Сергей Попов - Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени - от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Современные телескопы оборудованы системой адаптивной оптики, позволяющей улучшить угловое разрешение за счет компенсации атмосферных искажений.

В пятерке крупнейших телескопов есть два инструмента нестандартной конструкции. Это 10-метровый Hobby-Eberly Telescope (Хобби – Эберли, Обсерватория Макдональда, Техас) и 9,2-метровый Southern African Large Telescope (Большой Южноафриканский телескоп, ЮАР). Главные зеркала этих телескопов не могут наводиться в любую точку неба, они вращаются лишь по азимуту, зато простота монтировки (опорно-поворотного устройства телескопа) делает эти конструкции намного дешевле. Тем не менее движение узлов крепления вторичных зеркал позволяет наблюдать около 70 % доступной части неба. Правда, длительность экспозиции (непрерывной съемки) ограничена, а поле зрения невелико, и одновременно использовать полностью всю площадь светособирающей поверхности невозможно. Зеркала этих телескопов сегментированные и имеют сферическую форму, что также резко уменьшает их стоимость. По многим характеристикам такие инструменты уступают телескопам вроде Subaru или VLT, однако низкая стоимость ($10–20 млн против $200–300 млн) делает такие системы привлекательными. Они применяются в основном для спектральных исследований отдельных астрономических источников.

Ввиду большой стоимости крупнейших телескопов и длительности их разработки и создания большое внимание уделяется модернизации и замене детекторов, используемых на них, а также совершенствованию алгоритмов обработки информации и составлению актуальных программ исследования. Суммарная стоимость детекторов различного типа (спектрографы, поляриметры и др.), используемых на крупных инструментах, может быть сравнима со стоимостью самого телескопа. Однако именно разработка новых детекторов и их регулярная модернизация помогают в течение десятилетий эффективно использовать большие инструменты.

Совершенно особое место в наблюдательной астрономии занимает Hubble Space Telescope («Хаббл»). Этот 2,4-метровый телескоп системы Ричи – Кретьена был выведен на орбиту шаттлом Discovery («Дискавери») в 1990 г. С тех пор оборудование на нем несколько раз обновляли, что позволило в течение десятилетий поддерживать работоспособность и научную конкурентоспособность инструмента. Благодаря работе телескопа вне пределов атмосферы на нем можно не только получать изображения высокой четкости, но и работать в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах.

Существуют планы по созданию еще более крупных инструментов: следующее поколение наземных оптических телескопов будет иметь диаметр главного зеркала 25–40 м. Сейчас детально проработано три проекта, два из них находятся в стадии активного строительства. Эти большие телескопы должны начать научные наблюдения в 2020-е гг.

Первым новым крупным наземным инструментом, вероятно, станет Giant Magellan Telescope (GMT, Гигантский Магелланов телескоп). Его зеркало будет состоять из семи сегментов, каждый размером по 8,4 м. GMT будет установлен в Чили, в обсерватории Лас-Кампанас, и по плану войдет в строй в первой половине 2020-х гг.

Самый крупный инструмент следующего поколения – European Extremely Large Telescope (E-ELT, Экстремально Большой Европейский телескоп) Европейской южной обсерватории, который будет построен рядом с обсерваторией Паранал в Чили и введен в строй в середине 2020-х гг. Его сегментированное почти 40-метровое зеркало будет состоять из сотен отдельных управляемых элементов.

В 2020-е гг. будут введены в строй несколько телескопов диаметром 25–40 м.

Наконец, существует проект Thirty Meters Telescope (TMT, Тридцатиметровый телескоп), который планируется установить в 2020-х гг. в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях. Стоимость телескопов нового поколения составит около $1 млрд (за каждый).

Следующим большим космическим проектом должен стать James Webb Space Telescope (JWST). Его запуск намечен на 2019 г. JWST имеет раскладывающееся сегментированное зеркало диаметром 6,5 м и в первую очередь предназначен для работы в красной части видимого спектра и ИК-диапазоне. Стоимость таких космических проектов, как телескопы Hubble и James Webb, очень велика (с учетом многолетней эксплуатации – порядка $10 млрд), однако их научная отдача оправдывает вложенные средства.

Все эти новые инструменты позволят решить ряд важных вопросов, включая происхождение первых галактик и определение состава атмосфер экзопланет земной массы.

Астрономические объекты являются источниками радиоизлучения. В космосе существует множество процессов, приводящих к испусканию радиоволн: движение электронов в магнитном поле (циклотронное и синхротронное излучение), рассеяние электронов на ионах в плазме (тормозное излучение), переходы электронов в атомах и молекулах на более низкие уровни энергии (излучение в спектральных линиях), испускание электромагнитных волн холодными объектами (излучение пыли и пр.). Кроме того, в радиодиапазон из-за космологического красного смещения попадает субмиллиметровое и инфракрасное излучение очень далеких объектов.