Большие игрушки больших ученых: Very Large Telescope

Как и зачем зажигать в небе искусственную звезду, как обсерватория «засветилась» в фильме о Джеймсе Бонде и почему у европейских астрономов бедно с фантазией, Indicator.Ru рассказывает в новом цикле материалов о современных крупных исследовательских инструментах — «Большие игрушки больших ученых».

Современная наука — это часто огромные исследовательские инструменты, научные приборы класса «мегасайенс», как сейчас принято говорить. В мире существует всего несколько десятков таких устройств, которыми пользуются ученые всей планеты. Indicator.Ru начинает цикл публикаций о таких мегаинструментах. Первым мы расскажем об одном очень большом... нет, не так. Первым мы расскажем об Очень Большом Приборе. Он так и называется — Very Large Telescope.

История Очень Большого Телескопа началась еще в 1953 году, когда сотрудник Лейденской обсерватории Ян Оорт поднял глаза к небу и… Нет, он не увидел, что Галактика вращается. Он вообще в очередной раз не увидел ничего: в Европе не так много ясных ночей, да и качество атмосферы в Лейдене оставляло желать лучшего. Оорт и Вальтер Бааде подняли вопрос о том, что хорошо бы сделать так, чтобы создать объединенную европейскую обсерваторию, причем где-то за пределами Европы. Желательно вообще в Южном полушарии, поскольку именно оттуда видны ближайшие спутники нашей Галактики — Большое и Малое Магеллановы облака — и много других очень интересных астрономических объектов. Тогда там не было крупных телескопов.

Десять лет ушло на поиски и выбор места. Сначала рассматривалась Южная Африка, потом выбор пал на Чили. Первая обсерватория ESO (Южная европейская обсерватория) появилась на южноамериканском континенте в 1966 году. Это была обсерватория Ла-Силья, которая и сейчас благополучно работает. В частности, именно на 3,6-метровом телескопе была открыта планета у Проксимы Центавра и именно там расположен маленький телескоп TRAPPIST, который открыл будоражащую умы астрофизиков систему экзопланет вокруг звезды TRAPPIST-1. Однако к началу третьего тысячелетия астрономические технологии шагнули далеко вперед, и ESO начала расширяться.

Новая обсерватория была построена в горах Параналь (в честь этих гор ее и назвали), в 664 километрах севернее Ла-Силья. Астрономические условия там очень хорошие: крайне сухой климат, высота 2635 метров, 340 ясных ночей в году. И именно там был построен самый большой на тот момент телескоп.

Едва ли не каждый научный журналист шутил на тему того, что у европейских астрономов очень плохо с фантазией. Нужно назвать самый большой телескоп в мире? Давайте назовем его «Очень Большой Телескоп»! Шутки-шутками, но огромное устройство получило именно такое название — Very Large Telescope. Однако на самом деле все немного сложнее, но давайте сначала познакомимся с грандиозным устройством.

Итак, VLT, как чаще всего его называют, представляет собой не один телескоп, а сразу восемь. Четыре огромных зеркала, имеющих 8,2 метра в диаметре, расположены в отдельных башнях, которые называются юнитами (UT — от Unit Telescopes). Эти зеркала монолитны, каждое из них весит 22 тонны. Каждый из юнитов имеет свой номер, от 1 до 4, и свое собственное имя. Эти имена взяты из языка мапуче, на котором говорят индейцы-арауканы.

Так что есть у VLT и собственные названия, сразу четыре. От номера «1» к номеру «4» это Анту («Солнце»), Куэйен («Луна»), Мелипаль («Южный Крест») и Йепун («Утренняя звезда», то есть «Венера»). Кстати, с последним названием вышла странная история, поскольку ошибочно считалось, что Йепун — это Сириус.

Зеркала каждого из телескопов снабжены адаптивной оптикой. Что это означает? На тыльной стороне зеркала расположены рычаги-актюаторы, которые могут слегка изгибать зеркало, компенсируя, во-первых, искажения кривизны, вызванные переменой температуры, а во-вторых, атмосферные искажения. Для того чтобы иметь эталонный объект, по которому будут понятны создаваемые в данный конкретный момент искажения, на Йепуне стоит комплект лазеров, которые прямо во время наблюдения светят в небо и возбуждают пары натрия в верхних слоях атмосферы. Получается так называемая лазерная опорная звезда — искусственная звезда, по которой можно калибровать адаптивную оптику.

Сначала на Йепуне могли зажигать лишь одну «звезду», однако после модернизации 2016 года стало возможным создавать сразу четыре рукотворных звезды по краям поля наблюдения.

В самих башнях VLT расположены только телескопы. Наблюдающие астрономы размещаются в операционном центре, скрытом в скале. Ночную смену на каждом из юнитов ведут минимум три человека: инженер (ему принадлежит левая часть центра управления юнитом), штатный астроном Параналя, у которого находятся сразу три сценария наблюдения: заказанный астрономом-посетителем (тем ученым, который выиграл по конкурсу время на VLT), дополнительная научная программа на случай, если останется время, и программа на случай не очень хорошей погоды, которая не позволяет выполнить первые две программы.

Кроме того, иногда несколько юнитов VLT работают одновременно. Вместе с четырьмя передвигающимися дополнительными телескопами с 1,8-метровыми зеркалами, они могут работать как единое целое в режиме оптического интерферометра VLTI. Тогда удается достичь гораздо большего разрешения. Именно VLTI сумел впервые получить изображение внутренней структуры удивительной звезды-вулкана Эты Киля.

В 2012 году VLTI получил изображения с разрешением, соответствующим 130-метровому зеркалу. А сейчас при помощи нового прибора GRAVITY для оптической интерферометрии астрономы надеются получить первое изображение горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики (прямое доказательство существования этого объекта путем измерения траекторий звезд в самом центре Галактики тоже сделали на VLT).

Научное наследие VLT, первый юнит которого заработал чуть меньше 19 лет назад, огромно и будет увеличиваться с каждым годом. Однако ученым этого мало, и в прямой видимости Параналя строится уже Экстремально Большой Телескоп (E-ELT). Это будет телескоп с самым большим зеркалом в мире — 39 метров!

«Засветилась» обсерватория Параналь и в массовой культуре. Помните фильм «Квант милосердия», 22-ю ленту Бондианы? Так вот, отель, который разносит вдребезги Джеймс Бонд в борьбе с очередным мировым злом, — это отель обсерватории. Только живут там на самом деле астрономы, которые были очень недовольны съемками. Нет, наблюдениям агент 007 не мешал, но вот спать днем ученым не давали. А это самое страшное для настоящего астронома.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.