Cтанислав Зигуненко - Тайны космоса
Невозможно также и абсолютно уничтожить, подавить все шумы и паразитные помехи.
Таким образом, как будто наметился предел на пути совершенствования астрономических инструментов. И вот в поисках выхода специалисты решили использовать мощь нескольких инструментов для единой цели. Образно говоря, не столь давно, например, радиоастрономам нашей страны, ФРГ, США, Швеции и Австралии удалось собрать установку, антенна которой была диаметром… в земной шар!
Вся хитрость — в оригинальном научном подходе, который теперь используют специалисты. Представьте себе, что, скажем, у нас на Кавказе и где-то в Калифорнии два радиотелескопа нацеливаются на один и тот же объект на небосводе. На обоих телескопах принятые сигналы записываются на магнитную ленту вместе с отметками точного времени, для этого используются атомные часы.
Записанная информация переправляется в вычислительный центр, где компьютеры и сводят ее воедино, создавая обобщенную картину. Понятное дело, что изображение тем подробнее, чем больше радиотелескопов использовано для обследования данного объекта.
В особенности удобны такие «упряжки» для обнаружения и исследования источников со сложной пространственной структурой — например, зарождающихся планетных систем.
Наблюдения за ними ведут так. Во многих областях на небе видны гигантские газопылевые облака. Масса их — от 100 до 1000 масс Солнца. Доказано, что облака эти находятся зачастую в состоянии быстрого хаотического движения, причем температура внутри может колебаться от нескольких десятков до 1000 градусов по шкале Кельвина. Такая структура весьма неустойчива и может сжиматься под действием собственной тяжести или каких-то внешних причин — например, вспышки сверхновой звезды. При этом образуются первичные сгущения, которые затем, словно снежные комья, начинают собирать на себя все большую дополнительную массу. Облако распадается на несколько частей, каждое из которых продолжает существовать уже самостоятельно. Постепенно из них образуются отдельные звезды со своими планетными системами.
Такова общая схема, обрисованная теоретиками на основании известных законов физики. Однако в природе длительное время никто ничего подобного не наблюдал. Лишь с появлением радиотелескопов, работающих в общей упряжке — радиоинтерферометров, — удалось пронаблюдать на практике многие этапы перестройки туманности W52. «По-видимому, радиоинтерферометру удалось нащупать отдельные протозвезды, а может, даже планетные системы, подобные Солнечной, в разгаре их строительства», полагают астрономы.
На старте — мегателескопы. Оглушая зевак, трехступенчатая ракета М-5 свечой взмыла в небо над южнояпонским островом Кюсю. Так 12 февраля 1997 года был выведен на эллипсоидную орбиту еще один необычный радиотелескоп — прибор, способный изменить наши представления о Вселенной. Ведь в глубины космоса он заглядывает дальше, чем любой другой аппарат.
Как же удалось создать «телескоп всех времен и народов»? Помог тот же трюк под названием «интерферометрия». Основной частью прибора стало антенное зеркало диаметром 8,4 м, изготовленное из кевларовых волокон. Его-то и доставили на околоземную орбиту. Зеркало это связано с двумя десятками других телескопов, раскиданных по всему свету. Все они одновременно нацеливаются на один и тот же объект и принимают из космоса одинаковые сигналы.
«На центральной станции все эти радиоволновые сигналы накладываются друг на друга, и тут возникает такое явление, как интерференция, — поясняет профессор Оскар фон дер Люэ из Фрайбурга, ФРГ. Попробуйте бросить два камня в воду — от них разойдутся волны. Когда встречаются волны с одинаковой фазой колебаний, их амплитуда увеличивается картина становится отчетливее. В нашем случае чем дальше друг от друга расположатся отдельные телескопы, тем четче получится картинка. Особую роль играет упомянутое нами антенное зеркало, что оказалось на орбите Земли. Именно оно обеспечило невероятную разрешающую способность. Если бы мы захотели получить ту же картинку с помощью обычного телескопа, нам пришлось бы соорудить зеркало диаметром 20 000 км! Конечно, сей строительный подвиг невозможен».
«Первый космический интерферометр именуется VSOP — „Very Long Baseline Interferometry Space Observation Programme“. Теперь мы увидим вещи, которые вообще не заметить с Земли», — прокомментировал это событие Антон Цензус, астроном из Национальной американской радиоастрономической обсерватории, штат Виргиния. Отметим еще одну важную особенность системы: все телескопы, составляющие ее, постоянно перемещаются относительно изучаемого объекта (например, источника радиоизлучения): непрерывно движутся радиотелескопы, расположенные на Земле, поскольку планета наша вращается вокруг собственной оси; движется и инструмент, выведенный японцами на орбиту. Таким образом, приборы все время вглядываются в один и тот же объект с разных точек наблюдения, поэтому появляется возможность получать синтезированное изображение высокого качества, дающее представление о пространственной форме объекта наблюдения.
Особенно перспективна эта тактика при исследовании черных дыр. Еще в 1995 году крупнейший в то время интерферометр — он представлял собой сеть радиотелескопов, охватывавшую всю территорию планеты, — добыл самое поразительное на сегодняшний день свидетельство существования черной дыры. В центре галактики NGC4258, расположенной поблизости от Земли, удалось заметить вращающееся газовое кольцо. Его приводила в движение невероятная гравитационная сила — как будто поблизости находилось 36 млн Солнц.
Астрономы предполагают, что черные дыры, прячущиеся в квазарах, в тысячи раз массивнее описанного выше сгустка. О присутствии этих космических «пылесосов» можно догадаться по громадным лучам материи, которые они выбрасывают в космос на тысячи световых лет от себя, — по-видимому, причиной тут являются гравитационные эффекты.
«Разрешающая способность просто фантастическая; никакая другая астрономическая техника этого не достигнет», — уверяет доктор Вольфганг Райх, директор 100-метрового радиотелескопа в Эффельсберге под Бонном. Это крупнейшее в мире подвижное антенное зеркало также участвует в международном проекте. Сигналы, принимаемые новым мегателескопом, записываются на магнитную пленку, поэтому на работу системы никак не влияют расстояния ит значит, мы можем подключать все новые антенны. Сейчас российские ученые при поддержке НАСА работают над проектом космического телескопа «Радиоастрон» — он будет кружить уже в 80 тыс. км от Земли. Подобный прибор — о нем давно уже мечтают астрономы — заметит раз в 10 больше, чем крупнейший наземный радиоинтерферометр.
У всех наземных радиотелескопов, как и у оптических приборов, есть один существенный недостаток: разглядеть отдаленные объекты им мешает земная атмосфера — она искажает и поглощает и без того слабое излучение. Потому-то, говорят ученые, надо размещать интерферометры в космосе. Сейчас руководители Европейского космического агентства ЕКА работают над проектом, который будет осуществлен еще до 2010 года. По сравнению с новым интерферометром — имя ему «Дарвин» — нынешний орбитальный телескоп «Хаббл» будет выглядеть подслеповатым старцем.
Итак, в космос взмоет целая эскадрилья телескопов — 6-метровых зеркал. Они расположатся на небольшом расстоянии — до 70 м — от центральной приемной станции. Эти приборы высмотрят самые крохотные объекты — в 1000 раз меньшие, чем способен увидеть телескоп Хаббла. «Отсюда, из космоса, мы впервые, может быть, разглядим планеты, обращающиеся вокруг отдаленных звезд. Возможно даже, обнаружим следы жизни на них», — говорит Робин Лоране из исследовательского центра ЕКА в Нордвике, Нидерланды.
Только оттуда, из космоса, можно зафиксировать слабое инфракрасное излучение, исходящее от далеких планет. В видимой части спектра обнаружить их не удастся — слишком ярко пылает звезда, затмевая все окрестные объекты, — но вот в инфракрасном диапазоне можно заметить тепловые волны, истекающие от планеты. «Космический интерферометр сумеет даже выполнить спектральный анализ ее света, — продолжает Лоране. — Тогда мы можем судить о том, какие химические элементы преобладают на этой планете».
Если, допустим, в этом спектре будет обнаружен озон, мы совершим очень важное открытие. Ведь наличие прослойки озона — одной из модификаций кислорода — говорит о том, что в атмосфере непременно присутствует и обычный кислород.
Впрочем, космическое «радиошоу» принесет ученым не только сенсационные открытия, но и целый ряд новых проблем. Так, по финансовым соображениям, выводить на околоземную орбиту лучше телескоп с небольшим диаметром зеркала. Далее, телескопы постоянно сносит в сторону солнечным ветром. Поэтому, чтобы «Дарвин» нормально работал, надо постоянно юстировать, т. е. регулировать, детекторы зеркала и приемную станцию. «Речь идет буквально о считанных долях миллиметра», — говорит Оскар фон дер Люэ. Однако технологию юстировки еще только предстоит разработать.
