Как помочь астрономам искать темную энергию
Привет, Кирил Масленников, Пулковская астроном, ведущий научно-полярных халате. Сегодня хочу продолжить свою традицию показывать самые последние, самые новые известия, самые новые открытия, происшедшие в нашей науке. Вот в одном из ведущих журналов астрофизики опубликована замечательная статья, по моему мнению, очень важная статья, которая будет иметь множество последствий. Это первый каталог проекта Adex.
Давайте расскажу об этом с самого начала, довольно длинная история. Начнем с того, что, как вы все знаете, с конца девяностых годов мы обнаружили в мире абсолютно новые структурные элементы: темную материю и темную энергию. Более конкретно, это выражается в том, что трое американских ученых обнаружили экспериментально, что Вселенная расширяется с ускорением.
Наблюдая самые далекие галактики, галактики ранней Вселенной, они увидели, что в них скорость расширения выше, чем скорость расширения в галактиках, которые находятся ближе к нам. Это было интерпретировано так, что существует некий непонятный агент — антигравитация, некая отрицательная энергия, которая сталкивает в разные стороны пространства и ускоряет давно известное нам явление — расширение Вселенной. Это совершенно изменило всю нашу науку, потому что природа этой темной энергии до сих пор непонятна. Есть несколько толкований, несколько интерпретаций, пока совершенно непонятно, на каком остановиться.
И вот для того, чтобы подробно исследовать структуру распределения вот этого ускорения в пространстве, и был затеян проект с сложной аббревиатурой. Обычно они выдумывают более красиво звучащие названия, но вот здесь такая неблагозвучная лаборатория. Она расшифровывается вот как: первые три буквы — это Хобби Эберлископ, это телескоп Хобби Эберли — один из крупнейших инструментов мира. 11 крупнейших телескопов с десятиметровым зеркалом — это инструмент, который этот проект будет вести, уже ведёт инструментально. А последние три буквы — это Dark. В целом можно расшифровать так, что это эксперимент по исследованию структуры темной энергии, производимой на телескопе.
Начнем с того, что такое телескоп — очень интересная машина. Странным образом в оптике повторяется идея Пулковского большого радиотелескопа. Напомню, вы знаете, что телескопы движутся, отслеживают небесные объекты, поворачиваются синхронно с движением небесной сферы. Но это ведет к тому, что конструкции телескопов очень дорогие. Если телескоп сам по себе имеет большую апертуру, это гигантская конструкция, многотонная, тяжелая, и все это надо поворачивать. Строить для этого огромный купол — все это страшно дорого стоит и очень трудно инженерно решать эти проблемы.
И вот в Пулкове в начале пятидесятых годов была выдана такая замечательная идея для радиотелескопов: сделай антенну неподвижной, очень большой, но зато неподвижный. Это получается гораздо дешевле. А вы спросите, а как же тогда наблюдать разные объекты? А сама Земля крутится и всё время показывает разные области небесной сферы, то есть сама Земля служит поворотным устройством. Это замечательная простая идея потом послужила основой для строительства, вы знаете, знаменитого радиотелескопа Ротан 600, который работает сейчас у нас на Северном Кавказе.
Телескоп Хобби — это попытка воплотить эту систему в оптике. Огромное мозаичное зеркало десятиметрового диаметра. Телескоп Хобби Эверли состоит из 901 шестиугольного метрового фрагмента. Это сотовый телескоп, как телескоп НЛТ, который летает в космос, как многие другие наземные гигантские телескопы. Но штука в том, что это десятиметровое зеркало установлено неподвижно под углом 55 градусов. Вот так вот оно и стоит, правда, поворачивается по азимуту. Вся эта конструкция, как карусель, вращается вокруг вертикальной оси.
Таким образом, получается, что телескоп получился гораздо дешевле, чем если бы он был сделан традиционной манере. У него большое поле — около 30 минут. Конечно, сейчас есть поля и побольше. Вы знаете, что сейчас готовится к запуску в Чили телескоп Веры Рубин, который будет иметь диаметр более 6 градусов. Но это уж такие уникальные, конечно, вещи. 30 минут — тоже большое поле, это диск Луны в этом поле.
Телескоп Хобби Эверли уже наблюдает спектры далеких галактик. Еще одна особенность — чисто спектральный. Он вообще не имеет камер, он не может строить изображение. Это специализированный спектральный инструмент. Пожалуй, что это сейчас лучший спектральный инструмент на земном шаре, потому что там целая система спектров. И самое главное из них — интегрального поля, называется это тоже аббревиатура — Field Replicable Unit Spectroscopy. Об этом как-то тоже рассказывал. Это удивительное нововведение, последнее слово в спектроскопии.
Эта ситуация, когда с помощью волоконной оптики, волоконных каналов в тысячах точках поля получается отдельный спектр, то есть мы одновременно можем получать спектры целого ряда точек поля независимо. И в каждом пикселе у нас получается вот такой вот спектр. Каждой точке существует такой прибор — это знаменитая спектрограмма сантиметрового телескопа. Здесь петрографа имеет в общей сложности 35 тысяч каналов, то есть 35 тысяч точек единовременно дают свои спектры в фокусе телескопа. Вот это и есть инструмент, который уже осуществляет программу He Dex.
Какая её окончательная цель? С помощью вот этих спектров определяются точные расстояния до галактик ранней Вселенной. Таким образом, мы собираемся получить трехмерную карту примерно миллиона галактик ранней Вселенной, распределение этих галактик в пространстве, и должно сделать выводы о природе темной энергии, о том, как она распределена в пространстве, о том, как она меняется с расстоянием. В общем, все то, что сейчас является ключевым вопросом космологии Вселенной в целом.
Вот первый шаг в этом построении такой трехмерной карты сделан. В этой статье к настоящему моменту получено примерно 200 тысяч спектров галактик ранней Вселенной. Поскольку каталог слепой, он не фокусируется на конкретных объектах, снимается спектр всего, что есть в поле. Поэтому, кроме галактик ранней Вселенной, получено примерно 150 тысяч спектров галактик с меньшим красным смещением, в которых есть активные области звездообразования, примерно 50 тысяч спектров неэмиссионных галактик, которые не излучают пенсионных линий, и ещё тоже несколько десятков тысяч спектров активных галактических ядер. Это богатейший совершенно материал, который сейчас и будет обрабатываться.
Хочу сказать интересную вещь: кроме всего прочего, это еще один из самых популярных сейчас проектов так называемых гражданской науки. Каждый человек, интересующийся астрономией, может принять участие в обработке этих данных. И там в чем дело: получается спектрограмма 30-минутного поля, в этом поле — объекты, которые надо классифицировать. Для этого даже мощи суперкомпьютеров Техасского университета, которые подключены к этой программе, не хватает.
И вот эта задача классификации наблюдаемых объектов распределена по тысячам добровольцев, которые с удовольствием выражают желание свободное время потратить на поиск этих объектов. Они подключаются к каналу, адрес которого сейчас у вас на экране. Там они авторизуются и получают материалы телескопа. Они просматривают эти кадры по определенной методике, которым сообщается на сайте, рассматривают сфотографированные точки и проводят их классификацию: что из них является звездой, что является близкой галактикой, а что далекой. Это довольно рутинная работа. Многим она нравится, потому что это уникальный случай посмотреть вживую совсем свежие данные, которые только что получены одним из крупнейших телескопов мира.
И кто знает, может быть, среди этих тысяч галактик могут найти совершенно уникальные объекты. И потом, вот по моему, это замечательная работа, очень похожа на ряд самых последних гигантских обзором, которыми отличается, пожалуй, астрофизика современности от того, что было прежде. Раньше телескопы фокусировались обычно на единичных источниках, единичных объектах. Теперь настала эпоха обзоров. Знаменитая миссия Гайя получила обзор двух миллиардов звезд, окружающих Солнце. Обзор огромного куска нашей галактики также построил трехмерную карту этой зоны.
Телескоп Веры Рубин, который в этом году должен начать работать в конце этого года, собирается получать гигантские обзоры всего неба в самых разных, самых разных объектов. Этот телескоп будет способен за 2-3 ночи получить общую карту всего неба и тем самым дать возможность наблюдать гигантское количество меняющихся и движущихся объектов.
И вот третий такой же крупнейший обзор мы сейчас наблюдаем. Наблюдаем рождение еще несколько лет, эта работа будет продолжаться и закончится, как я уже сказал, совершенно грандиозным строением ранней Вселенной в целом. Будем следить за развитием этого удивительного проекта. Наверняка я предсказываю, что в ближайшие годы, ближайшие месяцы, скорее всего, появится несколько крупных работ, построенных на материалах этого обзора. Будем за этим следить. Я обязательно вам расскажу обо всем, что произойдет в этой области. До свидания! Подписывайтесь на наш канал. [музыка] [музыка]