Маркус Чаун - Твиты о вселенной

Чтобы увидеть звезды, вам потребуется безоблачная ночь. Но даже кристально чистое небо несовершенно. Турбулентность атмосферы Земли ухудшает видимость.

Звездный свет проходит через движущиеся воздушные пузырьки с различными температурами (атмосферная турбулентность). Пузырьки отклоняют свет как линзы.

Результат: звезды мерцают, колеблются, искрятся и, может даже казаться, изменяют цвет. Прекрасно для романтичных влюбленных; катастрофа для астрономов.

Независимо от того, насколько велик ваш телескоп, атмосферная турбулентность ограничивает разрешение 1 угловой секундой в лучшем случае, что эквивалентно 5 мм на расстоянии в 1 км.

Удивительный факт: у приличного любительского телескопа такое же разрешение, как у 10-метрового телескопа Кек. Телескоп Кек, конечно, имеет намного большую светосилу.

Чтобы убрать мерцание звезды, астрономы используют «адаптивную оптику». Идея: отслеживать эффекты турбулентности и моментально корректировать изображение в телескопе.

100 раз в секунду датчик волнового фронта измеряет, как турбулентность влияет на звездный свет. Быстрый компьютер рассчитывает необходимые корректтировки.

Поверхность маленького «гуттаперчивого» (гибкого) зеркала, недалеко от точки фокусировки можно изгибать с помощью пьезоэлектрических кристаллов (которые деформируются в ответ на электрический ток).

Гибкое зеркало колеблется в точном соответствии с требуемой компенсацией искажений, вызванных атмосферой. Это подобно удалению атмосферы!

Используя адаптивную оптику (АО), большие телескопы достигают наилучшего орлиного зрения. В настоящее время почти все крупные телескопы оснащены АО.

Иногда натриевый лазер используется для создания искусственной «путеводной звезды» высоко в атмосфере, чтобы получить информацию об атмосферной турбулентности.

АО первоначально была разработана американскими военными: спутники-шпионы также должны были смотреть через турбулентную атмосферу, но чаще вниз, нежели вверх.

Большие телескопы обеспечивают более острый взгляд на Вселенную. Тот же результат можно получить, соединив вместе два или более телескопа меньших размеров.

Используется техника интерферометрии. Хитрость в том, чтобы сделать детектор, у которого 2 зеркала телескопа выступали бы как части одного огромного зеркала.

Чтобы понять, представьте себе зеркало с диаметром 100 метров. Будет иметь огромную светосилу и очень высокое разрешение.

Нанесение черных пятен на зеркало уменьшает его светосилу. Но не его разрешение, пока есть еще некоторые рабочие области в 100 м друг от друга.

Далее, покрасим все зеркало черным, за исключением двух круговых 10-метровых пятен на противоположных концах. В результате изображение будет тусклым, но все еще очень резким.

Теперь отрезаем черные части. Остаются две 10-метровые области, в 100 метрах друг от друга. Соединенные вместе, они имеют такую же остроту (четкость) зрения, как воображаемый гигантский телескоп.

Трюк работает только тогда, когда детектор фокусирует звездный свет, приходящий от обеих областей «в фазе» — необходимо, чтобы совпадали гребни/впадины световых волн.

Так, для двух телескопов земного базирования необходима высокотехнологичная «линия задержки» с нанометровой точностью, чтобы приходящий свет звезд всегда был в фазе.

Гораздо меньшая точность необходима для больших длин волн, например радиоволн. Very Large Array (Очень Большой Массив) в Нью-Мексико является примером радиоинтерферометра.

Сегодня интерферометрия также применяется в больших оптических/инфракрасных телескопах. Интерферометр Кек соединяет 2 одинаковых 10-метровых телескопа, находящихся в 85 м друг от друга.

Четыре одинаковых 8,2-метровых телескопа, объединенных в European Very Large Telescope (Европейский Очень Большой Телескоп, Чили), могут привести к общей разрешающей способности как у 120-метрового телескопа.

С 2011 существует четырнадцать оптических телескопов земного базирования с апертурой более 8 м. Шесть из них находятся в Южном полушарии.

Самым большим телескопом является Gran Telescopio Canarias ( GTC ) на испанском острове Ла Пальма. Его 10,4-метровое зеркало состоит из 36 шестиугольных сегментов.

GTC базируется на конструкции из двух 10-метровых телескопов-близнецов Кек на Мауна-Кеа (Гавайи), которые используются двумя калифорнийскими центрами и НАСА.

Кроме того, на 4200-метровой горе Мауна-Кеа расположены японский 8,3-метровый телескоп Subaru («Плеяды») и международный 8,1-метровый телескоп Gemini North.

Как следует из названия, Gemini — это близнецы. Gemini South [43] Проект «Джемини» — международный: его осуществляли астрономические организации Англии, Канады, Чили, Австралии, Аргентины и Бразилии. находится на горе Серро Пачон ( Cerro Pachon) на севере Чили. Subaru и Близнецы имеют монолитные (цельные) зеркала.

В нескольких сотнях км к северу от Серро Пачон находится Серро Паранал ( Cerro Paranal) (2635 м), где квартирует Very Large Telescope (VLT) — Очень Большой Телескоп Европейской Южной обсерватории.

VLT состоит из четырех идентичных 8,2-метровых телескопов: Antu, Kueyen, Melipal и Yepun (Солнце, Луна, Южный Крест и Сириус — на языке Мапуту).

На Маунт-Грэм, Аризона, расположен Large Binocular Telescope (Большой Бинокулярный Телескоп): два 8,4-метровых зеркала на одной горе работают вместе как интерферометр.

Два оставшихся гигантских телескопа: Hobby-Eberly Telescope — Телескоп Хобби-Эберли (Mt Fowlkes — Маунт Фаулкес, Техас) и Southern African Large Telescope — Южный Африканский Большой Телескоп (Южная Африка).

Оба имеют сегментированные зеркала 11 м в поперечнике, но из-за особенностей их конструкции самое большее — используются лишь 9–10 м. Они также имеют ограниченный обзор неба.

Важно, что большие телескопы располагаются в отдаленных горных районах: небеса ясные, сухие, темные (малое световое загрязнение) и тихие (малая турбулентность).

Космический телескоп Хаббл, который находится на низкой околоземной орбите, назван в честь американского космолога Эдвина Хаббла. Он был запущен в апреле 1990.

Почему космос? 1. Небо черное, 24 часа 7 дней в неделю. 2. Нет атмосферы — означает: нет турбулентности. 3. Над атмосферой могут наблюдаться УФ и ИК излучения, обычно поглощаемые.

Обратная сторона медали: чрезвычайно дорогой; трудности с обслуживанием или ремонтом; из-за ограничений, связанных с запуском — довольно маленький — зеркало составляет только 2,4 м в поперечнике.