Преди три дни, на 11.04, в галактиката NGC3621, която се намира само на около 6.6 мегапарсека от нас, избухна свръхнова. Свръхновите са гигантски експлозии, които бележат края на жизнения път на някои звезди.
По космически мащаби NGC3621 е буквално в задния ни двор, но няма място за безпокойство – нищо не ни застрашава, защото космическите мащаби са огромни – от свръхновата ни делят повече от двадесет милиона светлинни годни и експлозията се е случил преди повече от двадесет милиона години – всичкото това време е било необходимо за да достигне до нас светлината от експлозията.
Подобни „близки“ свръхнови избухват веднъж на 5-годни. Най-близката свръхнова, която сме наблюдавали, беше 1987А, избухнала в Големия магеланов облак, само на около 170 хиляди светлинни годни.
В астрономията свръхновите се използват най-вече за измерване на разстоянията, а от там и на геометрията на Вселената. Благодарение на далечните свръхнови днес знаем, че Вселената се разширява с нарастваща скорост. А близките свръхнови ни носят информация за производството на тежки елементи, от каквито сме направени самите ние.
През последните няколко нощи най-големите, а и по-малките телескопи в света наблюдават „новоизбухналата“ свръхнова. Значителна част от данните се правят публично достъпни веднага, в духа на сътрудничество, който доминира, ако не цялата, поне голяма част от съвременната астрономия.
Свръхновата е в южното небесно полукълбо (RA=11h18m22s DEC=-32d50m15s) и от България се наблюдава много трудно, защото е много ниско над южния хоризонт.
През последните седмици няколко души ми зададоха въпроса защо звездите са изчезнали и дали Слънчевата система минава през облак от прах, който поглъща светлината от звездите и ги прави невидими. Един от питащите дори се обърна към класиката: „… звезди обсипят свода небесен…“
Краткият отговор е, че облак няма, защото прахът има свойството да разсейва светлината по различен начин – повече синята, по-малко червената. За да има толкова прах, че звездите да изчезнат от небето, цялото небе трябва забележимо да почервенее, включително Слънцето и планетите в слънчевата система. А такова нещо няма, Слънцето и планетите си изглеждат по същия начин, както преди – в това може да се убеди всеки, даже без да прибягва до помощта на телескоп или бинокъл.
Уви, причината за изчезването на звездите е различна, съвсем тривиална от астрономическа гледна точка и за съжаление тя е човешко дело: поради ниската култура на осветление човечеството изпраща към небето (разбирай губи, хвърля на вятъра) огромно количество светлина с помощта на домашно осветление, улични лампи, автомобилни фарове и разбира се – добре осветени рекламни надписи.
Звездите изчезват, защото светлинния фон е повишен и човешкото око се адаптира за условията на по-добра осветеност, вместо за условията на мрак. Адаптацията на очите е бавна – за споменатия пълен мрак изисква около половин час и дори кратко осветяване „изтрива“ ефекта на адаптация и човек трябва да започне да чака отново 30-ина минути. При „нормален“ живот в града хората нямат възможност да се адаптират, заради обилието от източници на ярка светлина.
Звездите нямат шанс пред рекламите, автомобилите и уличните лампи.
Този процес се нарича светлинно замърсяване и по света има много хора и даже организации – някои, но не всички от тях се състоят от астрономи – които според силите и възможностите си се опитват да разясняват и да се борят със светлинното замърсяване, и да „спасят“ небето. Но за светлинното замърсяване четете в самия край.
А по-надолу ще се опитам да обясня подробно, но възможно най-разбираемо защо изчезват звездите.
1. Небесно счетоводство – как се измерва блясъка на звездите
Най-напред – астрономите от древността са измисли да обозначават видимия блясък на звездите със специални единици, наречени звездни величини. Най-ярките звезди имат най-малка звездна величина и колкото по-слаба е една звезда, толкова по-голяма е нейната звездна величина.
Първоначално на най-ярките звезди е била приписана – по определение – нулева или първа звездна величина, обаче по-късно системата е била „настроена“ като астрономите са приели, че звездната величина на Вега е нулева (Вега е най-ярката звезда в съзвездието Лира). Това е удобно, защото Вега е много стабилна звезда, която почти не променя блясъка си и може да служи за стандарт.
Но Вега не е най-ярката звезда на небето, има и по-ярки от нея, което е довело до появата на звезди с отрицателни звездни величини – нали си спомняме, че колкото по-ярка е една звезда, толкова по-малка е нейната звездна величина, а отрицателните числа да по-малки от положителните и от нулата… Най-ярката звезда на нощното небе е Сириус ( от съзвездието Голямо куче), и нейната звездна величина е около -–1.5, а ако вземем предвид и дневното, Слънцето печели с -–27; международната космическа станция, в зависимост от ориентацията на слънчевите си батерии, може да надмине Сириус и да достигне до около -–6 звездна величина.
През ясна и тъмна (тази уговорка е важна, както ще стане ясно по-надолу) човек със средно добро (или средно лошо – ако сте песимисти) зрение може да види звезди от 6-та звездна величина.
Специална уговорка – звездните величини се дефинират за различни участъци от електромагнитния спектър. Тук говоря за така наречените видими звездни величини, които обхващат само светлината, към която човешкото око е чувствително.
2. Най-лошият детектор на светлина (но е безплатен и го има всеки)
Става дума за човешкото око, разбира се.
Нека да се обърнем към човешката физиология. Нашите сетива – слухът, осезанието и което е важно в нашия случай, зрението – имат логаритмична чувствителност. Това означава, че голяма промяна на звука или осветлението се приема от мозъка като малка промяна. Най-вероятно това свойство е възникнало в хода на еволюцията за да ни помогне да обхващаме по-големи диапазони дразнения – както много силен звук, така и много слаб, както много силна светлина, така и много слаба.
За да приведат скалата за яркост на звездите в по-близко съответствие с нашите възприятия, астрономите са я направили логаритмична: ако една звезда е с една звездна величина по-бляскава от друга, то регистрираната светлина от първата е точно 2.512 пъти по-голям от светлината, която получаваме от втората. Този фактор е избран така, че 5 звездни величини точно да съответстват на фактор от 100, за удобство.
Човешкото око се адаптира към условие на ниска осветеност по два начина:
(1) Разширява се зеницата, която по същество е диафрагма, управлявана от кръгов мускул, регулираща колко светлина влиза в около. Зеницата е черна, защото по-голямата част от светлината която достига до нея, преминава и навлиза в окото, а не се отразява или разсейва (ние виждаме предметите около нас благодарение на това, че те отразяват светлина). През деня диаметърът на зеницата е около 2 милиметра, а когато е тъмно може да достигне 7 – 8 милиметра. Количеството преминалата светлина е пропорционално на площта на зеницата (т.е. на квадрата на диаметрите) и една максимално разширена зеница може да пропусне (8/2)**2=16 пъти повече светлина, отколкото една максимално свита. По подобна причина от галилеево време насам астрономите се стремят да наблюдават с колкото се може по-големи телескопи – те събират повече светлина. Например телескопите VLT в Чили, с диаметър около 8 метра, събират милион пъти повече фотони, отколкото може да събере едно човешко око, дори когато зеницата му е максимално разширена.
(2) Сменят се светлочувствителните елементи в окото. Те са два вида – пръчици и колбички. Първите са по-силно чувствителни от вторите, но не регистрират цвят. На тъмно „работят“ именно пръчиците.
От гледна точка на астрономите, окото е един от най-лошите детектори на светлина: то има ефективност само около процент, т.е. регистрира приблизително един на всеки сто фотона. За сравнение – фотографската емулсия регистрира 5 – 10%, а съвременните цифровите детектори могат да достигнат 90% ефективност. Освен това окото не може да „събира“ фотони през продължителни интервали от време, т.е. не може да експонира дълго време, както могат фотографските емулсии или цифровите детектори.
3. „По дирята на безследно изчезналите“ звезди
Както стана дума в началото, през ясна и чиста нощ „средният“ човек може да види на небето, без помощта на бинокъл или телескоп, до няколко хиляди звезди, като най-слабите от тях са от около 6-та звездна величина.
През нощта, в голям град и ако все пак избегне на-ярко осветените булеварди, човек може да види няколко десетки звезди, примерно двадесет. Ако не забравяме, че половината звезди са невидими, защото във всеки момент се вижда само половината от небесната сфера (другата половина е под краката ни, от другата страна на Земята), и погледнем колко ярка е 40-тата звезда в списъка на най-ярките звезди (https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_brightest_stars), ще открием, че това е Алкаид от съзвездието Голяма Мечка, с приблизително 1.9 звездна величина. Да я закръглим на 2-ра звездна величина. Астрономите любители наричат това гранична звездна величина – звездната величина най-слабата видима звезда.
В конкретния пример наблюдател в голям град губи 4 звездни величини, и ако си спомним, че имаме работа с логаритмична скала, това е 2.512 на 4-та степен, което означава загуба по поток от фактор около 40.
За наблюдател в по-малък град „загубата“ ще бъде по-малка, разбира се, но все пак е забележима – от собствен опит знам, че на обсерваториите в Андите ясно се виждат градове на разстояние 100-120 км като огнено зарево на хоризонта. А в Родопите едно Пампорово, с пищно осветените си писти, „изтрива“ звездите на много километри около себе си.
4. И все пак, обгърната ли е Земята от облак прах?
Не случайно споменах числото 40 по-нагоре. Ако изчезването на звездите беше заради облак, облакът трябваше да поглъща или разсейва 39 на всеки 40 фотона и до нас да достига само оставащият един.
Тук възникват два въпроса.
Първо, къде отива енергията на погълнатите фотони. Законът за запазване на енергията е емпирично наблюдение, за което са се досещали още древните гърци. То гласи, че енергията не изчезва, а само преминава от един в друг вид. Когато един фотон е погълнат от прахова частица, енергията му отива за нагряване на частицата. Ефектът е много малък, хилядни или милионни части от градуса. И после частицата излъчва като абсолютно черно тяло. Името е заблуждаващо и всъщност абсолютно черните тела не са черни и за разлика от адашите си, черните дупки, те излъчват (с избора на сложни имена физиците само си придават важност, разбира се; за абсолютно черните тела може да се прочете тук: https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D0%BE_%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE_%D1%82%D1%8F%D0%BB%D0%BE).
Отговорът на нашия въпрос е, че част от енергията на фотоните от далечните звезди ще бъде преработена в инфрачервено – иначе казано топлинно – излъчване.
В момента на земята и в космоса работят множество телескопи, специално конструирани да „виждат“ инфрачервеното лъчение. Един от тях е „Джеймс Уеб“. Но за регистрирането на хипотетичния облак прах е по-важен друг телескоп – Wide-field Infrared Survey Explorer или WISE (https://en.wikipedia.org/wiki/Wide-field_Infrared_Survey_Explorer). Той беше изстрелян в края на 2009 година и се специализира в обзори – той просто сканира небето, отново и отново. В момента той повтаря за 20-тия път обзора на цялото небе. Този телескоп разбира се щеше да забележи подобен прахов облак, далеч преди Слънчевата система да се гмурне в него.
Но подобна регистрация на хипотетичния прахов облак може да бъде дело само на професионалните астрономи – един любител не може да „погледне“ през WISE със собствените си очи.
4 и 1/2. Отговор за непрофесионалисти
Тик опираме до втория въпрос – как хипотетичният облак би повлиял на светлината, която все пак достига до нас.
В края на 1920-те години Робърт Трюмплер – швейцарски астроном, който прекарва почти цялата си кариера в Щатите – изследва структурата на нашата галактика, Млечния път. Той забелязва, че далечните звездни купове са по-слаби и по-червени, отколкото би трябвало да бъдат, и предполага, че междузвездната среда не е празна, а съдържа прах, който поглъща или разсейва светлината и нещо повече – прави я по-червена. „Научният бестселър“ на Трюмплер – статията му от 1930 година, в която той описва резултатите от наблюденията си, може да се прочете свободно тук: https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1930LicOB..14..154T
След още няколко години упорита работа астрономите научават, че синята светлина се „гаси“ повече от червената – с около 30% повече (в логаритмични единици). За сведение – погледнете втория ред в Таблица 3 на тази статия: https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1985ApJ…288..618R. Наистина, тя е от 1985 година, но от тогава свойствата на междузвездния прах не са се променили.
Нека да допуснем, че изчезването на звездите от 6-та до 2-ра звездна величина се дължи на разсейване и поглъщане от прах, тогава във визуалната област (която вижда човешкото око), щяхме да имаме 4 звездни величини поглъщане; да го обозначим с А(визуално) = 4 звездни величини.
А в синята област – според таблицата от гореспоменатата статия – щяхме да имаме поглъщане A(синьо) = 1.324 * 4 = 5.296 звездни величини.
С други думи, във видимата област хипотетичният облак е пропуска до нас 1 фотон на 40, а в синята област: 2.512 на степен 5.296 = 131.4 или приблизително 1 на 131 фотона.
Обектите ще губят около три пъти повече сини фотон, отколкото червени фотони.
В астрономията разликата между две области от електромагнитния спектър се нарича цвят. Има много различни цветове, за многото различни области от спектъра. Но сега ще разглеждам само синята и червената светлина, които грубо казано имат дължини на вълните около 400 и 550 нанометра. Цветовете също се измерват в звездни величини – те са просто разликите между синята и червената звездни величини.
За Слънцето въпросният цвят е около 0.66 звездни величини. Ако „намалим“ синята му светлина с 5.3 звездни величини, а червената с 4 звездни величини и не забравяме, че намаляването на светлината означава по-голямо число звездни величини, ще получим:
0.65 + 5.3 – 4.0 = 1.92 звездни величини.
Може ли да се забележи тази разлика?
Да, еднозначно, и дори човек не трябва да бъде нито професионален, нито любител астроном.
По една случайност въпросният цвят за звездата Бетелгейзе (червен свръхгигант от зимното съзвездие Орион) е 1.85, почти толкова червена, колкото би станало Слънцето, ако звездите изчезваха от небето заради облак от прах, обгърнал земята.
Бетелгейзе е една от малкото достатъчно ярки звезди, чийто цвят може да се види лесно с бинокъл или дори с просто око (ако сте на достатъчно тъмно място, разбира се).
Разбира се, би могло хипотетичният облак да обхваща не само Земята, но и Слънцето, и дори да е по-голям от цялата Слънчева система. Разбира се, тогава Слънцето и планетите няма да почервенеят, поне не толкова много. Но това няма да промени извода, че всички далечни звезди, които са извън облака (а те трябва да бъдат извън него, за да може той да отслаби светлината им) и които все пак виждаме, ще почервенеят значително.
Един пример за последствията от влошаването на ситуацията е миграцията на Ватиканската обсерватория. Тя е основана през 1774 година и до 1930 година, с известни прекъсвания, се намира в центъра на Рим, когато пушекът и осветлението принуждават папските астрономи да се преместят в Кастел Гандолфо, на хълмовете около града. Но съвсем скоро и това не е достатъчно, и през 1961 година обсерваторията създава филиал в Тюсън, в пустинята Аризона и си сътрудничи с обсерваторията Стюарт, чийто телескопи на на около 65 км югозападно от града. А през 1993 година Тюсън се разраства толкова много, че се налага следващият телескоп да се построи още по-далече, на планината Грахам, на повече от 130 км североизточно от града.
Българската национална обсерватория „Рожен“ също страда от осветлението на околните курорти и села.
Има различни решения. Едно е да се преместят обсерваториите на далечни и изолирани места, но възможностите стават все по-малко. Друго и да се използват – когато е възможно, специални филтри, „отсичащи“ светлината на най-разпространените газоразрядни улични лампи или се работи в диапазони на електромагнитния спектър като инфрачервеното, незасегнати от светлинното замърсяване; или да се работи само спектроскопия с високо спектрално разрешение, която е по-слабо засегната. Трето – да се наблюдава от космоса като се построят обсерватории на Луната се изпратят телескопи в орбита.
Нито едно от тези решения не е идеално. Освен това не може да искаме другите хора да зарежат такива важни занимания, като среднощно каране на ски (което създава проблеми за „Рожен“) или да замрази носещата милиони минна индустрия за добив на мед или литий (което създава проблеми за някои обсерватории в Чили). Ако иронията ми се усеща в предното изречение – добре, има я и тя е тъжна.
Ако тенденцията се запази, рано или късно ще стане невъзможно да се правят астрономически наблюдения от повърхността на планетата, с редки изключения. Но освен астрономите, губещи ще са и всичко останали – днес много от децата, които израстват в силно урбанизирана градска, среда почти никога не са виждал небето в цялата му красота. И скоро може да загубват възможност да го видят когато и да е и откъдето и да е.
Интернет, мобилните телефони и даже изкуственият интелект (особено ИИ!) могат да бъдат добро или зло – зависи за какво ги използваме. Интернет и телефоните могат да бъдат средство за получаване на информация, не по-лошо от Големия Вселенски Информаторий, но могат да бъдат и средство за следене и подтискане на индивидуалните свободи, а изкуственият интелект може да бъде персонален идеален учител, който да преподава на всяко дете по най-добрия за детето начин, а може да бъде и инструмент за създаване на персонална политическа или комерсиална реклама, на която поти не можем да откажем…
По-нататък ще стане дума за добрата страна на цифровите технологии. Представете си, че сте астроном и трябва да наблюдавате с телескоп на другия край на света. Съвсем за кратко – за няколко часа. Само пътуването до там отнема три пъти повече време, а трябва и да се върнете. Ако наблюдателната програма е простичка и няма нужда да се вземат бързи решения на място, може да изпратите на обсерваторията инструкции какво и как да наблюдават вместо вас – това се нарича service mode observing (за разлика от традиционния visitor mode observing, когато астрономите физически отиват до телескопа) и подобна възможност предлагат повечето големи съвременни обсерватории. Европейската Южна Обсерватория (ЕСО) в Чили дори е един от пионерите в това, и в нея повече от половината наблюдателно време се използва точно по този начин.
Обаче наблюдателните програми не винаги са лени за изпълнение често изискват да се взема решение на базата на получените данни почти в реално време. С други думи, има нужда астрономът, който или която е създал програмата, да е на място И все пак да пътуваме шест пъти повече време, отколкото е дълго самото наблюдение не е нито много ефикасно, нито евтино занимание. Тук на помощ идват съвременните цифрови технологии и един нов начин на наблюдение е така наречената designated Visitor Mode (dVM), при която астрономите с на телескопа виртуално.
Снощи и на мен ми се случи същото – приказвахме си с колегите през MS Teams какво и как да правим, през това време аз можех да гледам какво става с телескопа и инструмента през виртуален десктоп – нищо особено, компютърните специалисти го правят от много години, но едва сега капацитета на интернет връзката с далечната високопланинска пустиня Атаката стана достатъчно голям за да позволи подобно забавление. За сведение, до преди 10-15 г. данните от наблюденията се пренасяха с куфар, пълен с твърд дискове, със самолет до Германия, и достигаха архива на обсерваторията след много дни; сега това отнема най-много 4-5 минути.
На картинката долу може да се види виртуалния десктоп. На планината той е „разхвърлян“ върху два монитора, за удобство. На горния ред се виждат два дисплея, които в реално време показват обекта, към който е насочен телескопа (вляво) и спектъра, получен от спектрографа (вдясно). Този спектрограф е с високо спектрално разрешение и за да покрие по-широк диапазон, има два дисперсионни елемента, които „нарязват“ спектъра на парчета – тук се виждат три, като най-яркото в средата е покрива точни линиите на серния двуокис, от който ние се интересуваме. Другите две отрязъка от спектъра са по-слаби, защото попадат в области от диапазона дължини на вълните, в които атмосферата е почти непрозрачна.
На втория ред на преден план има три панела. Левият по същество е интерпретатор (програмистите ще се сетят – програмните езици биват интерпретаторни и компилаторни), който ред по ред изпълнява скриптовете, с които се управляват телескопа и инструмента. Скриптовете могат да се редактират в движение, стига съответният „ред“ да не е започнат.
Прозорецът в средата показва състоянието на инструмента – кой процеп, филтър или дисперсионнен елеметн е сложен на пътя на светлината – и позволява тези неща да се променят без скрипт; обаче при нормални наблюдения се използват скриптовете, инструментът се управлява от тои панел само при настройки или технически тестове на състоянието му.
Третият прозорец управлява детектора и не случайно е по-голям, с което показва колко по-сложни и поддатливи на фини настройки са съвременните инфрачервени детектори. Под този прозорец се вижда част от още един – който показва координатите, към които е насочен телескопа, посоката и силата на вятъра и други подобни показатели, но той е дублиран на друг терминал и затова колегата, който беше дежурен снощи, не си е направил труда да го „вдигне“.
Най-отдолу има два обикновени терминала.
Всичко това е чудесно, няма само едно – прозорец за управление на времето над обсерваторията. 🙂 Критична липса, защото ако човек можеше да намали влажността или да прогони облаците с едно щракване на мишката, нашата работа щеше да бъде много по-лесна…
Даже случаен поглед към небето показва, че то се мени – като минимум, през няколко нощи смяната на лунните фази става очевидна и по-ярките планети се „появяват“ и „изчезват“. По-внимателен „поглед“ – какъвто отправят нагоре астрономите със съвременните си инструменти – показва, че небето е калейдоскоп, в който, противно на очакваното, няма две еднакви нощ, часа или дори минути: блясъкът на милиони променливи звезди се увеличава или намалява, избухват нови и свръхнови, някои звезди ни „намигат“, докато планетите, обикалящи около тях, преминават пред дисковете им (явление, наречено пасаж или транзит – и двете думи са чуждици, само че едната е навлязла в българския език по-рано).
Първата половина на последния ден беше посветена на „преходната“ астрономия – това е пряк превод на английското transient astronomy – сумарното означение на дялът от нашата наука, който се занимава с явления, които се появяват и изчезват. Първият обзорен доклад разказа за успехите на една програма с хедонистичното име VinRouge, целяща да намери инфрачервените аналози на сливащи се черни дупки и/или неутронни звезди. Те се откриват от гравитационни детектори като LIGO и още няколко други инструмента. За съжаление гравитационните детектори имат ниска ъглова разделителна способност, което е сложен начин да се каже, че астрономите не знаят къде точно е станало сливането и бързо – преди експлозията да е затихнала – трябва да се получат изображения на голяма площ от небето, десетки, ако не и стотици квадратни градуси. И тук идват на помощ инструментите, които правят обзори – заради голямото си полезрение.
VinRouge е обзорът, с най-високо отношение на брой цитати към брой статии, което означава, че с относително малка инвестиция на наблюдателно време е постигнат голям ефект, защото резултатите от него имат огромен ефект върху много области – от чисто астрономическата еволюция на двойни звезди (която е необходима за да се разбере как се образуват физически свързаните двойки от неутронна звезда и друга неутрона звезда или черна дупка) до нуклеосинтеза в ядрената физика (това е част от физика, която се занимава с ядрените реакции, в резултат на които от по-леките елементи се получават по-тежки).
Обектите, които се получават при сливането на две неутронни звезди или на неутронна звезда и черна дупка се наричат килонови и повече за тях може да се прочете тук: https://en.wikipedia.org/wiki/Kilonova
Дискусията в края на „транзитната“ сесия се концентрира върху проблемите на обзорите, а те са много: от социално като координирането и управлението на екип по над двеста човека, до въпроса какво да се прави с всякакви странни обекти, които дори не е известно дали са галактични и извънгалактични и не е ясно в кой панел на заявките за наблюдение да се изпратят.
Последното ми твърдение има нужда от обяснение – наблюдателното време се разпределя от комисии, в която астрономите се редуват да „служат“. Това е престижна, но доста неблагодарна работа, защото отнема много време. Хората се редуват – един ден ти оценяш предложенията на другите, на другия – те оценят твоите. Една заявка винаги се оценя от поне 5-6 човека, така че опитите да се възползва човек от положението си не минават. Комисиите се делят на панели – по различните области в астрономията – и заявките се пращат в съответната област: звезди, галактики, екзопланети и т.н. Но какво да направим с обект, който изведнъж става шестстотин пъти по-ярък, няма предишни наблюдения и поведението му не наподобява на никоя от известните видове звезди? С подобен проблем нееднократно се сблъсква няколко пъти обзорът VVV/VVVX – един от тези, в които работя и аз.
После изслушахме обзорен доклад, изнесен дистанционно, за новострояща се американска обсерватория, която се специализира върху обзори – „Рубин“, с 8-метров широкоъгълен телескоп; тя се очаква да започне работа към средата на следващата година. Поучени от опита на останалите, хората, зад този проект са се погрижили да създадат огромна система за оповестяване на астрономическата общност за новооткрити и потенциално интересни променливи обекти. Още един обзорен доклад и няколко малки доклада по-късно конференцията приключи.
Беше изморително – заради необходимостта да комбинирам организирането и участието – но интересно. Огромна роля в провеждането на събитието изиграха шестима студенти-доброволци, които помогнаха с техническата част и събираха докладите, не по-малко помогнаха и водещите отделните сесии, които се грижеха докладчиците да започват и да завършват навреме и секретарката, която поддържаше безбройните списъци с участници, с хора, които са платили регистрацията, с хора, които са подписали разрешение техните доклади да бъдат записани и излъчени в Интернет…
Настрана от техническата част – аз самият научих много, видях с какво се занимават хората от другите обзори и разбира се, те видяха с какво се занимавам аз и моите колеги от VVV/VVVX. Накрая, но не на последно място, отдадохме заслуженото на „пенсионирания“ инструмент VIRCAM, на който всички ние до голяма степен дължим професионалното си развитие през последните близо петнадесет години и която ни позволи да видим Вселената малко по-отблизо…
Третият ден на нашата конференция в еднаква степен принадлежеше на мечтателите и на прагматиците.
В контекста на науката, която се обсъжда на тази конференция, мечтателите са хората, които мислят за следващото поколение обзори. Отвъд океана това е обсерваторията „Вера Рубин“ с нейния 8.4-м телескоп LSST, който предстои да започне работа в средата на 2024 г. За него е писан много. Европейският принос е космическият телескоп „Евклид“, който беше изстрелян на 1.07.2023 г. и вече се намира в точката на Лагданж Л2, заедно с „Гая“ и „Джеймс Уеб“. За разлика от LSST, „Евклид“ работи в инфрачервената област и макар да има диаметър само 1.2 м. Той е в ролята на Давид в сравнение с останалите огромни телескопи, защото е в космоса, над земната атмосфера. Когато става дума за инфрачервени наблюдения, това му дава огромно преимущество в два аспекта. Първо, атмосферата поглъща, по тази причина обсерваториите се строят високо в планините, за да има над тях по-малко атмосфера. Второ, инфрачервената област от спектъра е тази, в която са излъчва топлината – там излъчва атмосферата, както и самият телескоп. Това води до високо фон, който намалява точността на наблюденията. В космоса този проблем се решава лесно – телескопът се поставя зад многослоен екран, който го защитава от нагряване от слънчевата светлина. „Евклид“ носи на борда не само инфрачерваена, но и оптична камера, и спектрограф, което го прави доста универсален телескоп. Основните му задачи са свързани с космологията – да направи 6-годишен огромен обзор на далечните галактики, далече превъзхождащ всичко, което е правено до сега от наземните обсерватории. В сравнение с телескопите „Хъбъл“ и „Джеймс Уеб“, „Евклид“ е като широкоъгълен морски бинокъл в сравнение със зрителна тръба – техните кадри покриват само 1-2 квадратни ъглови минути от небето – а неговият кадър обхваща повече от 3000 квадратни ъглови минути. Този инструмент, който струва около 600 милиона евро (около 15 пъти по-малко от „Джеймс Уеб“), е създаден за да отговори на въпроса какво кара Вселената да се разширява с увеличаваща се скорост, и разбира се, и на други въпроси.
Толкова за мечтателите, сега за прагматиците.
Преди половин век, през първите години на ЕСО, най-важното за обсерваторията е било да даде на европейските астрономи достъп до модерни астрономически телескопи. През изминалите десетилетия ударението се измести върху качеството на телескопите и на инструментите. А през последните години се наблюдава една нова тенденция – астрономите да „правят“ наука на базата на огромното количество информация, събрана в астрономическите архиви. Архивът на Европейската Южна Обсерватория има над 7 000 активни ползватели и около 40% от всички статии (1044 за 2022 г.), базирани на данни от телескопите на ЕСО, използват в освен собствените данни на авторите си (т.е. данни, получени със собствени заявки за наблюдателно време), и данни от архива. Още по-интересно е, че около 15-20% от статиите не използват никакви собствени наблюдения, а само данни от архива. Това е почти същото като обсерваторията да има на Cerro Paranal още един, пети 8.4-м телескоп. Разбира се, нещата не опират само до броя на телескопите. Появяват се нови идеи как да се използват стари данни, появяват се нови методи за обработка на данните. Не на последно място, става ясно, че обекти, които са наблюдавани, просто защото са попаднали случайно близо до друг интересни обект, са интересно сами по себе си. Денят завърши съвсем по ученически – с „урок“ и демонстрация как да се използват инструментите за достъп до архива на ЕСО – става дума за софтуерни средства и уеб-страници/портали. Това се случва доста често на конференции, които имат по-практическа насоченост, аз самият съм го правил, когато става дума за обработка на данни.
С това измина повече от половината от конференцията.
Един особено красив поглед на нощното небе през камерата на Кристофър Малин и Бабак Тафреши. Малко обяснения какво се вижда:
0:23 и около това – върхът Паранал (Cerro Paranal) в Чили, където се намират част от телескопите на Европейската Южна Обсерватория, поглед от платформата, върху която са построени четири 8-метриви телескопа
1:28 – червеникавата вертикална линия е от лазер на системата за адаптивна оптика; лазерът създава изкуствена свезда в небето, там, където тряба да се рпавят наблюденията; адаптивна оптика компенсира движението на атмосферата и помага да се получават по-малко размити изображения; на същия кадър хоризонталната линия е самолет – над Паранал минава трафика през цялото чили, а нощем има много полети, които пътуват от Сантяго за Лима или за Щатите и обратно. Още един самолет се вижда вдясно на 3:04-3:05.
1:33 – поглед към лазерите отблизо; в горния ляв ъгъл се вижда Големия магеланов облак – неголяма галактика, близо до Млечния път, която за съжаление се вижда само от южното полукълбо
2:19 – „малки“ 1.8-метрови телескопи, които се използват за интерферометрични наблюдения
2:36 – вляво се виждат и Големия, и Малкия магеланови облаци
3:20 – дълга експозиция, на която ясно се вижда къде е Южният небесен полюс
3:40 и около това – вида се сянката на планината върху облачния слой, който е по-ниско от Паранал; върхът е на около 2650 м надморска височина, облаците през по-голямата част от времето са по-ниско – една от причините това място да бъде избрано за обсерватория; нещо подобно чесно се наблюдава на Мауна Кеа, където също има голяма обсерватория
3:49 – Луната, Венера и може би Юпитер залязват над Паранал; снимано е от друг връх в Андите, по-на изток от обсерваторията
4:01 – отново Магелановите облаци
4:10-4:16 – ниско над хоризонта се виждат облаците и по-специално техният слоест характер – как са образувани от „нишки“; в тоя момент е почти сигурно, че тънки облаци има и над самата обсерватория, но те са пекалено тънки за да се видят и само близо до хоризонта, където ги гледаме близо до равинната ма самите облаци, те са по-забележими
4:21 – белите линии долу са от автомобили; даже нощем (и особено нощем!) в обсерваторията се кара ан габарити за да не се пречи на наблюденията, но по пътя са поставени малки осветителни тела, които обозначават границите му, пък и след 102 нощи годишно човек научава тия три км наизуст.
4:36 – пример за кадър, фокусиран наблизо (върху палатката на преден план) – затова звездите изглеждат като „палачинки“
4:40-4:42 – бялото верикално сияние след залеза, което пресича Млечния път е прах в развината на планетите, който свети с отразена светлина; вижда се най-добре малко селд залеза на Слънцето или малко преди изгрева и се нарича водиакална светлиа; на преден план долу вдясно се виждат автомобилите, които преминават през предпоследния завой преди върха – пътят надолу води към „селището“, в което са резиденцията (всъщност общежитие), столова, различни работилници, резервоари с ГСМ, и пр.
*
A few explanations of what is seen: 0:23 and thereabouts – Cerro Paranal in Chile, home to some of the European Southern Observatory’s telescopes, view from the platform that hosts four 8m telescopes 1:28 – the reddish vertical line is from the adaptive optics system laser; the laser creates an artificial star in the sky where the observations are to be made; adaptive optics compensates for the movement of the atmosphere and helps to obtain less blurry images; in the same shot, the horizontal line is an airplane – traffic throughout Chile passes over Paranal and at night there are many flights from Santiago to Lima or to the States and back. Another plane is seen to the right at 3:04-3:05. 1:33 – a close-up look at the lasers; in the upper left corner is the Large Magellanic Cloud, a small galaxy near the Milky Way that is unfortunately only visible from the southern hemisphere 2:19 – “small” 1.8m telescopes that are used for interferometric observations 2:36 – both the Large and Small Magellanic Clouds are visible on the left 3:20 – long exposure clearly showing where the South Celestial Pole is 3:40 and around – the shadow of the mountain is seen on the cloud layer, which is lower than Paranal; the peak is about 2,650 m above sea level, the clouds are lower most of the time – one of the reasons why this place was chosen for the observatory; something similar is often seen on Mauna Kea, where there is also a large observatory 3:49 – Moon, Venus and possibly Jupiter set over Paranal; it was photographed from another peak in the Andes further east of the observatory 4:01 – the Magellanic Clouds again 4:10-4:16 – low above the horizon, the clouds are visible and in particular their layered nature – how they are formed by “threads”; at this point it is almost certain that there are thin clouds above the observatory itself, but they are too thin to be seen and only near the horizon, where we see them near the rabbinate, but the clouds themselves are more noticeable 4:21 – the white lines below are from cars; even at night (and especially at night!) the observatory is driven to the observatory so as not to interfere with the observations, but along the way there are small lighting fixtures that mark its boundaries, and even after 102 nights a year, one learns these three kilometers by heart 4:36 – example of a close-up shot (on the tent in the foreground) – that’s why the stars look like „pancakes“ 4:40-4:42 – the white vertical glow after sunset that crosses the Milky way is dust in the developed planets that glows with reflected light; it is best seen a little after sunset or just before sunrise and is called the Zodiacal light; in the foreground, lower right, you can see the cars going through the penultimate bend before the top – the road down leads to the „settlement“, in which are the residence (actually a dormitory), a canteen, various workshops, fuel tanks, etc.
На 2.12.2022 в 18:00 българско време ще може да докоснете далечните Анди, където се намират наблюдателните станции на най-голямата обсерватория в света – ЕСО. Събитието ще може да се наблюдава на живо в youtube:
ЕСО е съкращение от Европейската Южна Обсерватория на английски.
Тя е ввропейска, защото е консорциум от на 16 страни от Европа, които прз далечната 1962 г. са осъзнали, че поотделно не могат да се състезават с технологичния, научен и не на последно място, икономичекси потенциал на САЩ, и да се обединили за да могат учените в тях да правят конкурентно способна наука (впрочем, по същата причина съществуват ядреният институт и космическата агенция ЕСА).
Тя е южна, защото от северното и от южното полукълба се виждат различни части на небесната сфера, а на юг има няколко много важно и уникални обекта – центърът на нашата галактика, Магелановите облаци, които са най-близките до Млечния път сравнително големи галактики и почти между другото – галактиката Центавър А, която е най-близката до нас радио галактика.
Първоначалните планове са били ЕСО да бъде построена в Намибия, където Германия вече е имала наблюдателна станция, но в края на краищата са избрали Чили заради политическата стабилност (кой е можел да си представи, че десетина години по-късно вечер из Сантяго
е се чува автоматична стрелба и е трябвало обсерваторията да внася сухо мляко за съпругите на служителите).
Аз самият почти четвърт век работя в тая обсерватория, първите близо петнадесет години на най-вълнуващото място – наблюдателните станции в Чили. Беше страхотно преживяване, сигурен съм, че турът, макар и виртуален, ще е много специално преживяване!
В сп. „Осем“, бр. 11/2022 имам нова статия за Луната. Тя е предизвикателство, което се появява пред очите на земните изследователи всяка нощ или ден – защото е достатъчно ярка да се вижда и денем. Но тя е пред очите и на политиците, които виждат в нея предизвикателство от друг вид.
Първата статия от тази мини-поредица, която се появи в октомврийския брой на списанието, беше посветена на изучаването на Луната през докосмическата ера – с помощта на наблюдения с невъоръжено око или с телескопи от Земята. В тази статия разказвам повече за изучаването с космически средства, но става дума и за това как съвременните наземни телескопи се използват за да се определи химичния състав на лунната почва.
Желанието да докоснем далечните небесни тела навярно съпровожда човечеството от най-древни времена. През 1657 г. се появява книгата, в която поетът дуелист Сирано дьо Бержерак изпраща пътешественик до Луната с… ракетен кораб! Почти четири века по-късно изследванията на нашата небесна съседка продължават.
Вече видяхме изображението на купя от галактики SMACS 0723, когато вчера президентът Байдън го показа. Повече за куповете и гравитационните телескопи може да прочетете в предния ми пост. Новото е, че сега показаха и няколко спектъра на далечни галактики, на които се виждат обичайните емисионни линии, по които може да се определи, че тези малки петънца на изображението наистина са далечни галактики, светлината от която е излъчена преди 11-13 милиарда години, съвсем скоро след Големия взрив.
Повече за това изображение може да се прочете тук:
Спектър на горещия юпитер WASP-96b е получен когато планетата минава между нас и звездата. Планетата се нарича горещ юпитер, защото има размер като на нашия добре познат Юпитер, но е много близо до звездата, по-близо, отколкото е Меркурий до Слънцето. Температурата на подобни планети е стотици и дори хиляди градуси.
Част от светлината на звездата – много малка част, процент от процента – преминава през атмосферата на планетата и газовете в планетната атмосфера поглъщат част от светлината на звездата. В спектъра на звездата се получават „чужди“ планетни линии. Обаче горещият юпитер, колкото и да е горещ, не е толкова горещ, колкото звездата, която има температура от порядъка на поне 2-3 хиляди градуса (Слънцето има температура около 6000 градуса).
Спектърът изглежда странно – хората, които са свикнали със спектри обикновено си представят (приблизително) плосък континуум, насечен тук-ам от долини – именно те са абсорбционните линии.
Обаче когато става дума за планетни пасажи (известни още като транзити) нещата интуитивно работят по друг начин. При пасажа наблюдателите измерват каква част от звездата е засенчена от планетата. Засенчването зависи от размера на планетата, от нейния радиус. Ако планетата е парче камък, диаметърът е един и същ на всички дължини, защото сянката е чисто геометрична.
Ако планетата има атмосфера нещата се променят. На онези дължини на вълните, които съответствуват на линиите на поглъщате в атмосферата на планетата, планетата изглежда по-голяма! Не, защото се е надула от гордост, а защото част от фотоните на звездата преминават през планетната атмосфера и каква част от тях преминава зависи именно дали има линии на поглъщане. Там къде има такива линии, планетата ефективно изглежда по-голяма. По вертикалната ос на картинката със спектъра, която виждаме, е нанесен ефективния размер на планетата на дадена дължина на вълната. „Хълмчетата“ в спектъра на WASP-96b са местата, където водната пара в атмосферата на планетата поглъща повече от светлината на звездата:
Повече за това изображение може да се прочете тук:
Мъглявината Южен пръстен е планетарна мъглявина – предсмъртен тремор на звезда, която преди да ни напусне, изхвърля голяма част от външната си обвивка (т.е. от масата си). Това е процес, който може да се повтори неколкократно, поради което виждаме няколко обвивки, изхвърлени по различно време – по-външните са изхвърлени по-рано. А в центъра остава все още горещо ядро на умиращата звезда. В случая централната звезда е двойна и по червения ѝ цвят се вижда, че единия компонент е обкръжен от прахов облак.
Повече за това изображение може да се прочете тук:
Квинтетът на Стефан – пет галактики, четири от които са близо една до друга, на разстояние около триста милиона светлинни години. Петата галактика не е свързана физически с останалите, тя е по-близо до нас от останалите. Всяка от тези галактики в сравнима по размер с нашата собствена галактика, Млечния път. Сливането на галактики е обичайни явление във Вселената. На нашата собствена галактика предстои да се слее с галактиката в съзвездието Андромеда (известна още като М31) и да образува гигантска елиптична галактика. Сливането на галактики е доста бурен процес, при който газът и прахът, които обичайно са разпръснати из дисковете на спиралните галактики, са подложени на на ударни вълни и се свиват и се образуват множество млади звезди…
Повече за това изображение може да се прочете тук:
Мъглявината Карина е район на активно звездообразуване. Те се намира на 76 хиляди светлинни години от нас, което по космически мащаби е нищожно разстояние. Това изображение, и другите, които неизбежно ще го последват, позволява да се изучава в детайли процеса на звездообразуване – как от газ и прах космическите сили, главно гравитацията – произвеждат звезди. Но гравитацията не е единствения играч в този процес – помагат или пречат, според обстоятелствата, звездният вятър, магнитните полета, диференциалното въртене на Млечния път (т.е. не всички части на нашата галактика се въртят по един и същи начин) и т.н.
Повече за това изображение може да се прочете тук:
Преди малко се състоя пресконференция, на която Президентът Джо Байдън лично показа първото изображение на космическия телескоп „Джеймс Уеб“.
Какво може да кажем за самото изображение? Някой астроном, който работи по купове от галактики вероятно би могъл да разпознае точно кой куп ни показаха, аз не мога. Обаче е очевидно, че става дума за масивен куп, защото този тип обекти действа като гравитационна леща – това е един вид „гравитационен“ телескоп, който позволява да видим още по-далечни галактики, които иначе биха били прекалено слаби за да бъдат регистрирани от нашите приемници. „Увеличените“ далечни галактики като правило изглеждат по-червени и някои от тях имат формата на банан – не се шегувам, гравитационната леща има подобен ефект върху далечните галактики – тя превръща една инане кръгла галактика в дъгичка.
Защо е интересно това? Изображението, което видяхме е портрет на ранната Вселена – заради ограничената и сравнително „ниска“ скорост на светлината, тя пътува от тези далечни галактики до нас мнооооого дълго време. По скоростта на разширението знаем, че Вселената е на възраст около 16.8 милиарда години. Светлината, която виждаме на въпросното изображение вероятно е напуснала тези галактики когато те са били на няколко милиарда години, а най-далечните може и да са били на по-малко от милиард.
В онези ранни времена във Вселената е имало почти само водород и хелий, както и съвсем малко литий. Тези три елемента са се получили в процеса на Големия Взрив. Скоро след това са се появили и първите звезди – „митични“ обекти, които заради липсата на по-тежки елементи, които имат голямо значение за структурата на „нормалните“ съвременни звезди, включително слънцето. Но първите звезди – астрономите ги наричат с условното име „звездно население от трети тип“ – е нямало от къде да вземат тежки елементи и теоретичните модели показват, че те са били по-големи отколкото съвременните си аналози. До сега никой не е виждал тези обекти, за да провери резултатите от моделите, защото по-масивните и по-ярки от тези звезди отдавна са избухнали като свръхнови, а по-малките и не толкова ярки просто е трудно да се видят. И ето че сега разполагаме с голям телескоп, който може би ще ни позволи да видим първите звезди във Вселената.
Преди три десетилетия космическият телескоп „Хъбъл“ също опита да види първите звезди. Историята как стана това е интересна и поучителна. По традиция наблюдателното време в големите обсерватории се разпределя от комисия, в която астрономите се редуват да „служат“ за определен период от време, примерно 1-2 години. Това е трудна дейност, която изисква много от личното време на участниците, но в същото време е и престижна. Отстрани може да изглежда като предпоставка за злоупотреби и съм далече от мисълта да твърдя, че злоупотреби няма, но почтеността е част от репутацията на един учен, и със сигурност тя е най-трудната част за изграждане и най-лесната за губене. Но има и друга традиция, според която директорът на всяка обсерватория има право да разпределя някакъв малък процент от наблюдателното време по свое усмотрение. Зад тази традиция стои остра необходимост да се реагира бързо, когато има нужда от спешни наблюдения, например заради току що избухнала свръхнова, а традиционната комисия се събира само веднъж на шест месеца и до следващото разпределяне на наблюдателното време ще е късно за спешните наблюдения…
Институтът, който управлява космическите телескопи се намира в Балтимор и се нарича Space Telescope Science Institute (STScI) и се намира в Балтимор. По същество това е най-обикновена обсерватория, само че на астрономите в нея не им се налага да ходят до някоя планина за да наблюдават. Вместо това те го правят дистанционно, буквално от кабинетите си.
По онова време директор на STScI e Боб Уйлямс. Самият той се занимава с изследване на далечни галактики и на ранната Вселена. Той осъзнава, че астрономическата общност има нужда от свръх дълбоко изображение, на което може да се видят първите галактики във Вселената. Но никой не се решава да поиска толкова много от безценното наблюдателно време на „Хъбъл“ и Уйлямс използва десет дни от директорското време за да го направи. И тук е мястото политиците да си водят записки : той прави данните достъпни за всеки, т.е. всеки желаещ може да ги свали от архива на института и да прави собствени изследвания. Излишно е да казвам, че днес в астрономическите среди Боб Уйлямс е по-известен не с резултатите от собствените си научни резултати, а с мъдрото решение да даде възможност на цялата астрономическа общност да получава научни резултати.
Любопитен факт: Фриц Цвики, астрономът, който пръв е предположил, че масивните купове от галактики могат да служат като гравитационни телескопи, е роден във Варна. Повече за него може да се прочете тук: https://en.wikipedia.org/wiki/Fritz_Zwicky
За наблюденията на Hubble Deep Field, както е известно свръх дълбокото изображение, получено от Боб Уйлямс с телескопа „Хъбъл“ може да се прочете тук: https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Deep_Field
Тази демонстрация беше предсрочна, защото според първоначалните съобщения, данните щяха да бъдат показани за пръв път утре, на 12.07, вечерта (Българско време). Сегашната пресконференция не носеше научен характер, в нея не участва нито един астроном. Камала Харис представи Джо Байдън, който изнесе кратка реч, която не бих могъл да нарека по друг начин, освен предизборна – Байдън смята да се кандидатира за втори мандат и каза обичайните неща: че Щатите могат да се характеризират с една дума и тя е възможности, че администрацията му поддържа науката и т.н.
След което показаха изображението и Байдън даде думата на администратора на НАСА Бил Нелсън, който обясни че на този кадър виждаме раната Вселена, и че в нашата галактика има милиарди звезди, и има милиарди галактики. С други думи – нямаше никаква конкретика и очевидно целта не беше да се популяризира науката, но въпреки това за мене беше интересно за гледане, най-малкото защото почти не не съм виждал Байдън и Харис „на живо“.
Не, астроном не влиза в бар, а един германец, представител на Европейската космическа агенция (European Space Agency, съкращава се ESA) изнася доклад на астрономическа конференция. Той дълго и упоително говори как на базата на наблюденията от техния телескоп наречен „Гая“ се публикуват три път повече научни статии годишно, отколкото с наблюденията от „Хъбъл“, който е космически телескоп на конкурентната американска агенция НАСА. Докладът свършва, настъпва времето за въпросите. Вдига ръка един французин (даже не американец!). Както се разбира в следващия момент, много му е дошъл възторжено-пропагндния тон на човека от ESА. Французинът започва:
NASA, за разлика от ESA, обикновено прави нещата бързо… Германецът го прекъсва и проявява чувство за хумор, каквото обикновено не очакваме от неговите сънародници:
Като „Джеймс Уеб“… Хората в залата, около хиляда човека, избухват в гръмогласен смях. Като изчаква суматохата да се утоложи, Французинът признава:
That was an easy target… (което на английски е идиоматичен израз, означаващ нещо като: това е очевиден и лесен за посочване проблем, за който знаят всички, мистър Очевидност…)
Професионалният хумор обикновено се обяснява трудно, но по изключение тази шега лесно може да се разбере и от хора извън астрономията или аеро-космическата индустрия. Французинът имаше предвид безспорния факт, че през историята си NASA е правила и продължава да осъществява проекти бързо, изпреварвайки всички останали. Подходящи примери са автоматичните станции до външната част на слънчевата система. Най-известна сред тях може би е New Horizons, която преди няколко години достигна Плутон. Но това правило си има изключения защото NASA има склонност подценява сложността на някои мисии. Точно такъв е случая с телескопа „Джеймс Уеб“. В момента той преминава последни настройки и изпитания, и дори започнаха да се провеждат научни наблюдения с някои от инструментите му. Но, от сравнително прост продължител/заместник на „Хъбъл“, той се превърна в огромна, сложна и амбициозна космическа обсерватория. Себестойността му подскочи от около 1-1.5 милиарда долара до над 10 милиарда, и той започва работата почти с едно десетилетие закъснение.
ESA и NASA са нещо като frenemies – нова е английски неологизъм, означаващ две страни, които едновременно се конкурират, но в същото време – доброволно или не – си сътрудничат. Например ESA е част от въпросния „Хъбъл“ и дори е платила 15% от цената му. Поради това европейските астрономи имат достъп до него, и даже получават по-голям дял от наблюдателното му време, отколкот им се полага, просто защото пишат по-добри заявки.
А „Гая“ е друга бира. В астрономическите среди този телескоп е добре известен, но широката публика почти не е чувала за него. „Бедата“ на „Гая“ е, че не произвежда красиви картинки, защото това е специализиран широко-ъгълен телескоп за астрометрични наблюдения (това означава, че може много точно да измерва положенията на звездите, и по метода на праралакса – също и разстоянията до тях). Изображенията, които получава „Гая“ са прекалено големи за да се прехвърлят до земята и да се обработват там. По тази причина те се обработват в космоса, на борда на телескопа, и на Земята се получават само резултатите – таблици с измервания. Което не пречи по тези таблици наистина да се публикуват три пъти повече научни статии годишно, отколкото по изображенията и спектрите от „Хъбъл“.
Един астроном влиза в бар… Само по себе си това е виц. Нещо като известния стар виц: Сталин и Молотов пълзят в калта през една разорана нива…
Долната снимка е направена на стотина метра от телескопа, на който правех наблюденията за дисертацията си. Обикновено наблюденията ми траеха седмица или дори 10-ина дена. Правех спектрална библиотека в инфрачервената област. По онова време инфрачервените детектори бяха малки – с размер само 256 на 256 пиксела (сега са с по 2048 на 2048 или дори 4096 на 4096 пиксела) и за да се направи спектър на една звезда трябваше да направя около дузина отделни наблюдения, които покриваха малки части от целия спектър и после се обединяваха. При всяко наблюдение се променяше положението на дифракционната решетка и за съжаление повторяемостъта на механизма не беше добра. С други думи, ако завъртиш дифракционната решетка и после поискаш да я върнеш на предишното място, тя няма да се върне съвсем точно на него. Това налагаше наблюденията на стандартите да се редуват с наблюденията на обектите и правеше наблюденията бавни и трудоемки, защото телескопът трябваше да се мести на всеки 5-10 минути. Телескопните оператори бързо научиха особеностите на моята програма и като ме видеха, тъжно въздишаха: „Ох, пак ли ти…“ За разлика от мен много други аспиранти стояха на един и същ обект с часове и единствената грижа на операторите беше да следят дали процепът на купола – който се върти – следва движението на телескопа. Сега има реална опасност всичко това да изчезне в пламъците.
Кит Пийк е името на върха, където е построена Националната обсерватория на Съединените щати. Кръстен е на дъщерята на местен политик. Намира се на територията на племето Тохоно Оодхам, в сърцето на пустинята Сонора. Обсерваторията е основана през 1958 г. и има два оптични телескопа от 4-м клас и десетина по-малки, както и радиоантена на VLBI (вижда се на снимката). Повече за обсерваторията може да се прочете тук: https://en.wikipedia.org/wiki/Kitt_Peak_National_Observatory Пожари на Кит Пийк са се случвали и преди, но никога не са стигали толкова близо до самата обсерватория. Обаче преди няколко години в Австралия горяха телескопи и картинката на разтопените огледала е… впечатляваща: https://www.science.org/content/article/australian-observatory-destroyed Ако огънят може да разтопи стъкло, представете си какво може да направи с хората. Повече за пожара може да се прочете тук: https://www.space.com/fire-reaches-kitt-peak-observatory-arizona
Европейската Южна Обсерватория (ЕСО; https://www.eso.org/) и проектът Event Horizon Telescope (EHT; https://eventhorizontelescope.org/) организират на 12.май в 16:00 часа българско време пресконференция, на която ще бъдат представени нови научни резултати. Самите резултати все още са предмет на ембарго за публикация, но като се има предвид, че Event Horizon е международна програма за наблюдения на черни дупки (за техни предишни резултати погледнете https://www.eso.org/public/news/eso1907/), може да се направят разумни предположения за характера на откритието.
Черните дупки не излъчват по дефиниция – те са толкова масивни и компактни, че тяхната първа космическа скорост е по-голяма от скоростта на светлината, най-високата скорост, която могат да достигат само фотоните, всички материални тела се движат с по-ниски скорости. Все пак черните дупки могат да бъдат наблюдавани по ефекта, който предизвикват с масата си върху своето обкръжение. Например те създават „сянка“ изкривявайки пътя на светлината, излъчвана от материал около тях; докато „пада“ върху черните дупки, този материал образува така наречения акреционен диск, в който се разрушава на атоми и се нагрява до високи температури от хиляди, дори милиони градуси.
Освен ръководителите на ЕСО и EHT, ще участват:
– Thomas Krichbaum от института по Радиоастрономия Макс Планк, Германия
– Sara Issaoun от Харвард и от Университета Радбауд в Хидерландия
– José L. Gómez от института по Астрофизика в Андалусия, Испания
– Christian Fromm от Университета Вюрцбург, Германия
– Mariafelicia de Laurentis от Университета „Федерико II“ в Неапол, Италия
Пресконференцията може да се гледа на живо на страницата на ЕСО:
След самата пресконференция в Youtube канала на ЕСО ще бъде излъчена научнопопулярна дискусия, разбираема за широката публика. Пресконференцията и дискусията ще бъдат на английски, но материалите, които придружават съобщението за пресата ще бъдат достъпни на много езици.
Част първа, в която глупавите човечета се замерят с ракети
Да се чете в новините.
*
Част втора, в която се намесва Вселената
В петък вечерта, на 11.03.2022 г. астроном с трудно произносима фамилия Krisztián Sárneczky от унгарската обсерватория Конколи открива астероид, на който по-късно е присвоено обозначението 2022 EB5. Мтодът за откриване на астероиди е известен отдавна – правят се много снимки на небето и се сравняват за да се види кои обекти на снимките се местят или променят яркостта си: първите са астероиди или комети, вторите – променливи звезди. Тук може да се види пример:
Преди, когато астрономите са използвали фотографски плаки, това сравняване се е правело със специален уред, наречен бликкомпаратор. По този начин е открит Плутон:
Сега сравненията се правят с компютри по цифров път.
Sárneczky веднага пресмята орбитата на новооткрития астероид – това сега се прави лесно, съществува софтуер – и се оказва, след около два часа той ще се сблъска със Земята малко след полунощ българско време, същата нощ!
Наистина, около 22:22 по Гринуич, астероидът навлиза в земната атмосфера близо до Исландия. Относителната скорост между него и Земята е около 2 км/с или 40 000 км/ч.
За щастие 2022 EB5 е бил миниатюрен – диаметърът му навярно е бил около 3 метра – и напълно е изгорял в атмосферата, превръщайки се в ярък болид. В момента се търсят свидетели и записи на сблъсъка, но вече има независимо потвърждение от звуковата вълна чрез мрежа акустични детектори на Европейската космическа агенция.
Иначе, докато сме заети да се замеряме с ракети, нямаше да усетим как сме последвали динозаврите.
ПС Разбира се, шансът да бъде забелязан далече преди удара някой по-масивен и по-опасен астероид, е много по-голям. Има специални програми за търсене на опасни астероиди, като например Catalina Sky Survey в Аризона: https://catalina.lpl.arizona.edu/
По въпроса какво може да направи човечеството след като бъде намерен подобен обект виж „Не гледай нагоре!“ А за научен анализ на възможностите виж:
Космически телескоп „Джеймс Уеб“ вече пристигна в точката на Лагранж Л2, от където предстои да прави наблюдения (за това писах преди: ) и инженерите на земята запчнаха да настройват главното му огледало. То се сустои от осемнадесет сегмента, всеки от които е монтиран на подвижна рамка. За да представят по разбирам начин какво се случва, хората от отдела за връзки с обществеността в НАСА използваха следното сравнение: ако цялото главно огледало се сравни в площта на САЩ, отделните му компонентно имат приблизително площта на щата Тексас, а точността, с която трябва да съвпаднат повърхностите им е по-малко от 4 сантиметра. Процедурата по настройката ще отнеме месеци, преди телескопът да е в състояние да започне научни наблюдения.
Защото тогава е избрана тази – на пръв поглед излишно сложна – конструкция? Тя е сложна само на пръв поглед и всъщност опростява значително строежа на телескопите, намалява масата им, прави ги по-независими от температурните промени и не на последно място по важност – снижава цената им. По тези причини най-големите телескопи – и в космоса, и на земята – днес се строят с огледала, съставени от отделни сегменти.
Връзката между маса и топлина е важна заради температурните промени: през нощта, когато куполът на един телескоп е отворен и се правят наблюдения, в подкуполното пространство влиза студен въздух. Ако огледалото се е загряло през деня, то отдава топлина и загрява въздуха, вследствие на което топлият въздух започва да се движи нагоре и на негово място от вън навлиза друг, по-студен въздух. И така, докато температурата на огледалото се изравни с тази на околния въздух. А движенията на въздуха имат негативен ефект върху качеството на изображението – също когато дори са невъоръжено (т.е. без бинокъл или далекоглед) око виждаме как звездите близо до хоризонта трепкат… Колкото по-масивно е огледалото, толкова по-бавно се охлажда то. Повечето модерни телескопи имат системи за охлаждане през деня, които ги поддържат до температури, близки до нищните, а куполите им се боядисват с бои с висок коефициент на отражение за да се намали нагряването от слънцето.
В космоса разбира се няма въздух, но масата на главното огледало трябва да се изведе с ракета-носител до същия този космос, а от това зависи цената на изстрелването – използването на по-мощна ракета струва повече.
Не на последно място, сегментите внасят елемент на серийност в производството на телескопа – едно голямо огледало е уникален продукт, за чието производство се строят също толкова уникални уреди. А сегментите се „щамповат като салами“, ако трябва да използваме леко модифициран цитат на един политик от ерата на Елвис Пресли. Тук разбира се, опростявам картината, но наистина сегментите, които са на едно и също разстояние от центъра на оптичната ос на телескопа, са еднакви. Впрочем, оптичните компании и астрономите опитват същия подход и с големите монолитни огледала и даже с цели телескопи – например VLT е комплекс от четири идентични телескопа (но съоръжени с различни уреди за да се решават най-разнообразни задачи) с 8-метрови огледала, телескопите „Джемини“ са два идентични – един на Хаваите за наблюдения на Северното небе, и втори в Чили за наблюдения на Южното небе. Подобна двойка близнаци са телескопите SALT в Южна Африка и HET в Щатите.
Да се върнем към „Джеймс Уеб“. Той в момента получава първите технически изображения. За настройката се използва звездата HD84406 – не особено забележима звездичка, с маса и спектър подобни на слъчевите, на около 260 светлинни години (80 парсека) от нас. Тя е съвсем малко по-слаба от най-слабите звезди, които могат да се видят с невъоръжено око, но е лесно достъпна с бинокъл или малък телескоп.
Във февруарския (2/2019: https://spisanie8.bg/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5/%D0%BA%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82%D1%8A%D1%82-%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%BE-%D0%BE%D1%80%D1%8A%D0%B6%D0%B8%D0%B5.html) брой на сп. „Осем“ може да прочетете моя статия за Луната.
Ето я анотацията от страницата на списанието: В самото начало на 2019 година китайската станция „Чанг-4“ достави на повърхността на Луната неголям луноход. За пръв път кацането беше осъществено върху обратната страна на Луната, която винаги е невидима от Земята. Какво Да очакваме от тази мисия? На 14 септември 1959 г. автоматичната станция „Луна-2“ поставя началото на лунните изследвания in situ (на място). Какво знаем за нашата космическа съседка днес, как сме го научили и какви са големите въпроси, на които астрономията и геологията все още търсят отговори?
Към това мога да добавя, че разказвам как с много труд и изобретателност астрономите от миналото са изследвали Луната и са разкривали тайните ѝ.
Авторът е астроном в Европейската южна обсерватория в Чили. Той е сред учените, които прекарват безсънни нощи, изучавайки странен сигнал, продължаващ цели 100 секунди. На фона на дотогавашните с продължение едва няколко секунди, този е безпрецедентна и безценна находка. Теоретиците подсказват, че това е гравитационен сигнал, който може да произхожда от сливането на две неутронни звезди. Астрономите го наблюдават в реално време, макар че се е случило още когато на Земята са властвали динозаврите. Гравитационните вълни са смущения във време-пространствения континуум. Дават възможност чрез тях да се анализират явления от „бебешката” възраст на Вселената. На какви въпроси ще отговори гравитационната астрономия, този нов прозорец към света?
Може да си купите списанието в павилионите за вестници, а също и в някои книжарници.
Valentin D. Ivanov 
