Удивительная астрономия - Брашнов Дмитрий Геннадьевич. Страница 29

Вот почему ученые старались строить как можно более крупные радиотелескопы. Самый большой инструмент такого рода находится в России, на Северном Кавказе, в Зеленчукской обсерватории. Это РАТАН-600, название которого означает «РАдиоТелескоп Академии Наук с диаметром около 600 м». Это гигантское сооружение расположено на высоте 970 м. Его антенна включает в себя 895 зеркал и занимает площадь 15 тысяч квадратных метров.

Сегодня астрономы все чаще прибегают к сооружению радиоинтерферометров. С оптическими интерферометрами мы уже знакомы. Радиоинтерферометры действуют точно так же. Каждый такой инструмент представляет собой несколько радиотелескопов, которые пересылают пойманные сигналы на общий радиометр. Тем самым обеспечивается большая четкость сигнала и высокая точность измерений.

Один из крупнейших радиоинтерферометров называется «Очень большая решетка» (Very Large Array, сокращенно VLA). Он находится в долине Сан-Августин, близ города Сокорро (США). Инструмент включает в себя 27 связанных в сеть антенн, каждая из которых достигает 25 м в диаметре. Строительство этого сооружения было завершено в 1980 году. Если учитывать расстояние между антеннами, то протяженность радиоинтерферометра составит 20 900 м.

Преимущества радиотелескопа перед оптическим состоят, во-первых, в том, что радиоволны исходят от любых объектов Вселенной, а вот свет испускают лишь немногие источники. Астрономы по радиоволнам открыли немало новых, совершенно неизвестных прежде космических объектов, о существовании которых и предположить не могли: радиогалактики, квазары, радиопульсары и проч.

Во-вторых, свет активно гасится межзвездным газом, а вот радиоволны свободно проходят через туманности.

И в-третьих, сооружать крупные оптические телескопы очень сложно, потому что приходится особо тщательно полировать зеркала и линзы. Поверхность многотонного зеркала должна быть идеальной – а ведь этого так трудно добиться! Зато поверхность антенны может иметь мелкие дефекты, которые не повлияют на точность измерений.

А поскольку радиотелескопы не имеют ограничений в размерах, то и разрешающая способность у них выше, чем у оптических телескопов. Современные радиоинтерферометры «видят» в сотни и даже тысячи раз лучше, чем рефлекторы.

Важно заметить, что наша планета тоже постоянно ощупывается радиоантеннами: искусственные спутники Земли проводят радиометрический контроль за погодой и прочими природными явлениями, изучают разнообразные процессы на земной поверхности и в атмосфере. Каждый день, слушая прогноз погоды, мы получаем ту информацию, которую собрали для синоптиков радиометры спутников.

Космические следопыты измеряют температуру и влажность больших объемов воздуха, следят за скоплениями туч, за ветрами и морскими течениями, за движением и таянием льдов. Но и это не все! Собственное радиоизлучение Земли сообщает ученым о свойствах горных пород, о распределении почв, о жизни больших растительных сообществ (лесов, степей и т. д.). Охрана природы, отслеживание лесных пожаров, поиск полезных ископаемых и многие другие функции сегодня возложены человеком на радиометрические спутники.

Другие виды телескопов

Оптические телескопы и радиотелескопы поставляют ученым основной объем информации о Вселенной. Однако, как говорилось ранее, в природе известны и другие виды излучений, кроме видимого света и радиоволн. Поэтому астрономы заинтересованы в том, чтобы использовать для познания космоса все виды излучений. Ученым пришлось приложить немало трудов, чтобы справиться с поставленной задачей. И на сегодняшний день в распоряжении астрофизиков находятся телескопы для улавливания каждого вида лучей.

В кинофильмах нередко показывают инфракрасные детекторы, способные обнаружить в темноте любое теплокровное существо, включая и человека. Такие приборы улавливают тепловое (инфракрасное) излучение, или ИК-лучи, которые испускаются любым хоть сколько-нибудь нагретым телом. Достаточно объекту иметь температуру –250 °C, и он уже превращается в источник ИК-лучей. В космосе находится множество источников теплового излучения, это самый распространенный вид лучей. Например, половина всей энергии Солнца расходуется на испускание инфракрасных волн.

Инфракрасный телескоп «Гершель»

Кроме того, инфракрасные волны, в отличие от видимого света, почти не поглощаются межзвездным газом и пылью. Вот почему в тепловых лучах можно получить изображение тех объектов, которые навеки скрыты от наших глаз. Если бы не тепловые лучи, то мы никогда бы не увидели, например, галактического ядра и очагов звездообразования в газопылевых туманностях.

К сожалению, земная атмосфера пропускает очень мало тепловых волн, из-за чего инфракрасные телескопы приходится монтировать на искусственных спутниках и выносить ракетами на околоземную орбиту. Именно с орбиты сегодня ведется большинство наблюдений в инфракрасном диапазоне.

Похожим образом обстоит ситуация с ультрафиолетовыми телескопами, которые улавливают, как видно из их названия, ультрафиолетовые лучи (УФ-лучи). Эти лучи прекрасно известны своим свойством вызывать у человека загар. Основная доля ультрафиолета поступает на Землю от Солнца, а от остальных космических источников почти ничего не доходит, поскольку земная атмосфера имеет специальный блокирующий слой, который съедает почти весь ультрафиолет. Этот слой называется озоновым экраном. Он является защитником жизни, поскольку без него ультрафиолет сжег бы все организмы, населяющие сушу.

Агрессивность УФ-лучей объясняется тем, что они рождаются при высоких температурах и насыщены энергией. Скажем, температура поверхности Солнца составляет примерно +5500…+6000 °C, поэтому оно испускает мало ультрафиолета. Главными же источниками ультрафиолетовых волн в Галактике являются облака горячего газа, молодые сильно нагретые звезды класса О и ядра активных галактик, в которых протекают взрывные процессы.

Для приема космического ультрафиолета приходится запускать орбитальные УФ-телескопы. Первым из них был европейский спутник «Коперник», выведенный на орбиту в 1972 году. В нашей стране впервые космический УФ-телескоп, получивший название «Спика», был построен в 1983 году.

Еще больше энергии переносит рентгеновское излучение. Рентгеновские лучи (или Х-лучи) способны пронзать вещество, и поэтому их применяют в медицине при обследовании пациентов. Рентген «видит» сквозь мягкие ткани, позволяя обнаружить травмы костей, поражения внутренних органов, другие нарушения.

В рентгеновском аппарате поток Х-лучей создается особым приспособлением – рентгеновской трубкой, в которой разгоняются и врезаются в металлическую пластинку электроны. В космосе никто металлических пластинок не поставил, поэтому здесь рентгеновские лучи обычно порождаются веществом, находящимся при температуре от +100 000 °C и выше. На Солнце и в туманностях Х-лучи рождаются под действием особых процессов в веществе, для которых не требуются столь высокие температуры.

Сильными источниками рентгеновского излучения являются гало Галактики (зона шаровых скоплений), ядра активных галактик и некоторые нейтронные звезды, которые так и назвали рентгеновскими пульсарами. Нередко мощный поток Х-лучей испускается газовыми туманностями. Это говорит о том, что перед нами не просто туманность, а вещество, оставшееся после взрыва сверхновой. Разогретое до миллионов градусов, это вещество до сих пор насыщено энергией.