Тепло холодного космоса

Подобно настоящим морским волкам, свысока поглядывающим на «сухопутных крыс», астрономы, участвующие во внеатмосферных проектах, порой жалеют своих земных коллег, вынужденных наблюдать и познавать Вселенную с поверхности Земли.

Подобно настоящим морским волкам, свысока поглядывающим на «сухопутных крыс», астрономы, участвующие во внеатмосферных проектах, порой жалеют своих земных коллег, вынужденных наблюдать и познавать Вселенную с поверхности Земли. Да оно и понятно: научные открытия космических аппаратов с телескопами, спектрометрами и прочими астрономическими приборами на борту не сходят со страниц не только солидных научных журналов, но и обычной прессы. Телескоп Hubble, космическая обсерватория Chandra… Благодаря им мы увидели космос совсем другим.
Не один астроном поминал недобрым словом атмосферу нашей планеты, ведь полный спектр космического электромагнитного излучения доходит до поверхности Земли в весьма урезанном виде. Видимый свет, коротковолновое инфракрасное излучение и окно для радиоволн — вот, пожалуй, и все. «За бортом» остается ультрафиолетовое, бо,льшая часть инфракрасного, рентгеновское и гамма-излучение, каждое из которых несет важную информацию о космосе.
Однако, несмотря на прогресс внеатмосферных астрономических исследований, ученые из наземных обсерваторий не опустили руки. Пусть нам недоступен весь спектр, но давайте же попробуем выжать максимум из того, что все-таки доходит до нас! — говорят они. Наглядным подтверждением этому лозунгу стало завершение несколько лет назад международного проекта по строительству инфракрасной обсерватории Gemini (www.gemini.edu), само наименование которой (по латыни — Близнецы) говорит о двух составляющих ее больших телескопах. Один из них — Gemini North — находится на горе Мауна-Кеа на Гавайях, второй — Gemini South — в центральной части чилийских Анд. Расположенные в разных полушариях, телескопы-близнецы позволяют наблюдать за всем небесным сводом, минимизируя тем самым вероятность того, что какое-либо редкое астрономическое явление (например, мощный выброс вещества в двойной системе черных дыр) будет недоступно для наблюдения. Удаленность от крупных населенных пунктов, чистый воздух и приличная высота (4212 и 2737 метров) над уровнем моря способствуют получению более четкого изображения.
Но не только удачное расположение обеспечивает качественную работу телескопов. Создание и функционирование таких сложных астрономических приборов было бы невозможно без применения высоких технологий.
Главные зеркала телескопов, имеющие диаметр 8,1 метра, собирают столько света, сколько 2,5 миллиона человеческих глаз. Толщина зеркал необычайно мала для подобных телескопов и составляет всего 20 сантиметров. Под действием гравитации, неравномерного распределения температуры, вибрации и прочих факторов поверхность зеркала слегка деформируется и оптический фокус смещается. Для сохранения правильной формы зеркала применяется система активной оптики. В режиме реального времени проводится компьютерный анализ деформаций, после чего 120 активаторов, разбросанных по всей поверхности зеркала, получают команду ослабить или усилить нажим на него. Каждую секунду происходит около ста подстроек, что не позволяет деформациям достичь сколько-нибудь серьезных значений. При этом отклонение главного зеркала от правильной формы не превышает величину, в десять тысяч раз меньшую толщины волоса человека.
Главным технологическим новшеством, существенно поднявшим разрешение телескопов Gemini, стала впервые примененная система адаптивной оптики. Она анализирует дрожание изображения, вызванное влиянием атмосферной турбулентности, и, подстраивая систему вторичных зеркал телескопа, добивается неизменности положений объектов на входе считывающей системы. Все эти ухищрения позволили достигнуть феноменальной разрешающей способности телескопов, которая в два-три раза выше, чем, например, у инфракрасной камеры космического телескопа Hubble.
Привычный нам вид звездного неба в инфракрасных лучах полностью меняется. Сильно тускнеют яркие голубые и белые звезды, разгораются красные, на свет появляются невидимые до этого темно-красные светила. ИК-излучение, свободно проходя через скопления космической пыли и газа, доносит до нас информацию о скрытых внутри них астрономических объектах. Тем самым мы можем получить данные о самых ранних стадиях эволюции звезд, наблюдая их рождение при сжатии газопылевого облака. Финальная стадия жизненного цикла, сопровождающаяся расширением внешней оболочки звезды и формированием планетарной туманности, также становится доступной для изучения. В инфракрасных лучах видны коричневые карлики — «неудавшиеся» звезды, масса которых недостаточна для начала реакции слияния атомных ядер. Огромные возможности открываются для понимания эволюции галактик благодаря тому, что скрытые космическим мусором активные галактические ядра выделяют массу тепла. Наконец, астрономы получили возможность наблюдать ядро нашей Галактики, невидимое в обычном свете. За неполные три года работы телескопы Gemini успели порадовать ученых ценной информацией обо всех этих интересных астрономических объектах. Посмотрим, что же ответят на это внеатмосферные астрономические обсерватории?