркала 10,4 м. Однако уже к 2025 году первенство может отобрать европейский, чрезвычайно большой телескоп с 39-метровым зеркалом. Его обещает построить в горах Чили Европейская южная обсерватория. Россия не является членом группы из 15 стран — участниц проекта, а значит, наши ученые, если и будут допущены до работы на этом телескопе, то только в соавторстве с представителями зарубежных стран.

Что наблюдают на БТА

— Мы изучаем на БТА почти все объекты во Вселенной — звезды, галактики, квазары, черные дыры, — все, кроме ближних небесных тел типа планет и Луны, — говорит Юрий Балега. — Они близко расположены, и по ним могут работать маленькие наземные аппараты, а также те, что устанавливаются на спутниках. С помощью же нашего телескопа можно заглянуть на расстояние в 10 миллиардов световых лет и увидеть взрывы сверхновых, понять, как рождалась когда-то наша Вселенная. Удивительно, но химический состав первых миров-галактик очень похож на состав нашей собственной Галактики.

Одним из выдающихся достижений является то, что наш телескоп позволил оценить плотность вещества во Вселенной в близком к нам объеме и оценить массу темной материи на расстоянии 50–100 мегапарсек. Это лучший результат в мире. Получилось, что плотность темной материи значительно больше — в 4 раза по сравнению с видимыми звездами, но природа ее пока неизвестна. Рассматриваются гипотезы о том, что это могут быть тяжелые частицы или нейтрино.

Еще одной интересной задачей, на которую будут нацелены астрономы, станут зкзопланеты — планеты, обращающиеся вокруг других звезд. На сегодняшний день их открыто около 10 тысяч. Открыть еще одну — не так интересно. Цель исследователей — найти среди открытых ту, что очень похожа на нашу Землю.

— Они светят отраженным светом, в сотни миллиардов раз более слабым, чем их звезда, — поясняет Балега. — Мы должны суметь зарегистрировать свет объекта. Как раз к таким задачам сейчас и готовим наш телескоп — будем изучать спектры звезд и экзопланет с помощью нового спектрографа.

Спектрограф

Большой оптический спектрограф для БТА, создаваемый по гранту Российского научного фонда (РНФ), — это прибор, который будет установлен в отдельном помещении под телескопом. Свет в него будет подаваться из фокуса телескопа по оптическому волокну. Этот инструмент нужен ученым для анализа деталей, с ним можно будет отличать спектры звезд с хорошим разрешением и высокой стабильностью.

Система малых телескопов

Грант Российского научного фонда по теме «Эволюция звезд от рождения до появления жизни» был выделен ученым САО РАН в 2014 году. За прошедшие время обсерватория не только построила новый волоконный спектрометр БТА, но и приступила к созданию дополнительных элементов инфраструктуры обсерватории — шести малых оптических телескопов-роботов с полуметровыми зеркалами.

Нам показали первую башню, построенную в полукилометре от БТА в прошлом, 2017 году, обещают к 2019 году построить еще две и т.д. Благодаря этим телескопам БТА сможет получать дополнительную информацию. Вот как пояснил нам это будущее взаимодействие Валерий Власюк:

— Экзопланету трудно открыть и еще труднее ее изучать. Один из методов — отслеживание высокоточного блеска ее звезды. На БТА мы не всегда можем позволить себе это делать, поскольку, во-первых, для этого нужно много времени (а стоимость часа наблюдений на большом телескопе стоит не одну тысячу долларов), во-вторых, наблюдаемые звезды настолько яркие, что слепят «глаз» нашего большого детектора. Но инструменты метрового и полуметрового класса позволяют находить источники, эффективно проводить их фотометрию, а для уточнения характеристик каких-то особо важных объектов — отправлять информацию по компьютерным линиям связи на БТА.

Фото: малый оптический телескоп-робот с полуметровым зеркалом. Источник: Наталья Веденеева / МК

В настоящее время такая работа уже проводится, только информация на Большой азимутальный телескоп пока поступает из метрового рефлектора САО РАН и международной сети оптических телескопов. Большую часть российских полуметровых телескопов для нас построит новосибирское предприятие «Астросиб».

Новые данные, полученные на малых оптических телескопах, также помогут астрономам лучше понять природу звезд путем изучения их гибели по взрывам сверхновых.

— Это критично важно для человечества, — поясняет Власюк. — Дело в том, что в нашей Галактике уже 400 лет не было взрывов сверхновых звезд. По всем требованиям статистики, это может случиться когда угодно и стать неприятностью мирового масштаба. Поэтому интерес к подобным явлениям высок. И при исследовании неба на предмет их обнаружения малые телескопы и БТА также будут дополнять друг друга.

Новый четырехметровый телескоп

Каким бы ценным для астрономов и астрофизиков ни был БТА, они уже задумываются о создании нового, более мощного телескопа, правда, с четырехметровым зеркалом. Как же так, ведь это меньше того, что есть сейчас! Однако нас успокаивают: современные технологии позволяют создать телескоп меньший по диаметру зеркала, но с большим полем зрения. Сегодняшние технологии позволяют создавать более тонкие зеркала — 15–20 см толщиной — из стеклокерамики, без всевозможных включений. Они тоже деформируются, но в десятки тысяч (!) раз меньше, поскольку поддерживаются автоматическими опорами с датчиками, которые лучше предупреждают изменения формы.

Обсуждение строительства телескопа нового класса идет в настоящее время под руководством Российской академии наук. Пока, в кругу специалистов, ученые намерены предложить проект Министерству науки и высшего образования РФ в качестве своего проекта-мегасайнс — установки национального и мирового масштаба для решения принципиально новых фундаментальных и прикладных задач.

— Мы и место для него уже зарезервировали, — говорит Власюк, — хорошую площадку на верхушке холма под названием гора Пастухова, возле телескопа БТА. — Однако не будем против и в случае выбора под четырехметровый телескоп другого места на Северном Кавказе, в Средней Азии или даже за рубежом. Важно, чтобы изготовлен он был в России, чтобы механика и оптика максимально соответствовали современным требованиям. Это тот диаметр, который может быть изготовлен нашей российской оптической промышленностью.

Новый телескоп не заменит шестиметровый БТА, а только частично разгрузит его, взяв на себя часть запросов от ученых. Ведь наблюдательного времени, по словам директора САО, катастрофически не хватает.

В программе ближайших наблюдений БТА — исследование переменных OB-звезд (массивные звезды спектральных классов O и B) и протопланетных туманностей.

Теги: сао
Недавние новости

Возврат к списку