Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 210

С определением расстояний до этого «помимо», то есть до объектов межзвёздной среды (МЗС), большие проблемы. Такие же большие, как сами эти объекты. Многие небесные «тела» занимают на небе изрядную площадь. Например, остаток сверхновой в Лебеде (Рыбачья Сеть, Вуаль, Петля Лебедя) имеет размер 3°, комплексы молекулярных облаков в Орионе и Тельце охватывают не только эти, но и окрестные созвездия, а это уже десятки градусов.

Определить с микросекундной точностью направление на объект поперечником во многие градусы невозможно. Поэтому расстояния до межзвёздных облаков определяют косвенными методами — допуская ассоциацию облака с некоторым объектом, расстояние до которого известно, или по кинематике. В последнем случае требуется хорошо представлять себе структуру Галактики — как минимум кривую вращения, то есть зависимость скорости вращения от галактоцентрического расстояния, а также координаты и трёхмерную скорость Солнца. Если всё это известно, можно примерно оценить, как движутся друг относительно друга Солнце и тот объект, расстояние до которого мы пытаемся определить. Измерив относительную скорость (её легко определить по спектру объекта) и сравнив её с предсказанием, полученным из модели Галактики, можно оценить искомое расстояние.

Точность этих оценок невелика. Во-первых, параметры Галактики известны не очень хорошо. Во-вторых, бывает так, что одной и той же наблюдаемой относительной скорости Солнца и объекта соответствуют два возможных расстояния (то есть у соответствующего уравнения два решения), и выбирать из них правильное приходится ещё из каких-то соображений. Неудобно, конечно, но, как говорится, на безрыбье коню в зубы не смотрят.

Однако можно и в межзвёздной среде работать с параллаксами. Для этого нужно переходить в радиодиапазон, поскольку объекты МЗС светятся в основном в нём. Инструмент для высокоточного измерения координат в радиодиапазоне есть: это радиоинтерферометры, в том числе со сверхдлинными базами, обеспечивающие погрешность измерения углов в несколько микросекунд дуги — лучше, чем у GAIA. Есть и опорные фоновые точки, относительно которых можно измерять параллактическое смещение: во Вселенной много мощных источников радиоизлучения, как правило, квазаров, которые достаточно далеки, чтобы казаться маленькими и неподвижными. Осталось подобрать в нашей Галактике компактные радиоисточники, до которых бы можно было определять расстояние таким способом.

Такими делениями на галактической линейке стали мазеры, несколько необычные генераторы излучения в радиодиапазоне, обычно сантиметровом. Источником мазерного излучения являются молекулы гидроксила, воды, метанола, оксида кремния и другие. Особенностью мазеров является очень сильная зависимость их яркости от параметров среды (температуры, поля излучения, поля скоростей). Допустим, в какой-то точке эти условия есть, а отойди слегка в сторону, туда, где, например, чуть другая температура, — и всё, мазера нет. Поэтому космические мазеры, даже рождающиеся в весьма протяжённых объектах, имеют вид компактных пятен, отражающих незначительные неоднородности физических условий. Эти пятна не столь малы, как звёзды, но тоже вполне подходят для точного определения координат.

Определить параллаксы мазерных пятен труднее, чем параллаксы звёзд, потому что радиоинтерферометрические наблюдения сложнее оптических. Поэтому GAIA за несколько лет работы определит миллиард параллаксов, а у исследователей мазеров после десятилетия наблюдений в активе пока лишь сотня объектов. Однако «звёздные» параллаксы не заменяют «мазерные», а дополняют их. Во-первых, Галактика в сантиметровом диапазоне прозрачна, так что вы можете исследовать любые области внутри галактического диска, хоть на другом его краю. Во-вторых, многие мазеры рождаются в областях образования массивных звёзд, а эти области сосредоточены в спиральных рукавах. То есть вы получаете не только маркеры молекулярных облаков, но и маркеры спиральной структуры.

Сейчас действует два крупных проекта по определению мазерных параллаксов — BeSSeLи VERA. В их рамках на данный момент определены положения и собственные движения более чем для сотни мазеров, удалённых от Солнца на расстояния от 700 пк до 11 кпк. Эти измерения не только позволяют определить расположение спиральных рукавов в Галактике. С их помощью можно решить задачу, обратную той, что я описал выше: по известным координатам и скоростям мазеров рассчитать положение и движение Солнца. Последние результаты этих исследований опубликованы в работе Марка Райда с соавторами.