Александр Спирин
Астроном Вера Рубин во время отладки 36-дюймового оптического телескопа в Национальной обсерватории Kitt Peak. Фото Национального научного фонда США
Богиней мудрости в Древней Греции была Афина, родившаяся из головы олимпийского владыки Зевса. Символом, сопровождавшим ее, была сова с большими глазами. Сходную сову, но космическую – Cosmic Owl – представляют две сблизившиеся друг с другом галактики с их активными галактическими ядрами (AGN – Active Galactic Nuclei), от которых в противоположные стороны отходят радиоджеты («струи»). Фронт столкновения галактик, одна из которых может просто «пронзить» другую, представлен гигантскими массами замерзшего в космическом холоде газа.
Исследование Cosmic Owl ведется с помощью орбитального телескопа «Уэбб», а также наземными обсерваториями в северной чилийской пустыне Атакаме и по всему миру (VLA – Very Large Array). В сообщении, опубликованном в arXiv, о сдвоенной «космоптице» говорилось как о столкновении кольцевидных галактик, приведшем к взрыву звездообразования.
Одним из инструментов, который, как надеются астрономы и астрофизики, обогатит и углубит наши знания о структуре Вселенной, является TBP. Речь идет о готовящемся пуске телескопа, названного в память об отважной американке Вере Рубин, не удостоенной Нобелевской премии по физике из-за гендерных предрассудков. Ее, молодую исследовательницу, взял под свою эгиду «невозвращенец» Георгий (Джордж) Гамов. Именно Гамов, как считается, постулировал Большой взрыв в начале зарождения Вселенной. После этого Big Bang остался космический микроволновый фон (СМВ), который и был со временем открыт.
Вере Рубин пришлось долго бороться за место под астрономическим солнцем, но в конце концов она смогла убедить коллег, считавших, что женщины не могут заниматься утверждением звездных законов, в обратном.
Наибольшую известность Вера Рубин получила в 1970-х, когда вместе с Кентом Фордом обнаружила, что скорости вращения звезд на краях галактик не уменьшаются с удалением от центра галактики – вопреки законам Кеплера. В то время как в планетарных системах скорости вращения планет монотонно убывают по мере удаления от звезды. В галактиках же скорости вращательного движения звезд и звездной материи по мере удаления от центра возрастают, достигая стабильного максимума, выяснила Рубин. Этот парадокс требовал объяснений.
По расчетам ученых, если суммировать массу всего видимого вещества, галактики должны были бы разлететься в разные стороны. Пришлось предположить, что во Вселенной существует невидимая темная материя, которая создает дополнительное гравитационное притяжение.
Самой Вере Рубин этот вывод не понравился: «Если бы я могла выбирать, то предпочла бы, чтобы дальние гравитационные взаимодействия могли быть описаны модифицированными законами Ньютона. Мне это представляется более привлекательным, чем необходимость допущения неизвестного до сих пор вида элементарных частиц».
Сегодня имя Веры Рубин вошло во все ширящийся перечень телескопов, разбросанных по всему миру, а также вращающихся на орбитах разной высоты. Они улавливают излучения самой разной физической природы, как видимые (оптические), так и в широком диапазоне спектров, начиная от радио и инфракрасного света и кончая ультрафиолетом и рентгеном.
С той поры вложения в радиоастрономию резко увеличились, был построен телескоп в Аресибо, диаметр чаши которого – 150 м, а затем FAST в Китае с зеркалом 500 м (диаметр полусферической «апертуры»). Выведенный на орбиту телескоп «Уэбб» с инфракрасным инструментом подтвердил теоретические расчеты, оценивающие возраст Вселенной в 13,4 млрд лет. Он дает ученым получать изображения удаленных объектов, свет от которых идет более 10 млрд лет. И все же изображения получаются размытые и нечеткие.
Об увеличении размеров зеркал мечтают и астрономы, использующие для наблюдения оптические камеры, дающие изображения в тысячи мегапикселей. Относительно давно было предложено устройство, представляющее собой набор заряженных полупроводниковых плат. Падение на их поверхность фотонов генерирует потоки выбитых электронов. Эти электроны считываются как изображения. С их помощью был построен первый телескоп широкого обзора в горах на севере Чили в широко известной пустыне Атакаме.
В 15 км от него, в местечке Серро Пачон, на высоте 2682 м над уровнем моря и сооружен телескоп ТВР общим весом 350 т. Его трехтонная камера оснащена 189 светочувствительными сенсорами-панелями. Они охлаждаются жидким азотом до 100 градусов ниже нуля. Вращение камеры время от времени прерывается на 30 с – для обзора участка неба, равного 45 полным лунам. Тем самым сканируется все небо за три ночи.
Разрешение камеры телескопа ТВР – 3200 мегапикселей. И это позволяет получать изображения, которые бесполезно выводить на экран компьютера. Поэтому команда разработала Skyviewer – приложение для масштабирования гигантских изображений. Одно из них, полученное за первые 10 ч работы ТВР, было представлено 23 июня 2025 года.
Астрономам, с которыми тесно сотрудничают специалисты вычислительного центра Стэнфордского линейного ускорителя (SLAC), пришлось забраться высоко в горы. На такой высоте им редко мешают облачность и турбулентность атмосферы. Сооружение ТВР обошлось в 800 млн долл., зато каждую ночь обсерватория и телескоп будут генерировать 20 терабайт информации. Они надеются увидеть или окончательно похоронить гипотетическую девятую планету Солнечной системы. Орбита этой гипотетической пока планеты будто бы проходит за Нептуном.
Постоянное наблюдение за небом позволит увидеть происходящие на нем изменения орбит звезд и галактик, свидетельствующие о наличии гравитационных линз, первая из которых была обнаружена в 1919 году. Сегодня влияние гравитации свидетельствует не только о присутствии невидимых черных дыр, но и о загадочной темной материи и темной энергии. Ученые полагают, что на каждом снимке, полученном камерой ТВР, может фиксироваться до 7200 звезд с переменной светимостью.
Понятно и нетерпение астрономов, предвкушающих окончание в 2030 году строительства в Лас-Кампанас другой обсерватории, с гигантским телескопом «Великий Магеллан». Его сооружение обойдется в миллиард долларов. Зеркало телескопа будет состоять из семи панелей – одна центральная и шесть диаметром 8,4 м, расположенные как углероды в молекуле бензола или по вершинам пчелиной соты. Общий его диаметр будет равен 25,4 м.
В дизайне этого астрономического инструмента и строительстве под руководством ученых Калифорнийского университета принимают участие их коллеги из других университетов, в частности Аризонского и Лаборатории оптико-инфракрасной астрономии в Стэнфорде. Также привлечены специалисты из Канады, Чили, Франции и Англии. Ученые полагают, что их новое детище будет как минимум в 200 раз мощнее, чем ныне существующие телескопы, и в четыре раза больше их по размеру. Окончание строительства в 2030 году желательно. Но нужно учесть историю телескопа «Уэбб», выведение которого на орбиту задержалось на шесть лет. Надежды тем не менее связаны с тем, что «Великий Магеллан» строится на прочной земной основе и никуда выводиться не будет.
