Путем расширения нашего зрения далеко за пределы представления наших предков,
эти чудесные инструменты, телескопы, открыли путь к более глубокому
и совершенному пониманию природы. - Рене Декарт, 1637
Тысячелетиями человечество вглядывалось в зачаровывающее ночное небо
...не понимая, что звезды нашей Галактики - Млечного Пути – такие же солнца...
... или миллиарды таких же галактик, составляющих остальную Вселенную...
... или что мы- всего лишь крошечный миг в истории Вселенной...
... насчитывающей 13.7 миллиарда лет.
Только при помощи глаз, как инструмента наблюдения, у нас не было бы возможности
...найти планетные системы других звезд, или обнаружить...
...существование жизни где-нибудь во Вселенной.
Сегодня мы твердо идем по пути, приводящем к разгадыванию...
...тайн Вселенной, жизнь в которой может быть самой замечательной
...вехой астрономических открытий.
Я - доктор Джей, я буду вашим гидом по истории телескопа –
удивительного инструмента, который доказал, что может быть...
...настоящими воротами человечества во Вселенную.
1. Новые горизонты.
Четыре века назад, в 1609 году,...
...человек вышел в поле недалеко от своего дома.
Он направил свой, сделанный дома телескоп, на Луну, планеты и звезды.
Его звали Галилео Галилей.
Астрономия больше никогда не будет прежней.
Сейчас, 400 лет спустя после того, как Галилей впервые направил телескоп в небеса,
...астрономы используют гигантские зеркала на удаленных горных вершинах для исследования небес.
Радиотелескопы собирают тихий шепот из открытого космоса.
Ученые даже запустили телескопы в космос,
повыше от искажающих эффектов нашей атмосферы.
И вид этот стал просто захватывать дух!
Но Галилей не был в действительности изобретателем телескопа.
Эта честь принадлежит Гансу Липперсгею,
неприметному Голландско-Германскому изготовителю линз для очков.
Однако Ганс Липперсгей никогда не использовал свой телескоп, чтобы смотреть на звезды
– вместо этого, он думал, что его новое изобретение будет полезно,
в основном, морским путешественникам и военным.
Липперсгей жил в Миддельбурге, в то время большом торговом городе...
...в юной Голландской республике.
В 1608 году Липперсгей установил, что если рассматривать удаленный объект...
...через выпуклую и вогнутую линзу, то он будет увеличен,
если линзы будут размещены на правильном расстоянии друг от друга.
И родился телескоп!
В сентябре 1608 Липперсгей показал свое новое изобретение
принцу Голландии Мориссу.
Он не смог бы выбрать наилучшего момента,
потому, что в то время Нидерланды были вовлечены
...в 80-летнюю войну с Испанией.
Новая подзорная труба могла увеличивать объекты и, тем самым, обнаруживать...
...вражеские корабли и войска, которые находились слишком далеко,
чтобы быть видимыми невооруженным глазом.
Действительно полезное изобретение!
Но Голландское правительство никогда не предоставляло Липперсгею патент на его телескоп.
Причина была в том, что другие коммерсанты так же заявили об этом изобретении,...
особенно конкурент Липперсгея Захария Янсен.
Этот спор об авторстве не разрешен до сих пор.
И до сегодняшнего дня действительное происхождение телескопа остается покрыто завесой тайны.
Итальянский астроном Галилео Галилей, отец современной физики,
...услышал о телескопе и решил построить свой.
"Около 10 месяцев назад моих ушей достигло сообщение,
что некий Флеминг сконструировал подзорную трубу, с помощью которой видимые объекты,
хотя и очень далекие от глаза наблюдателя,
...были отчетливо видны как близкие."
Галилей был величайшим ученым своего времени.
Он также был ярым сторонником новой идеи устройства мира,
пропагандируемой польским астрономом Николаем Коперником, который предположил,
что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.
На основе услышанного о голландском телескопе, Галилей...
...построил свои собственные инструменты,
которые были значительно лучше.
"В конце концов, не жалея ни труда ни средств, мне удалось...
...построить для себя такой замечательный инструмент,
...что объекты, наблюдаемые с его помощью, казались в 1000 раз больше,
...чем видимые нашим естественным зрением."
Пришло время попробовать телескоп.
"Я пришел к мнению и убеждению,
что поверхность Луны не гладкая и однородная и точно сферическая,
как в том были уверены многие философы,
но неровная, покрытая впадинами,
почти такая же, как Земная."
Пейзаж, полный кратеров, гор и долин.
Мир подобный нашему!
Несколько недель спустя, в январе 1610 года, Галилей взглянул на Юпитер.
Близко к планете он увидел 4 искры света,
которые меняли свое положение на небе ночь за ночью вместе с Юпитером.
Это было как медленный, космический балет спутников, кружащихся вокруг планеты.
Эти четыре искры света станут известны позже
как Галилеевы луны Юпитера.
Что еще открыл Галилей?
Фазы Венеры!
Так же как и Луна, Венера растет и уменьшается...
...от серпа к полной фазе и обратно.
Странные придатки с каждой стороны Сатурна.
Темные пятна на лице Солнца.
И, конечно, звезды.
Тысячи звезд, может быть, даже миллионы.
Каждая слишком слабая, чтобы ее можно было заметить невооруженным глазом.
Получилось так, как будто человечество внезапно лишилось своей повязки на глазах.
Предстояло открыть целую Вселенную.
Новость о телескопе распространилась по всей Европе, как лесной пожар.
В Праге, при дворе Императора Рудольфа Второго, Иоганн Кеплер...
...улучшил конструкцию инструмента.
В Антверпене голландский картограф Майкл ван Лангрен...
...создал первые надежные карты Луны, показывающей, как он думал,
континенты и океаны.
Иоганн Гевелий, состоятельный пивовар из Польши,
строил большие телескопы для своей обсерватории в Данциге.
Эта обсерватория была настолько велика, что занимала крыши трех домов!
Но, возможно, наилучшие инструменты своего времени...
... были сконструированы Кристианом Гюйгенсом в Голландии.
В 1655 году Гюйгенс открыл Титан, самую большую Луну Сатурна.
Несколькими годами позже его наблюдения позволили открыть систему колец Сатурна -
...то, что Галилей так и не понял.
Последнее, но не менее важное – Гюйгенс увидел темные пятна...
...и яркие полярные шапки на Марсе.
Существует ли жизнь на Марсе, в этом чужом мире?
Этот вопрос занимает астрономов и по сей день.
Все первые телескопы были рефракторами,
которые использовали линзы для собирания звездного света.
Позже линзы были заменены зеркалами.
Первый телескоп-рефлектор был изобретен Никколо Зукки,
и позже улучшен Исааком Ньютоном.
В это время, в конце 18го века, самые большие зеркала в мире...
...были отлиты Уильямом Гершелем, органистом, превратившимся в астронома...
...и работавшим вместе с сестрой Каролиной.
В их доме в Бате, в Англии, Гершели заливали раскаленный докрасна...
...расплавленный металл в формы и затем, когда заготовка остывала...
...полировали ее поверхность, чтобы она могла отражать свет.
В течение своей жизни Гершель построил более 400 телескопов.
Самой большой из них был настолько велик, что требовал четырех слуг...
...для управления разнообразными веревками, колесами и тягами,
чтобы следовать движению звезд по ночному небу,
вызванному, конечно, вращением Земли.
Теперь Гершель, как картограф, исследовал небеса и...
...заносил в каталог сотни новых туманностей и двойных звезд.
Он также открыл тот факт, что наш Млечный Путь представляет собой плоский диск,
и даже измерил движение Солнечной Системы через этот диск...
...путем изучения относительных движений звезд и планет.
Затем, 13 Марта 1781 года, он открыл новую планету - Уран.
Спустя двести лет автоматическая межпланетная станция NASA Voyager 2...
...дала возможность астрономам посмотреть на этот удаленный мир вблизи.
В цветущей и плодородной сельской местности центральной Ирландии, Уильям Парсонс,
третий граф Росса, построил самый большой телескоп 19го века.
Из-за своего колоссального металлического зеркала размером 1.8 метра,
гигант стал известен как "Левиафан из города Парсон".
В редкие ясные безлунные ночи, Граф садился к окуляру...
...и отправлялся в путешествие через Вселенную.
В туманность Ориона- теперь известную как звездные ясли.
В Крабовидную туманность – остаток взрыва сверхновой звезды.
И в туманность Водоворот.
лорд Росс был первым, кто отметил ее форму в виде грандиозной спирали
Галактика, такая же как и наша, с замысловатыми облаками темной пыли и горячего газа,
миллиардами отдельных звезд, и - кто знает –
может быть, даже планетами, наподобие Земли.
Телескоп стал нашим кораблем
в исследовании Вселенной.
2. Больше-лучше!
Ночью ваши глаза адаптируются к темноте.
Ваши зрачки расширяются, давая возможность большему количеству света попасть в глаза.
В результате вы можете видеть более тусклые объекты и слабые звезды.
А теперь представьте, что ваши зрачки размером 1 метр в диаметре!
Вы бы выглядели весьма странно, но у вас было бы сверхъестественное зрение!
И это именно то, что телескопы дают нам!
Телескоп как бы воронка
Его главная линза или зеркало собирает свет от звезд и направляет его в ваш глаз.
Чем больше линза или зеркало телескопа, тем тусклее объекты, которые вы можете увидеть с его помощью.
Так что размер действительно есть все.
Но насколько большим можно сделать телескоп?
Ну в действительности, не очень, если это рефрактор.
Свет от звезд должен пройти через главную линзу,
которую вы можете поддерживать только по краям.
Теперь, если вы изготовите слишком большую линзу, она будет очень тяжелой и начнет деформироваться под своим весом,
что приведет к искажению изображения.
Наибольший рефрактор в истории был изготовлен в 1897 году, в Йеркской обсерватории близ Чикаго.
Его главная линза – объектив – была немногим более 1 метра в диаметре,
но его труба достигала невероятной длины в 18 метров.
С созданием Йеркского телескопа, изготовители рефракторов достигли возможного предела.
Вы хотите еще больших телескопов?
– Подумайте о зеркалах!
В рефлекторах, свет отражается зеркалом вместо того, чтобы проходить через линзу.
Это значит, что вы можете сделать зеркало значительно тоньше, чем линзу, и можете поддерживать его сзади.
В результате вы сможете строить зеркала значительно большие, чем линзы.
Большие зеркала появились в южной Калифорнии век назад.
В то время, Гора Вилсон была удаленным пиком в диких горах Сан Габриель.
Небо было чистое и ночи были темные.
Здесь, Джордж Элери Хейл сначала построил полутораметровый телескоп,
который был меньше, чем давно отправленный на покой Левиафан Лорда Росса, но он был значительно лучшего качества,
и также находился в значительно лучших условиях.
Хейл уговорил местного бизнесмена Джона Хукера на финансирование инструмента диаметром 2.5 метра.
Тонны стекла и клепаной стали были втащены на Гору Вилсон.
Телескоп Хукера был закончен в 1917 году.
Он останется самым большим телескопом в мире следующие 30 лет.
Большое орудие космической артиллерии, готовое атаковать Вселенную.
И он так и сделал!
Невероятный размер нового телескопа...
...вызвал изменения в самом подходе к наблюдениям.
Астрономам больше не нужно было всматриваться в окуляр нового гиганта,
вместо этого они часами собирали свет на фотопластинки.
Никогда до этого никто не вглядывался так далеко в космос.
Спиральные туманности оказались наполненными до краев отдельными звездами.
Не являются ли они такими же звездными системами, как и наш Млечный Путь?
В Туманности Андромеды, Эдвин Хаббл открыл особый тип звезд,...
...которые меняют свою яркость с точностью хронометра.
На основе своих наблюдений Хаббл смог определить расстояние до Туманности Андромеды:
почти миллион световых лет.
Спиральные тумманости, такие как Туманность Андромеды, были точно отдельные, самостоятельные галактики.
Но это была не самая невероятная вещь.
Большинство этих галактик удалялись от Млечного Пути.
На горе Вилсон, Хаббл открыл, что соседние галактики удалялись с малыми скоростями,...
в то время как удаленные галактики – с большими.
Вывод?
Вселенная расширяется.
Телескоп Хукера предоставил возможность ученым совершить самое фундаментальное астрономическое открытие 20го века.
Благодаря телескопу, мы смогли восстановить историю Вселенной.
Немного менее 14 миллиардов лет назад, Вселенная родилась...
...в огромном взрыве времени и пространства, материи и энергии, который называют...
Большим Взрывом.
Крошечная квантовая рябь выросла в плотные сгустки первобытного бульона,
из которого потом сконденсировались галактики
ошеломляющего разнообразия размеров и форм.
Ядерный синтез в ядрах звезд произвел на свет новые атомы –
углерод, кислород, железо, золото.
Взрывы сверхновых выбрасывали эти тяжелые элементы снова в космос.
Сырой материал для формирования новых звезд
и планет!
Когда-то, где-то, как-то, простые органические молекулы эволюционировали в живые организмы.
Жизнь – это чудо в вечно меняющейся Вселенной.
Мы - звездная пыль.
Это великое представление и безграничная история,
донесенная до нас наблюдениями с помощью телескопов.
Представьте – без телескопа мы бы знали всего о шести планетах,
...одной луне и нескольких тысячах звезд.
Астрономия до сих пор была бы в своем младенчестве.
Как закопанные клады, сокровища Вселенной взывают...
к любознательным из древних времен.
Принцы и властелины, политики и промышленники, так же как и люди науки,...
...прочувствовали притягательность неизвестных морей космоса и, с использованием телескопов,...
...область исследований быстро расширилась.
У Джорджа Элери Хейла была одна большая мечта:
построить телескоп в два раза больший, чем предыдущий рекордсмен.
Встречайте – прима астрономии 20го века
– пятиметровый телескоп Хейла на горе Паломар.
Более пятисот тонн подвижного веса, настолько точно отбалансированного,....
... что все это движется с грацией балерины.
Его сорокатонное зеркало обнаруживает звезды в 40 миллионов раз тусклее, чем видимые невооруженным глазом.
Завершенный в 1948 году, телескоп Хейла дал нам непревзойденные виды планет,...
...звездных скоплений, туманностей и галактик.
Гигант Юпитер со своими многочисленными лунами.
Великолепная тумманость Огонь.
Тусклые жгуты газа в Туманности Ориона.
Но можем ли мы сделать еще бОльше?
Советские астрономы попробовали в конце семидесятых годов.
Высоко в горах Кавказа они построили Большой Телескоп Азимутальный...
...с главным зеркалом в шесть метров в диаметре.
Но в реальности он не смог оправдать ожиданий.
Он был просто слишком велик, слишком дорог и слишком капризен.
Так получается, что строители телескопов должны сдаться?
Должны ли они похоронить надежды на еще большие телескопы?
Достигла ли история телескопа своего преждевременного конца?
Конечно, нет.
Сегодня у нас в эксплуатации есть 10-метровые телескопы,
и еще большие находятся на чертежной доске.
Какое было решение?
Новые технологии.
3. Спасение технологией
Современные автомобили не выглядят как модель Форда Т,
так же и современные телескопы совершенно отличаются от их классических предков...
– таких, как пятиметровый телескоп Хейла.
С одной стороны, их монтировки гораздо меньше.
Старые монтировки были экваториальными – такими, где одна из осей...
...была всегда параллельно оси вращения Земли...
Чтобы двигаться согласно движению неба, телескоп должен был всего лишь...
...вращаться вокруг этой оси с той же скоростью, с которой вращается Земля.
Просто, но слишком громоздко.
Современные альт-азимутальные монтировки значительно более компактны.
С такими монтировками, телескопы наводятся, как пушки.
Нужно просто выбрать высоту и азимут.
Единственная проблема – двигаться согласно движению неба.
Для этого телескоп приходится вращать вокруг обеих осей, причем с разными скоростями.
И это стало возможным только когда телескопы стали управляться компьютерами.
Маленькую монтировку проще построить,
более того, она помещается в меньший купол, что еще уменьшает стоимость...
...и улучшает качество изображения.
Возьмем для примера два телескопа Кек на Гавайях.
Несмотря на то, что их 10-метровые зеркала в два раза больше, чем...
...зеркало телескопа Хейла, они, тем не менее...
...помещаются в меньшие купола, чем на горе Паломар.
Зеркала телескопов также развивались.
Раньше они были толстыми и тяжелыми.
Теперь они стали тонкими и легкими.
Зеркала диаметром во много метров отливаются в гигантских вращающихся печах.
И они по-прежнему толщиной 20 сантиметров.
Их сложные поддерживающие узлы не позволяют тонким зеркалам...
...растрескиваться под собственным весом.
Плунжеры и актуаторы, управляемые компьютерами, также помогают поддерживать зеркало...
... в отличной форме.
Такие система называются системой активной оптики.
Идея заключается в том, чтобы компенсировать и исправить деформации главного зеркала...,
...вызываемые силой тяжести, ветром или температурой.
Теперь тонкое зеркало также и весит гораздо меньше,
Это значит, что все поддерживающие узлы, включая монтировку...
...могут быть гораздо тоньше и легче.
И дешевле!
Вот 3.6 метровый телескоп, изготовленный по новой технологии...
...построенный европейскими астрономами в конце 80х.
Он служил испытательной площадкой для многих технологий...
...применяемых при строительстве телескопа.
Даже его башня не имела ничего общего с традиционными куполами телескопов.
Телескоп, изготовленный по новой технологии был большим успехом.
Пришло время преодолеть 6-метровый барьер.
Обсерватория Мауна-Кеа находится на высшей точке над Тихим Океаном...
...на высоте 4200 метров над уровнем моря.
На пляжах Гавайев туристы наслаждаются солнцем и серфингом.
Но высоко над ними астрономы сталкиваются с замораживающими температурами...
...и боязнью высоты в их поиске открытий загадок Вселенной.
Телескопы Кек – одни из самых больших в мире.
Их зеркала размеров 10 метров в поперечнике, тонкие, как вафля.
Мозаичные, как кафельный пол, они состоят из 36 шестиугольных сегментов,...
...каждый из которых управляется с точностью до нанометра.
Они – настоящие гиганты, устремленные в небо.
Это храмы науки.
Закат над Мауна Кеа.
Телескопы Кек начинают собирать фотоны из далеких уголков космоса.
Их зеркала-близнецы вместе более эффективны,...
...чем все предыдущие телескопы.
Что у нас сегодня?
Пара сталкивающихся галактик, отстоящих на миллиарды световых лет от Земли?
Умирающая звезда, делающая последний выдох в планетарную туманность?
Или, может быть, планета вне солнечной системы, которая приютила жизнь?
В Сьерро Парана, в пустыне Атакама, в Чили – самом сухом месте Земли –
мы найдем самую большую когда-либо построенную астрономическую машину -
Европейский Очень Большой Телескоп.
ОБТ в действительности 4 телескопа,
зеркало каждого размером 8.2 метра.
Анту,
Куйен,
Мелипал,
Эпун
Имена, данные индейцами Мапучо Солнцу, Луне, Южному Кресту и Венере.
Эти большие зеркала были отлиты в Германии, полировались во Франции, были привезены в Чили,...
...и затем медленно транспортированы через пустыню.
На закате створки башен открываются,
и звездный свет проливается на зеркала ОБТ.
Происходят новые открытия.
Лазер пронзает ночное небо.
Он проецирует искуственную звезду в атмосферу...
...на высоте 90 км над нашими головами.
Волновые сенсоры измеряют,
...как атмосфера искажает изображение этой звезды...
Затем быстрые компьютеры говорят гибкому зеркалу как...
...оно должно деформироваться, чтобы скорректировать это искажение.
В результате, звезды перестают мерцать.
Это называется адаптивная оптика, и это самый большой, волшебный трюк...
...современной астрономии.
Без этого наш взгляд на Вселенную искажен атмосферой,
но с ним изображения очень резкие.
Другая часть оптического колдовства – интерферометрия.
Идея заключается в том, чтобы взять изображения, получаемые двумя телескопами...
...и совместить их в одну точку, соблюдая...
...относительный сдвиг в световых волнах.
Если это сделать достаточно точно, результатом будет то, что оба телескопа...
...будут действовать как будто они были бы частью одного колоссального зеркала...
...размером с расстояние между ними.
В результате, интерферометрия дает вашему телескопу зрение орла,
что позволяет меньшим телескопам выявлять детали...
...которые в противном случае были бы видимы только в значительно бОльший телескоп.
Два близнеца Кек на Мауна Кеа регулярно объединяются...
...в интерферометр.
В случае ОБТ, все четыре телескопа могу работать вместе.
В дополнение к ним могут использоваться еще несколько меньших...
...телескопов для увеличения четкости картинки.
Есть и другие большие телескопы.
Субару и Северный Близнец на Мауна-Кеа.
Южный Близнец и телескоп Магеллан в Чили.
Большой бинокулярный телескоп в Аризоне.
Все они находятся в наилучших астрономических условиях,
где высоко и сухо, чисто и темно.
Их глаза как большие бассейны,
все они укомплектованы адаптивной оптикой, чтобы компенсировать...
искажающие эффекты атмосферы.
И иногда, у них появляется разрешающая способность виртуального бегемота...
...благодаря интерферометрии.
Вот, что они нам показали.
Планеты.
Туманности.
Настоящие размеры и сплющенные формы некоторых звезд.
Холодная планета, вращающаяся вокруг коричневого карлика.
Гигантские звезды, огибающие ядро нашей Галактики...
...управляемые гравитацией супермассивной черной дыры.
Мы ушли довольно далеко со времени Галилея.
4. От серебра к кремнию
400 лет назад, когда Галилео Галилей захотел показать всем,
что он увидел с помощью своего телескопа, ему пришлось рисовать от руки.
Ноздреватое лицо Луны.
Танец спутников Юпитера.
Пятна на Солнце.
Или звезды Ориона.
Он опубликовал свои рисунки в маленькой книжке...
...Звездный Вестник
тогда это был единственный способ поделиться своими открытиями...
...с другими людьми.
Почти два века астрономам приходилось также быть художниками.
Смотря в окуляр телескопа, они рисовали...
...подробные изображения того, что видели.
Полный пейзаж Луны.
Вихрь в атмосфере Юпитера.
Тонкая вуаль газа в отдаленной туманности.
Иногда они преувеличивали то, что видели.
Темные линии на поверхности Марса считались каналами...
... и предполагали наличие жизни на поверхности красной планеты.
Теперь мы знаем, что каналы были оптической иллюзией.
Что астрономам действительно было нужно, так это способ объективно...
...записывать свет, собранный телескопами без необходимости...
...пропускать его через свои мозг и карандаш...
На помощь пришла фотография.
Это первый дагерротип Луны,
изготовленный в 1840 году Генри Дрейпером.
Фотографии на тот момент было всего 15 лет,
но астрономы быстро поняли ее революционные возможности.
Как работала фотография?
В чувствительной эмульсии фотопластинки находятся...
...маленькие зерна галогенида серебра.
Подвергните их действию света, и они почернеют.
Результатом этого будет негативное изображение неба...
...с темными звездами на белом фоне.
Но реальное преимущество в том, что фотопластинка...
...может экспонироваться часами.
С помощью глаз, адаптированных к освещенности ночного неба,
вы не увидите больше звезд,
...даже если смотреть на них очень долго.
Но с помощью фотопластинки...
вы можете собирать и накапливать свет часами,...
так, что длительная экспозиция покажет больше и больше звезд.
И еще больше.
И еще.
И потом еще немного.
В 50-х годах прошлого века, в обсерватории Маунт Паломар...
...для фотографирования всего северного неба использовался телескоп Шмидта.
Почти две тысячи фотопластинок, каждая экспонированная около часа.
Ларец с сокровищами открытий.
Фотография сделала из наблюдательной астрономии настоящую науку.
Объективную, измеримую, воспроизводимую.
Но серебро было медленным,
и вам приходилось терпеть это.
цифровая революция изменила все.
Кремний заменил серебро.
Пиксели заменили зерна.
Даже в потребительских камерах мы больше не используем фотопленки.
Вместо этого, изображения записываются на чип, чувствительный к свету -
Прибор с Зарядовой Связью (или ПЗС).
Профессиональные ПЗС в высшей степени эффективны,
и, чтобы сделать их еще более чувствительными,...
они охлаждаются ниже температуры замерзания воды с помощью жидкого азота.
Регистрируется практически каждый фотон,
в результате, экспозиция может быть гораздо короче.
Что обсерватория Маунт Паломар достигала за час,
ПЗС может сделать за несколько коротких минут.
Используя меньший телескоп.
Кремниевая революция еще далека от завершения.
Астрономы построили большие ПЗС камеры...
с сотнями миллионов пикселей...
...и еще большие находятся сейчас в разработке.
Большим достоинством цифровых камер является то, что они ...цифровые.
Они предназначены для того, чтобы работать с компьютерами.
Астрономы используют специальное программное обеспечение...
чтобы обрабатывать наблюдения.
Вытягивание, или усиление контраста, открывает самые тусклые детали...
... туманностей или галактик.
Цветовое кодирование улучшает видимость...
...плохо различимых деталей.
Более того, комбинируя многие изображения одного и того же объекта,
полученные с помощью различных цветовых фильтров,
мы можем создавать удивительные композиции,
которые размывают грани науки и искусства.
Вы тоже можете получить пользу от цифровой астрономии.
Еще никогда не было так просто...
...найти восхитительные изображения космоса,
которые находятся от вас на расстоянии всего одного щелчка мышкой!
Роботизированные телескопы, укомплектованные чувствительными электронными детекторами...
...продолжают наблюдать небо прямо сейчас.
Телескоп SLOAN в Нью-Мексико сфотографировал...
...и каталогизировал сотни миллионов небесных объектов,
измерил расстояния до миллиона галактик...
...и открыл сотни тысяч новых квазаров.
Но только одной съемки недостаточно-
Вселенная постоянно меняется.
Появляются и исчезают ледяные кометы, оставляя на память о себе...
...рассеянные в пространстве обломки.
Проносятся мимо астероиды.
Далекие планеты обращаются вокруг своих материнских звезд,
заслоняя на время часть их света.
Взрываются сверхновые, в то время, как где-то рождаются новые звезды.
Вспыхивают пульсары, взрываются источники гамма-лучей, черные дыры накапливают вещество.
Для того, чтобы следить за всеми этими грандиозными играми Природы...
...астрономы хотят выполнять фотографирование всего неба каждый год.
Или каждый месяц.
Или два раза в неделю.
По крайней мере в этом состоит амбициозная цель Большого Синоптического Исследовательского Телескопа.
Если его завершат в 2015 году, его трехгигапиксельная камера,
откроет настоящее окно веб-камеры во Вселенную.
Для того, чтобы исполнить мечты астрономов,
этот телескоп-рефлектор будет фотографировать практически все небо каждые три ночи.
5. Наблюдая невидимое
Когда вы слушаете вашу любимую музыку, ваши уши воспринимают...
..широкий диапазон частот от низкого грохотания басов...
... до вибраций на очень высоких тонах.
Теперь представьте, что ваши уши чувствительны к очень ограниченному...
...диапазону частот.
Вы только что пропустили самое лучшее!
Точно в такой ситуации находятся астрономы.
Наши глаза чувствительны к очень узкому диапазону...
световых частот,
но мы совершенно слепы для других форм...
...электромагнитного излучения.
Но во Вселенной есть много объектов, которые излучают...
...в других частях электромагнитного спектра.
Например, в тридцатых годах, совершенно случайно было открыто...
...что из глубин космоса к нам приходят радиоволны.
Некоторые из этих волн на той же частоте...
что и ваше любимое радио, но они значительно слабее...
...и, конечно, на них нечего слушать.
Чтобы подстроиться под радио Вселенной, вам нужно...
что-то вроде приемника - радиотелескоп.
Для длинных волн радиотелескоп работает, как тарелка -
очень похоже на главное зеркало оптического телескопа.
Но поскольку радиоволны значительно длиннее волн видимого света,
поверхность этой тарелки не должна быть такой же гладкой,
как поверхность зеркала.
И по этой причине значительно проще строить...
большие радиотелескопы, чем большие оптические телескопы.
И для радиоволн гораздо проще делать интерферометрию,
чтобы увеличить уровень детализации...
...путем сочетания света от двух отдельных телескопов,
как если бы они были частью одной гигантской тарелки.
Очень Большой Массив в Нью-Мексико, например,
состоит из 27 отдельных антенн каждая диаметром в 25 метров.
Теперь каждая антенна может двигаться независимо,
и, в наиболее расширенной конфигурации, виртуальная тарелка, имитированная массивом,
эквивалентна размеру в 36 километров.
Так как Вселенная выглядит в радиоволнах?
Для начала наше Солнце светит очень ярко в радиодипазоне.
Так же, как и центр нашей Галактики Млечный Путь.
Но есть еще кое-что.
Пульсары – это очень плотные звездные трупы,
которые излучают радиоволны очень узким лучом.
В дополнение ко всему они вращаются с частотой...
сотни оборотов в секунду.
В результате пульсары выглядят, как вращающиеся «радиомигалки»,
и, что мы видим от них – это повторяющаяся последовательность...
...быстрых радиоимпульсов.
Отсюда их название - пульсары.
Радиоисточник, известный как Кассиопея А,
в действительности - остаток сверхновой, взорвавшейся в 17м веке.
Центавр А, Лебедь А и Дева А – это все гигантские галактики,
которые излучают огромные объемы радиоволн.
Каждая галактика подпитывается массивной черной дырой, находящейся в ее центре.
Некоторые из этих радиогалактик и квазаров являются настолько мощными источниками,
что сигналы от них принимаются на расстоянии в 10 миллиардов световых лет.
И потом есть еще слабое, относительно коротковолновое излучение,
наполняющее всю Вселенную,
известное как космическое реликтовое излучение -
эхо Большого Взрыва,
заря горячего начала Вселенной.
У каждой части электромагнитного спектра есть своя история.
На миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн астрономы изучают...
...образование галактик в молодой Вселенной и происхождение...
...звезд и планет нашего Млечного Пути.
Но большинство этого излучения блокируется водяным паром нашей атмосферы.
Чтобы наблюдать его, нужно быть высоко и в сухом климате.
Например, в Лиано Чайнантор.
На высоте пять километров над уровнем моря, это сюрреалистическое плато...
...в северном Чили является сейчас строительной площадкой АБММ -
Атакамского Большого Миллиметрового Массива.
После своего завершения в 2014 году АБММ станет самой большой астрономической обсерваторией
из когда-либо построенных.
64 антенны каждая весом 100 тонн, будут работать в унисон.
Огромные грузовики будут развозить их по участку размером с Лондон
...для увеличения детализации изображений или свозить их близко друг к другу,
чтобы обеспечить широкий обзор.
Каждое перемещение будет осуществляться с точностью до миллиметра.
многие объекты Вселенной излучают в инфракрасном диапазоне.
Открытое Уильямом Гершелем, инфракрасное излучение также часто называют...
...«тепловым» потому, что оно излучается относительно теплыми объектами,
включая людей.
Вы лучше знаете инфракрасное излучение, чем думаете,
потому что на Земле это излучение используется...
...в приборах ночного видения и камерах.
Но, чтобы принимать инфракрасное излучение от удаленных объектов, астрономы используют ...
...очень чувствительные датчики, которые охлаждаются до температуры всего несколько градусов...
...выше абсолютного нуля, чтобы подавить их собственное тепловое излучение.
Сегодня, большинство больших оптических телескопов оснащены инфракрасными камерами.
Они позволяют видеть прямо через космические облака пыли, открывая...
...новорожденные звезды внутри них - нечто, что не может быть видно в оптическом диапазоне.
Возьмем для примера это изображение известных звездных ясель в Орионе.
Но посмотрите, насколько велика разница с тем,
...что видно инфракрасной камере!
Возможность видеть в инфракрасном свете также очень помогает при изучении...
...наиболее удаленных галактик.
Новые звезды в молодой галактике светят очень ярко в ультрафиолетовом свете,
но ему приходится путешествовать миллиарды лет...
...через расширяющуюся Вселенную.
Расширение растягивает световые волны так, что когда они достигают нас...
...они смещаются в инфракрасный диапазон.
Этот стильный инструмент – телескоп Маджик в Ла Палма.
Он ведет поиск по всему небу в гамма-лучах...
наиболее энергетической форме излучения в Природе.
К счастью для нас, смертельные гамма-лучи, поглощаются...
...атмосферой Земли.
но они оставляют следы, которые изучают астрономы.
После вхождения в атмосферу, эти лучи производят каскады...
...высокоэнергетических частиц,
что, в свою очередь вызывает тусклое свечение, которое может видеть телескоп Маджик.
а вот обсерватория Пиерре Аугер в Аргентине.
Это даже не выглядит как телескоп.
Пиерре Аугер состоит из 1600 детекторов на площади 3000...
...квадратных километров.
Они ловят распад частиц, из которых состоят космические лучи, от отдаленных сверхновых...
... и черных дыр.
И как насчет нейтринных детекторов, которые строятся в глубоких шахтах
...или под поверхностью океана, или в антарктическом льду.
Можно ли назвать их телескопами?
Ну да, почему нет?
Все-таки они наблюдают Вселенную, даже если они и не сохраняют информацию
...от электромагнитного спектра.
Нейтрино – неуловимые частицы, которые создаются Солнцем
...и взрывами сверхновых.
Они также были созданы самим Большим Взрывом.
В отличие от элементарных частиц, нейтрино могут проникать через обычную...
...материю, двигаясь со скоростью света и без электрического заряда.
Несмотря на то, что эти частицы тяжело изучать, их очень много.
Каждую секунду более 50 триллионов нейтрино от солнца..
...пронзают вас.
Наконец, астрономы и физики объединили усилия,
чтобы построить детекторы гравитационных волн.
Эти "телескопы" не фиксируют излучение и не ловят частицы.
Вместо этого они измеряют крошечную рябь в самой структуре пространства-времени -
согласно концепции, предсказанной Альбертом Эйнштейном в теории относительности.
С таким ошеломляющим количеством инструментов...
...астрономы открыли полный спектр электромагнитного излучения и пошли даже дальше.
Но некоторые наблюдения просто не могут выполняться с поверхности Земли.
Ответ?
Космические телескопы.
6. За пределами Земли
Космический телескоп Хаббл-
самый известный телескоп в истории.
И есть из-за чего.
Хаббл совершил революцию в стольких разделах астрономии.
По современным стандартам, зеркало Хаббла в действительности мало -
всего 2.4 метра в диаметре.
Но его положение буквально вне этого мира.
Высоко над искажающим влиянием атмосферы, у него непревзойденно...
...резкое изображение Вселенной.
И более того, Хаббл может видеть свет в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах,
что недоступно наземным телескопам,
...поскольку эти излучения блокируются атмосферой.
Камеры и спектрографы, некоторые из которых величиной с телефонную будку,
...регистрируют свет от далеких космических берегов и разлагают его на составляющие.
Так же, как и любой наземный телескоп, Хаббл требует усовершенствования время от времени.
Астронавты в открытом космосе могут выполнить миссии по обслуживанию телескопа.
Сломавшиеся части и старые инструменты
должны заменяться новыми
...высокотехнологичными приборами.
Хаббл стал электростанцией наблюдательной астрономии,
и это преобразовало наше понимание космоса.
Благодаря своему острому зрению, Хаббл наблюдал сезонные изменения на Марсе,
...удар кометы по Юпитеру..
...ребро кольца Сатурна...
...и даже поверхность крошечного Плутона.
Он проследил жизненный цикл звезд, от самого их рождения и младенчества...
...в яслях из облаков газа, насыщенных пылью, до последнего прощания
...в виде призрачных туманностей, медленно выдыхаемых в космос умирающими звездами,
...или титанических взрывов сверхновых, которые почти затмевают блеском свою материнскую галактику.
Глубоко в туманности Ориона Хаббл даже обнаружил ясли...
...новых солнечных систем – пылевые диски вокруг новорожденных звезд,
которые скоро могут сконденсироваться в планеты..
Космический телескоп изучил тысячи отдельных звезд
в гигантских шаровых скоплениях – старейших звездных скоплениях во Вселенной...
И, конечно, галактики.
Никогда еще астрономы не видели столько деталей.
Величественные спирали, пылевые диски, поглощающие свет, неистовые столкновения.
Длительные экспозиции темных участков неба выявили...
...тысячи слабых галактик в миллиардах световых лет от Земли.
Фотоны, излученные в то время, когда Вселенная была еще молодой.
Окно в отдаленное прошлое, проливающее новый свет...
...на вечно развивающийся космос.
Хаббл – не единственный телескоп в космосе.
Это - космический телескоп Спитцер, запущенный в августе 2003 года
и являющийся эквивалентом Хаббла для инфракрасной астрономии.
Зеркало Спитцера всего 85 сантиметров в диаметре.
Телескоп прячется за тепловой защитой...
...от Солнца.
Его детекторы помещены в сосуды Дьюара, наполненные жидким гелием.
Здесь детекторы охлаждаются до температуры всего несколько градусов
...выше абсолютного нуля,
тем самым становясь очень, очень чувствительными.
Спитцер открыл нам пылевую Вселенную.
Темные, непрозрачные облака пыли, нагреваемые изнутри,...
...светятся в инфракрасном свете.
Ударные волны от столкновений галактик сгребают пыль в кольца...
...и приливные структуры, становящиеся новыми участками для рождения звезд.
Пыль также создается как последствие смерти звезды.
Спитцер обнаружил, что планетарные туманности и остатки сверхновых наполнены частицами пыли –
...необходимым условием для строительных блоков будущих планет.
На других инфракрасных волнах Спитцер может смотреть прямо через пылевое...
...облако, открывая внутри звёзды, скрытые в его темных недрах.
Наконец, спектрографы космических телескопов изучили...
...атмосферы внеземных планет – газовых гигантов наподобие Юпитера,
которые обращаются вокруг своих звезд всего за несколько дней.
А как насчет рентгеновских и гамма-лучей?
Они полностью поглощаются атмосферой Земли,
и без космических телескопов астрономы были бы совершенно слепы...
...к этим энергетическим формам излучения.
Рентгеновские и гамма космические телескопы открывают горячую,
энергетическую и неистовую Вселенную галактических скоплений, черных дыр,
взрывов сверхновых и столкновений галактик.
Хотя их непросто строить.
Энергетическое излучение проходит через обычное зеркало.
Рентгеновские лучи могут быть сфокусированы только ячеистыми зеркальными оболочками, сделанными из чистого золота.
Гамма-лучи изучаются с помощью сложных микроканальных камер...
...или сложенных сцинцилляторов, которые выделяют короткие вспышки обычного света...
...вызываемые фотонами гамма-лучей...
В девяностых годах прошлого века НАСА использовала Гамма-обсерваторию Комптона.
В то время это был самый большой и массивный ...
...научный спутник из когда-либо запускавшихся.
Полнофункциональная физическая лаборатория в космосе.
В 2008 году на смену Комптону пришел ГЛАСТ-
телескоп широкого обзора в гамма-лучах.
Он будет заниматься изучением высокоэнергетической Вселенной -
...от темной материи до пульсаров.
В то же время, у астрономов есть два рентгеновских телескопа в космосе -
космическая обсерватория Чандра НАСА и Икс-ММ Ньютоновская обсерватория Европейского Космического Агенства.
Обе изучают наиболее горячие места во Вселенной.
Так небо выглядит в рентгеновских лучах.
Вытянутые пятна – это облака газа, нагретого до миллионов градусов...
...ударными волнами от взрывов сверхновых.
Яркие точки это рентгеновские двойные – нейтронные звезды или...
...черные дыры, высасывающие материю из звезды – компаньона.
Горячий газ, падая, излучает рентгеновские лучи.
Таким же образом рентгеновские телескопы обнаруживают супермассивные черные дыры...
в ядрах удаленных галактик.
Материя, затягиваемая внутрь черных дыр по спирали, разогревается настолько, что начинает излучать в рентгеновских лучах...
...перед тем, как упасть внутрь черной дыры и скрыться из вида.
Горячий, но разреженный газ также наполняет пространство между отдельными галактиками
...в скоплении галактик.
Иногда, этот внутрикластерный газ может нагреваться еще больше...
...во время столкновения или объединения скоплений галактик.
Гамма-взрывы являются еще более захватывающими, наиболее высокоэнергетическими...
...событиями во Вселенной.
Это - катастрофические заключительные взрывы очень массивных...
...быстро вращающихся звезд.
Менее чем за секунду они могут освобождать энергию больше, чем Солнце произведет...
...за 10 миллиардов лет.
Хаббл, Спитцер, Чандра, Икс-ММ Ньютон и ГЛАСТ -
...все это многосторонние гиганты.
Но некоторые космические телескопы значительно меньше и концентрируются...
...исключительно на определенных задачах.
возьмем к примеру КОРОТ.
Этот французский спутник посвящен целиком звездной сейсмологии и изучению...
...планет вне солнечной системы.
Или спутник НАСА Свифт – комбинированная рентгеновская и гамма-обсерватория,...
...разработанная для изучения гамма-взрывов.
И еще есть ВМАП, спутник Вилкинсона для изучения микроволновой анизотропии.
Всего за два года в космосе, он уже составил карту...
...фонового космического излучения с беспрецендентной точностью.
ВМАП дал возможность космологам наилучшим образом увидеть ранние...
...фазы Вселенной, какой она была 13 миллиардов лет назад.
Открытие границ космоса – наиболее захватывающий шаг
...в истории телескопа.
А что дальше?
7. Что дальше?
В Аризоне было отлито первое зеркало
...для гигантского телескопа Магеллан.
Этот огромный инструмент будет сооружен на обсерватории Лас Кампанас
...в Чили.
Семь его зеркал, каждое больше восьми метров в поперечнике,
...будут расположены как лепестки цветка.
И все вместе они будут собирать в четыре раза больше света,
чем любой из современных телескопов.
Калифорнийский 30-метровый телескоп, планирующийся в 2015 году,
будет примерно как гигантская версия телескопа Кек.
Сотни индивидуальных сегментов составляют гигантское зеркало...
...высотой с шестиэтажный дом.
В Европе планируют Европейский сверхбольшой телескоп.
Его зеркало 42 метра в диаметре будет размером
...с олимпийский бассейн с площадью поверхности вдвое большей,
чем у тридцатиметрового телескопа.
Эти монстры будущего, оптимизированные под инфракрасные наблюдения,
будут укомплектованы чувствительными приборами и адаптивной оптикой.
Они должны обнаружить первое поколение галактик...
...и звезд в истории Вселенной.
Более того, они могут обеспечить нас первой настоящей фотографией диска
...планеты, находящейся в другой солнечной системе.
Для радиоастрономов 42 метра – пустяки,
они подключат много меньших инструментов, чтобы синтезировать...
...значительно больший приемник.
В Нидерландах конструируется низкочастотный массив...
...или ЛОФАР.
Волоконная оптика свяжет 30 000 антенн с центральным суперкомпьютером.
У этой новой конструкции нет движущихся частей,
но она может наблюдать объекты по восьми различным направлениям одновременно.
Технология ЛОФАР, возможно, будет использована...
...в Массиве «Квадратный Километр», который сейчас является...
...пределом мечтаний радиоастрономов.
Международный массив будет построен в Австралии или Южной Африке.
Большие тарелочные антенны и маленькие приемники все вместе...
...будут производить невероятно детальные радиоизображения неба.
И, со своей общей площадью один квадратный километр,
новый массив будет самым чувствительным инструментом...
...из когда-либо созданных.
Эволюционирующие галактики, квазары, мигающие пульсары -
ни один источник радиоизлучения не укроется...
...от следящих глаз Километрового Массива.
Этот инструмент будет даже искать возможные радиосигналы...
...внеземных цивилизаций.
И как насчет космоса?
После своего пятого и последнего обслуживания, Космический телескоп Хаббл...
...будет продолжать свою деятельность до 2013 года или около того.
Примерно в это время будет запущен его наследник.
Встречайте космический телескоп Джеймса Вебба - инфракрасную космическую обсерваторию,
...названную в честь бывшего директора НАСА.
В космосе, его 6.5- метровое сегментированное зеркало будет разворачиваться,
как распускающийся цветок – одно в семь раз чувствительнее,
чем Хаббл.
Большая защита от Солнца будет содержать оптику и чувствительные инструменты...
...в постоянной тени, позволяя им работать...
...при температуре -233 градуса цельсия.
Космический телескоп Джеймса Вебба не будет выведен на орбиту Земли.
Вместо этого он будет находиться на расстоянии полтора миллиона километров...
...от нашей планеты, на широкой орбите вокруг Солнца.
Полвека назад телескоп Хейла на горе Паломар...
...был самым большим телескопом в истории.
Теперь даже больший телескоп будет находиться в глубинах космоса.
Мы можем только догадываться о тех волнующих открытиях, которые он совершит.
Оставайтесь с нами!
Тем временем, креативные инженеры постоянно предлагают...
...революционные конструкции новых телескопов.
В Канаде ученые построили так называемый телескоп с жидким зеркалом.
В телескопа такого типа свет отражается не твердым зеркалом,
а изогнутой поверхностью вращающегося резервуара,
наполненного жидкой ртутью.
Из-за своей конструкции, ртутные телескопы могут смотреть только вертикально вверх,
но их преимущество в относительной дешевизне
...и простоте.
Радиоастрономы хотять поместить массив маленьких антенн, подобный ЛОФАР,
на поверхность Луны, как можно дальше...
...от земных источников помех.
Кто знает, может когда-то...
...на обратной стороне Луны будет большой оптический телескоп.
Используя космические телескопы и затмевающие диски,...
... рентгеновские астрономы надеются значительно улучшить остроту зрения своих приборов
...в будущем.
Возможно, они смогут получить изображение границы
...черной дыры.
Когда-нибудь, телескоп сможет ответить на один из самых фундаментальных вопросов, волнующих человечество –
... одиноки ли мы во Вселенной?
Мы знаем, что существуют другие солнечные системы.
Мы подозреваем, что там есть даже такие планеты как Земля,
...с жидкой водой.
Но..
...есть ли там жизнь?
Обнаружение подобных планет вне Солнечной системы затруднительно.
Они часто скрываются от астрономов в интенсивном свете,...
... излучаемом материнскими звездами.
Интерферометры, запущенные в темноту космоса,...
... могут дать новый ответ.
Прямо сейчас НАСА рассматривает проект под названием
... «Искатель планет земного типа».
А в Европе ученые разрабатывают Массив Дарвина.
Шесть космических телескопов будут находиться на орбите вокруг Солнца в одной связке.
Лазеры будут управлять расстояниями между ними с точностью до нанометра.
Все вместе они обладают невероятной разрешающей способностью,
убирая мешающий свет от звезд так, что ученые смогут в реальности увидеть...
...землеподобные планеты других звезд.
Далее астрономы должны изучить свет, отраженный планетами,
который несет спектральные отпечатки планетной атмосферы.
Кто знает, может, через 15 лет мы сможем...
...найти следы кислорода, метана и озона -
...подписи жизни.
Вселенная полна сюрпризов.
Небо никогда не устает поражать нас.
Неудивительно, что сотни тысяч любителей астрономии всей Земли
... каждую ясную ночь
... восхищаются космосом.
Их телескопы значительно лучше, чем те инструменты,
...которые использовал Галилей.
Их цифровые снимки иногда превосходят те, которые были сделаны...
...профессионалами всего лишь несколько десятилетий назад.
Астрономическим поискам понимания космоса, исследованию Вселенной с помощью телескопа...
... всего 400 лет.
И по-прежнему, еще очень много территорий, не отмеченных на карте.
Мы прошли длинный путь со времени, когда Галилей начал наносить на карту небеса
...с помощью своего телескопа четыре века назад.
Сегодня мы по-прежнему наблюдаем Вселенную телескопами,
...не только с Земли, но и из бескрайних просторов космоса.
Зерна человеческой природы находятся в наших, по-видимому, бесконечных...
...изобретательности и любопытстве.
Мы только начали отвечать на некоторые
...величайшие вопросы.
Мы нанесли на карту более 300 планет
...вне Солнечной Системы и обнаружили органические молекулы на планетах,
...вращающихся вокруг далеких ярких звезд.
Эти невероятные открытия могут кому-то показаться зенитом человеческих исследований,
...но лучшее, без сомнения, еще впереди...
Вы тоже можете присоединиться к первооткрывателям.
Смотрите и удивляйтесь!