Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Загадочным образом астрофизики несколько медлили со строительством телескопов, которые могли бы «видеть» все эти невидимые излучения. На протяжении более трех столетий ученые считали телескоп средством расширить и усилить ограниченные возможности нашего зрения, чем-то вроде космических очков. Чем больше телескоп, тем более далекие объекты он дает возможность видеть; чем точнее форма поверхности его зеркал, тем более четкие изображения он позволяет получить. Но работа с новыми видами света требовала применения новой техники. Например, для регистрации рентгеновских лучей необходимо изготовление сверхточных зеркал. Если вы регистрируете длинные радиоволны, ваш приемник может не иметь столь точно отполированной поверхности, зато он должен быть как можно большего размера.

Сверхновые излучают все виды видимого и невидимого света, но ни одна конкретная комбинация телескопа и приемника неспособна регистрировать их все одновременно. Решить эту проблему несложно: получить изображения на многих разных телескопах и объединить их, наложить друг на друга. Хоть мы и не споосбны увидеть невидимый свет, мы можем условно обозначить разными цветами разные виды излучения и создать единое изображение, сочетающее данные, полученные с различными телескопами и приемниками.

Именно это я и сделал для моего друга Супермена. В комиксе, конечно. Когда он навестил меня и моих коллег в планетарии Хэйдена, я объяснил ему, что мы еще не собрали всей информации с наших телескопов. Чтобы наблюдать гибель материнской звезды, вокруг которой обращалась его планета, мы попросили обсерватории всего мира навести телескопы. Собрать всю информацию, полученную таким множеством телескопов и приемников, и свести ее в одно видимое изображение – невероятно трудная задача. В комиксе эта работа оказалась непосильной для компьютеров планетария, и поэтому сам Супермен – ведь его мозг представляет собой суперкомпьютер – сшивает все отдельные изображения в одно и получает картину взрыва своего солнца в видимых, инфракрасных и других лучах.

Да, знаю, люди восхищаются тем, что от него отскакивают пули, что у него из глаз бьют лазерные лучи, что он умеет летать. Но обработать столько астрофизических данных быстрее, чем это делает суперкомпьютер?

Вот что такое настоящая мощь.

Первыми телескопами, построенными для регистрации невидимых лучей, были радиотелескопы. Это удивительные инструменты. Американский инженер Карл Янский создал первый действующий радиотелескоп в 1929–1930 годах. Он немного напоминал передвижную оросительную систему на роботизированной сельскохозяйственной ферме, будучи собран из высоких прямоугольных металлических рамок. Еще он походил на карусель на деревенской ярмарке: рамки были смонтированы на колесных шасси из запчастей к «Форду-Т», популярной за несколько лет до этого модели автомобиля. Янский собрал свое хитроумное стофутовое устройство, чтобы принимать радиоволны длиной примерно в 15 метров.

В то время ученые считали, что радиоволны приходят только от локальных гроз или других земных источников. Пользуясь своей странного вида антенной, Янский обнаружил, что радиоволны могут поступать и из центра Галактики – из Млечного Пути. Эти наблюдения были рождением радиоастрономии.

250-футовый радиотелескоп MK-1, установленный в Англии, начал поиски космических радиоволн в 1957 году.

Отныне ученые стали наблюдать небо не только в видимых лучах.

Современные радиотелескопы иногда достигают совершенно чудовищных размеров. MK-1, который начал работать в 1957 году, стал первым на планете гигантским радиотелескопом – одиночной полноповоротной сплошной стальной «тарелкой» диаметром 250 футов. Он был установлен в обсерватории Джодрелл Бэнк близ Манчестера в Англии. Теперь крупнейший в мире радиотелескоп, строительство которого было завершено в 2016 году, называется «Сферический радиотелескоп пятисотметровой апертуры», сокращенно FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope). Площадь его больше тридцати футбольных полей. Построен он в Китае, в провинции Гуйчжоу, и обошелся в сто восемьдесят миллионов долларов.

Теперь, если инопланетяне нам позвонят, китайцы узнают об этом первыми.

Для приема микроволн у нас есть шестьдесят шесть антенн телескопа ALMA: Атакамской большой миллиметровой антенной решетки. Эта обсерватория расположена в дальнем уголке горной цепи Анд в северном Чили, в Южной Америке. ALMA позволяет астрофизикам отслеживать космические процессы, которые в другие телескопы видеть нельзя. Мы можем наблюдать, как гигантские газовые облака трансформируются в космические «ясли», где рождаются новые звезды.