Дмитрий Брашнов - Удивительная астрономия

Что значит это название? Физика – это наука о самых общих законах природы. Поэтому астрофизикой называют ту область астрономии, где первоочередное внимание уделяется не движению небесных тел и не вычислению их положений, а изучению их природных (физических) свойств. Астрофизика отвечает на следующие вопросы: из чего состоят, как устроены и в каких условиях существуют те или иные космические объекты.

Слово «многоволновой» применяется потому, что все излучения движутся в пространстве волнами, в точности похожими на морские. Но если морские волны мы видим, то волны излучения – нет. Лишь волны видимого света, если они проникают через зрачок в наши глаза, способны восприниматься человеком. Связано это с разницей в длине волны, то есть в расстоянии между гребнями этих волн. Длина волн видимого света составляет от 3,8 до 7,6 тысячной доли миллиметра. Более короткие волны соответствуют проникающим и насыщенным энергией излучениям: ультрафиолетовому, рентгеновскому, гамма-лучам. Более длинные волны соответствуют инфракрасному излучению и радиосигналам.

История многоволновой астрофизики началась с радиоастрономии – науки о «бродящих» по космосу радиоволнах и их источниках. Как известно, чтобы испускать радиоволны, человеку необходимо собрать специальное устройство – радиопередатчик, оснащенный антенной. С такого передатчика сигнал будет поступать на радиоприемники. Приемник расшифровывает сигналы, которыми кодируются человеческая речь, пение, музыка и прочие звуки. Так работает радио.

Строго говоря, радиосигнал способен нести не только звуковую, но и зрительную информацию. А расшифровывает такое сообщение телевизор. Приходящие к нему из телецентра радиоволны телевизор разбивает на два потока – звуковой и зрительный сигналы. Затем каждый сигнал обрабатывается. На основе зрительного сигнала телевизор рисует картинку на своем экране, на основе звукового создает нужный звук в динамике.

Впервые передача радиосигнала была осуществлена в 1895 году русским изобретателем Александром Поповым (1859–1906). Но за тысячи лет до Попова испускать радиоволны умели разнообразные космические тела – планеты, звезды и даже галактики. Первым человеком, который узнал об этом, стал американский инженер Карл Янский (1905–1950). В 1931 году он изучал влияние грозы на радиопередачи. Дело в том, что молнии создают сильные помехи, засоряя радиоэфир собственными волнами. Такие помехи в радиотехнике принято называть шумом .

Янский направил специальную антенну на небо и в течение года отслеживал грозовые помехи, среди которых оказалась запись странных шумов, повторяющихся с периодичностью 24 часа. Именно за такой срок поворачивается вокруг оси земной шар. Все выглядело так, словно источник шумов где-то неподвижно висит, а планета регулярно поворачивается к этому сигналу своим боком. Янский догадался, что шумы приходят из глубин космоса. Более поздние исследования инженера показали, что источник шума находится где-то в центре Галактики.

Но затем началась Вторая мировая война, и открытия Янского на какое-то время оставили без внимания. Однако в 1945 году война закончилась, и с 1946 года началось систематическое изучение приходящих из космоса радиоволн. Оказалось, что сигналы испускаются преимущественно облаками холодного и горячего межзвездного газа, магнитными полями туманностей, ядрами галактик (включая и нашу), нейтронными звездами, вспышками сверхновых, а также множеством других источников.

Инструментом радиоастрономии являются радиотелескопы . В их устройстве нет никаких линз, потому что каждый радиотелескоп – это похожая на тарелку огромная антенна, снабженная высокочувствительным приемником (радиометром). У некоторых телескопов тарелка выполняется в виде каркаса, покрытого металлической сеткой. У других антенна и впрямь похожа на огромное блюдо, сплошь выложенное металлическими зеркалами.

Скажем, телескоп обсерватории Аресибо (ПуэртоРико) построен в кратере потухшего вулкана. Дно этого кратера залили бетоном, затем поверхность бетонного покрытия выровняли и нанесли на нее слой металла. Диаметр получившегося в результате этих работ телескопа составляет 300 м.

Это очень внушительная конструкция, но отнюдь не самая крупная. Среди астрономов вообще считается, что радиотелескопы с антенной менее 100 м – небольшие. Дело в том, что на Землю поступает так мало радиоволн и они настолько слабы, что поймать их обычными антеннами крайне сложно. А уж о целенаправленном изучении и говорить не приходится. Вообразите только: когда человек встает с кресла, чтобы включить в комнате свет, то затрачивает гораздо больше энергии, чем все радиотелескопы мира приняли за всю историю радиоастрономии.