Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Наконец, точное наведение огромной параболической чаши (прикиньте хотя бы ветровую нагрузку!) на небесный объект — само по себе непростая инженерная задача. Результаты наблю­дений, полученные на первых радиотелескопах, не отличающих­ся ни высокой точностью наведения, ни хорошей разрешающей способностью, не раз ставили астрономов в тупик. Обнаружен новый источник радиоизлучения, но где прикажете его искать? Площадь, в пределах которой он мог находиться, зачастую со­ставляла десятки квадратных градусов! Хорошо, если в пределах этой области находился объект, сразу бросающийся в глаза в оптическом диапазоне, ну а если нет? Как назло, многие источ­ники радиоизлучения (например, квазары) выглядят в оптиче­ских лучах, мягко говоря, невыразительно. Отождествление не­которых космических источников радиоизлучения растянулось на годы...

Однако детский возраст той или иной научной дисципли­ны тем и хорош, что свойственные ему болезни проходят вме­сте с ним, а открытия, сделанные с помощью пока еще весь­ма несовершенных инструментов, поражают воображение. Радиоастрономия резко расширила границы познаваемости мира. В самом деле, наблюдая Вселенную в ничтожно узком диапазоне видимых длин волн (400-800 нм), не уподобляем­ся ли мы тому слепцу из индийской притчи, который трогал

30

— Чем и как изучают Вселенную —

слона за хвост, после чего объявлял, что слон похож на ве­ревку?

Рис. 7. Неподвижный радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико)

Существующие в наше время радиотелескопы работают в диа­пазоне длин волн от миллиметров до метров. Они бывают полно­стью подвижными, полуподвижными и неподвижными. Широко известен неподвижный радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико), введенный в эксплуатацию еще в 1963 году и честно служащий науке до сих пор (рис. 7). Неподвижная 305-м чаша этого радио­телескопа построена в естественном карстовом провале. Над ча­шей на высоте 135 м находится конструкция с приемной и пере­дающей аппаратурой, подвешенная с помощью системы тросов к трем вертикальным колоннам. Немного смещая эту конструкцию ^в ту или иную сторону, можно расширить полосу неба, доступ­ную для наблюдений, до 40 градусов. Дважды пережив серьез­ные реконструкции, «Аресибо» теперь позволяет вести наблюде­ния в диапазоне длин радиоволн от 3 см до 1 м с очень хорошей

31

— Часть I —

чувствительностью. Он способен уловить сигнал от мобильного телефона, находящегося на Венере, или послать сигнал, который может быть зафиксирован на другом краю Галактики. В «актив» этого инструмента можно записать точное определение периода вращения Меркурия, проведение радиолокационных наблюде­ний Венеры, первое открытие планеты у пульсара, исследование двойного радиопульсара, приведшее к подтверждению суще­ствования гравитационных волн...

Чувствительность радиотелескопов (определяемая как ми­нимальная регистрируемая плотность потока излучения) выше, чем у оптических инструментов, спектральное разрешение — также выше, зато с угловым разрешением одиночного радиоте­лескопа дело обстоит куда хуже, поскольку угловое разрешение пропорционально отношению длины волны к апертуре инстру­мента. Если на практике разрешение крупного оптического теле­скопа, установленного в месте с хорошим астроклиматом, может (иногда) достигать 0,3 с дуги¹, то у радиотелескопов эта величина исчисляется минутами дуги.

Казалось бы, при таких условиях можно сразу забыть о по­строении радиоизображений космических объектов — однако нет. На помощь приходит радиоинтерферометрия. Если мы будем наблюдать один и тот же объект одновременно с двух радиотелескопов, связанных между собой и разнесенных на расстояние, называемое базой интерферометра, то угловое разрешение будет определяться уже не диаметром чаши теле­скопа, а базой. Почти ничего не выиграв в чувствительности инструмента, мы колоссально повысим угловое разрешение! Например, американская система VLA состоит из 27 парабо­лических антенн 25-м диаметра, расположенных в виде буквы Y, и имеет базу в 47 км. Разрешающая способность этой си­стемы на волне 6 см составляет 0,3 с дуги, что равно разреше­нию крупнейших оптических телескопов в условиях лучшего

¹ Теоретически она выше, но влияние атмосферы при наземных наблюде­ниях резко ухудшает ситуацию. — Примеч. авт.

32

— Чем и как изучают Вселенную —

астроклимата (не говоря уже о таком «мелком удобстве», как возможность использовать радиотелескоп круглосуточно, а не только ночью). Если требуется еще большее разрешение, не­обходимо удлинить базу. Интерферометрические наблюдения со сверхдлинными — межконтинентальными и даже космиче­скими — базами давно уже перестали быть чем-то из ряда вон выходящим.

Между прочим без радиоастрономии мы вряд ли сумели бы понять процессы, связанные с рождением звезд, не говоря уже о пульсарах, квазарах, межзвездной среде... Но об этом — ниже.