Поиск - новости науки и техники

Гамма-всплески – под контроль. Большой телескоп будет работать в связке с малыми.

На грант Российского научного фонда начата реализация проекта создания в Специальной астрофизической обсерватории РАН нового комплекса роботизированных малых телескопов – линейки из шести инструментов, которые позволят существенно расширить научные исследования. Подробностями делится руководитель нового проекта, заведующий лабораторией физики звезд САО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Сергей Фабрика. 

– Основная задача проекта – это исследование гамма-всплесков. Несколько раз в неделю астрономы фиксируют гамма-вспышки такого типа. Эти явления очень интересуют ученых всего мира, – рассказывает Сергей Николаевич. – Сначала вспышки фиксируются в гамма- и рентгеновском диапазонах на космических аппаратах. Практически одновременно после этого появляется так называемое послесвечение, которое можно наблюдать в оптическом диапазоне. Не каждый гамма-всплеск проявляет себя в оптике. Более того, процесс длится крайне малый промежуток времени – от секунд до нескольких минут. Когда появляется гамма-всплеск и послесвечение, всего за час светимость может снизиться на пять звездных величин. Задача астрономических инструментов – быстро среагировать на гамма-всплеск. 
К сегодняшнему дню открыто около 4 тысяч объектов, вызывающих гамма-вспышки, в оптическом диапазоне было обнаружено несколько сотен. И это более чем за 15 лет с начала наблюдений оптических послесвечений. Спектроскопия позволила ученым сделать очень важный вывод: гамма-вспышки появляются при рождении сверхновой звезды. Загадка в том, что далеко не каждый гамма-всплеск проявляет себя как сверхновая звезда. На определенном этапе своей эволюции массивные звезды теряют стабильность. В центре звезды происходит коллапс – сжатие в черную дыру с очень быстрым вращением. На черную дыру в секунду падает до нескольких солнечных масс вещества. Но сама звезда пока “не понимает”, что с ней происходит. В результате колоссального выделения энергии при формировании черной дыры в две стороны по оси вращения выбрасываются фантастические по мощности струи, или на языке астрофизиков джеты. Как цыпленок, рождаясь, пробивает яичную скорлупу, так эти струи пробивают звезду изнутри. В этот момент и появляется гамма-всплеск. В ходе исследований ученые пришли к еще одному выводу: гамма-всплески распределены по всей Вселенной, следовательно, мы имеем дело с самыми далекими объектами Вселенной, которые к тому же являются и одними из самых загадочных. 
Естественно, они очень заинтересовали ученых, в том числе в нашей стране. Сегодня гамма-всплески в России изучают несколько групп исследователей. Наиболее известна программа “MASTER”, которую возглавляет наш коллега Владимир Липунов. В САО РАН хорошо известен проект Мини-МегаТОРТОРА (ММТ, руководитель Григорий Бескин). Система ММТ мгновенно среагировала на триггер космической обсерватории Fermi в июне 2016 года, причем всего за несколько минут блеск этого объекта упал с 8,8 звездной величины до 12,2.
Как происходит фиксация гамма-всплеска? Сначала возникает “алерт” (сигнал), который засекают космические аппараты. Тут же координаты объекта с них передаются земным обсерваториям. Как правило, точность координаты составляет несколько градусов, но они довольно быстро уточняются до нескольких угловых минут. Чем отличается наш проект от других? Комплекс из шести малых полностью роботизированных телескопов, расположенных недалеко от БТА, позволяет перекрывать поле в два-три градуса. В течение одной, максимум двух минут они находят объект, и тут же все шесть телескопов начинают следить за этим источником. Несколько минут данные с телескопов передаются на БТА. С его помощью будут получены спектры объекта. И все это на протяжении 10-15 минут. Причем это будут не единичные данные, а полноценный спектральный ряд, который позволит выяснить природу столь загадочных объектов. И если астрофизики всего мира обязательно получат спектр такого объекта через день или два, мы можем это сделать через несколько минут. Связка шести малых инструментов с шестиметровым телескопом БТА дает сверхвысокое быстродействие, что выводит САО РАН в этом направлении астрофизики на передовые позиции в мире. 
Есть еще один важный фактор. Если, скажем, большинство подобных обсерваторий, а лучшая из них – это система “MASTER”, наблюдают объекты до 17-й звездной величины, то наши шесть малых телескопов способны “разглядеть” объекты до 22-й звездной величины. Более того, они в силах провести одновременную фотометрию в нескольких фильтрах, поляриметрию, а также даже спектроскопию, пока объект довольно яркий. 
Конечно, наблюдательное время на БТА расписано весьма жестко. Ученый, наблюдающий свои объекты, не будет в восторге, когда неожиданно инструмент переключит “внимание” на другой. Но компромиссы всегда можно будет найти, например, за счет так называемых директорских ночей, которые можно будет компенсировать исследователям. 
Подобные “накладки” возникают и в других обсерваториях, например в Европейской южной обсерватории. Там наблюдательный график еще напряженнее. Бывают ситуации, когда ученый следит за каким-то объектом, вдруг телескоп, расположенный за тысячи километров в Чили, начинает перемещаться в другую сторону. Астрофизику спокойно сообщают: сейчас снимем спектр объекта, и вы продолжите наблюдения. 
Гамма-всплески – событие редкое, поэтому проект, который начал осуществляться в САО РАН, в основе своей имеет еще несколько направлений. Мы намерены наблюдать экзопланеты, руководителем этого направления является Геннадий Валявин. Поиск транзитов экзопланет, проходящих по диску звезды, и исследование самих экзопланет – очень актуальная задача. Следующим направлением является изучение магнитных звезд. Его возглавляет Иосиф Романюк. 
Шесть телескопов позволяют решать сразу несколько задач. К примеру, три телескопа ведут наблюдения за магнитными звездами, три других следят за транзитом экзопланет. Есть и другие направления исследований – это изучение переменных квазаров, активных ядер галактик, катаклизмических переменных, новых звезд, рентгеновских транзиентов, наконец, опасных астероидов. Так что малым телескопам “скучать” не придется. 
Телескопы диаметром 50 сантиметров, два из которых уже поступили в САО, создаются известной отечественной компанией АСТРОСИБ. За 20 лет своего существования ее специалисты по всему миру построили более 100 небольших обсерваторий, оснащенных собственными инструментами. В нашем проекте разработано уже и техническое задание на проект площадки, на которой расположится “великолепная” шестерка. Очень надеемся, что к концу следующего года два телескопа войдут в строй. Причем роботизировать инструменты, писать программное обеспечение будут инженеры и специалисты САО. Иными словами, в реализации проекта мы, в основном, опираемся на отечественные силы, что тоже очень важно. 
Есть еще один важный момент – образовательный. САО всегда проводило лекции для школьников, экскурсии на телескоп. Сейчас с помощью Интернета можно транслировать картинки звездного неба прямо в школах, высших учебных заведениях – технические возможности позволяют. Так мы сможем познакомить людей с результатами наших исследований, повысится интерес молодежи к научной работе, к астрономии, расширятся их знания. 
Записал Станислав Фиолетов
Фото Сергея Фабрики

Нет комментариев