#картинки_в_блогах #астрономическое

Про сверхновые, любительскую астрономию и большую науку

Посмотрите на этот галактический профиль NGC 5907 и запечатлённую на нём нашими астрофотографами сверхновую SN 2026kid:

Не слишком впечатляет, неправда ли? Ближний пригород, 135-мм длиннофокусный объектив, среднебюджетная камера для астрофотографии, серия из 36 чёрно-белых кадров с экспозицией по 5 минут каждый. А вот, для сравнения, фото этой же галактики (правда, без сверхновой) через полуметровый телескоп RCOS стоимостью с московскую квартиру. 14 часов непрерывной съёмки в разных диапазонах длин волн дали вот такую комбинированную цветную картинку:

Уже получше, не так ли? Видна внутренняя структура, включая тёмные полосы газопылевых облаков, а вокруг галактического диска проглядывается белёсый поток выброшенных из него звёзд... Ну, и вишенка на торте – снимок центральной части всё той же галактики с орбитального старичка – телескопа Хаббл:

Сопоставляя эти три снимка, даже человек, максимально далёкий от астрономии, невольно задастся вопросом: зачем нужно делать первую фотографию, когда давно уже есть вторая и даже третья? Ну, кроме личного интереса повозиться со съёмочным оборудованием и программой обработки изображений у конкретного фотографа. В ответе на этот вопрос и заключается одна из важнейших особенностей наблюдательной астрономии как отрасли науки.

В стародавние времена, то есть до середины XX века, любительская и профессиональная астрономия были практически неразлучны. Всякий человек, способный найти деньги, время и мозги для того, чтобы обзавестись и сколько-то систематически использовать телескоп, мог внести значимый вклад в науку. К примеру, Генрих Швабе, открывший 11-летний цикл солнечной активности, был аптекарем и ботаником, а Уильям Гершель, первооткрыватель планеты Уран и один из виднейших астрономов XVIII века свой профессиональный путь начинал как композитор и органист.

Однако время шло, научно-технический прогресс ускорялся, а телескопы и иные инструменты исследования космоса становились всё больше, сложнее и дороже. Уже к началу XX века диаметры зеркал крупнейших телескопов-рефлекторов доросли до двух метров, а их цены начали измеряться миллионами тех долларов. С другой стороны, всё тот же научно-технический прогресс открыл дорогу к массовому производству любительских телескопов. Тут сильно отличилась послевоенная Япония, заваливавшая американский и европейский рынок недурными трёхдюймовыми рефлекторами по $50-100.

В СССР с 1970-ых годов многотысячными сериями любительские телескопы выпускал Новосибирский приборостроительный завод, чьи 65-мм "Алькоры" и 110-мм "Мицары" шли в дома пионеров и клубы научно-технического творчества. В свободную продажу они поступали тоже, но товаром были дефицитным – при твёрдой цене в 134 и 250 рублей соответственно за прекрасную ахроматическую оптику это было не слишком удивительно.

N.B. Как несложно догадаться, основной продукцией НПЗ были отнюдь не телескопы для пионеров и комсомольцев, а системы управления огнём для артиллерии и танков. Так что оптика их телескопов по праву считается лучшей из доступных на гражданском рынке – даже сегодня их продукцию по качеству линз и зеркал могут превзойти только премиальные Meade, да и то в основном за счёт современного многослойного просветления, плодов материаловедения XXI века.

Разрыв в стоимости любительского и профессионального оборудования неуклонно увеличивался, достигнув к текущему моменту невообразимых величин. Любительские телескопы для начинающих сейчас можно купить за $200-300, а стоимость современных телескопов для крупных обсерваторий уже перевалила за миллиард. Про космические телескопы и говорить не приходится: если "Хаббл" на момент своего запуска в 1990 обошёлся в $2 миллиарда, а совместная миссия по запуску "Гершеля" (да-да, в честь того самого композитора) и "Планка" в 2009 – в $1.9 миллиарда, то отправившийся на орбиту пять лет назад "Джеймс Уэбб" стоил уже $9.7 миллиардов!

На таком фоне кажется вполне очевидным, что любителям астрономии только и остаётся, что читать в новостях об астрономических открытиях, да разглядывать высококачественные снимки с космических телескопов. Однако на самом деле всё с точностью до наоборот – астрономия остаётся одной из немногих областей научного знания, в которой любители до сих пор вносят важный вклад в серьёзные исследования.

Дело в том, что оборотной стороной сложности и технологического совершенства больших телескопов в обсерваториях и на орбите является дороговизна часа их работы. Поэтому их направляют только на самые интересные, новые и ранее недоступные для исследования объекты. Никто не готов тратить огромные деньги ради того, чтобы заснять заурядную галактику, туманность или звёздное скопление.

Больше того, даже будь большие телескопы бесплатными, их впечатляющие размеры и совершенство оптики позволяют с их помощью регистрировать предельно тусклые объекты. Невооружённым глазом в идеальных условиях (ясной безлунной ночью вдали от источников освещения) человек способен различить звёзды до 6 звёздной величины (для краткости её обозначают буквой m), через простенький любительский рефлектор – 10m, а с помощью длительной выдержки и хорошей оптики мы снимаем объекты 17-18m. И всё это не идёт ни в какое сравнение с 30m у крупных наземных телескопов и рекордными 34m у "Джеймса Уэбба". Почему? Да потому что шкала звёздных величин логарифмическая! Увеличение значения звёздной величины на единицу означает падение яркости объекта в 2.5 раза. А значит "Джейм Уэбб" способен различить объект, который будет в 6.3 миллиона (!) раз менее ярким, чем тот, который сможем заснять мы.

Естественно, нет никакого смысла растрачивать ограниченные рабочие часы столь впечатляющего инструмента на то, чтобы фотографировать через него те объекты, которые может разглядеть любой астроном-любитель. Очередь съёмки на крупных телескопах расписана на многие годы вперёд, и занята она объектами на границе видимости конкретного телескопа. Всем интересно увидеть то, что раньше было скрыто от человеческого взгляда, а не рассматривать давно изученные галактики.

Тут-то на сцену большой науки и возвращаются любители. Вспомним галактику NGC 5907, со снимков которой начинался этот пост. Открыл её, вы не поверите, всё тот же Уильям Гершель, композитор и телескоп, ещё в 1788 году. Расположена эта галактика всего в 46 миллионах световых лет от нас и при яркости около 11m вполне доступна для наблюдений и съёмок в продвинутые любительские телескопы. Естественно, за этой заурядной галактикой не следит ни один из крупных телескопов, что и позволило японскому астроному Ясуо Сано первым разглядеть в ней вспышку сверхновой 22 апреля этого года через добротный, но вполне любительский 360-мм телескоп-рефлектор.

Наша фотография этой же сверхновой, приведённая в начале поста, была сделана через две недели после её открытия, когда яркость вспышки уже заметно упала. И хотя за это время её засняли десятки любителей по всему миру, наши съёмки всё равно представляли пусть маленькую, но вполне серьёзную научную ценность. Дело в том, что процесс затухания вспышки у сверхновых происходит по-разному, в зависимости от множества факторов, от типа взрыва до состояния окружающей межзвёздной среды. А значит, чем больше снимков и измерений яркости каждой такой вспышки будет сделано, тем точнее учёные смогут изучить эти процессы.

Международный каталог сверхновых Transient Name Server (TNS) в равной мере учитывает сообщений и от крупных обсерваторий, и от автоматизированных систем, и от астрономов-любителей. Есть там и записи от наших астрофотографов. Правда, обычно сопровождающие их фотографии выглядят ещё менее впечатляюще. Вот, например, отснятая нами в июле сверхновая SN2026sqf в галактике NGC 3310:

Да, это буквально одна яркая точка рядом с чуть более крупным и менее ярким пятнышком – ядром галактики. Кстати, можете поупражнять своё воображение и оценить по фото величие запечатлённой на нём космической катастрофы: яркость взрыва сверхновой вполне сопоставима (на самом деле уступает примерно в пять раз, что всё равно впечатляет) с яркостью небольшой галактики из сотни миллионов звёзд!

Из свежего – сверхновая SN2026aaiv, вспыхнувшая в галактике NGC 7331 в начале сентября:

N.B. Естественно, стоит помнить про специфику понятия одновременности на космических масштабах: хотя свет от вспышки дошёл до наблюдателей на Земле 1 сентября 2026 года, сама сверхновая рванула аж 40 миллионов лет назад, когда наши далёкие предки были размером с мелкую кошку.

Эта вспышка особенно примечательна – она относится к типу Ia, то есть представляет собой взрыв белого карлика, масса которого превысила предел Чандрасекара (около 1.44 солнечных масс). Как правило, такие события происходят в тесных двойных системах, в которых вещество перетекает с более крупного красного гиганта на белого карлика до тех пор, пока тот не взорвётся как сверхновая. Наблюдения за такими событиями крайне важны для современной астрономии: дело в том, что вспышки сверхновых типа Ia имеют одинаковые кривые блеска в любой точке Вселенной, а значит по ним можно уточнять расстояния до различных галактик.

В общем, даже повторные любительские съёмки уже открытых сверхновых могут быть полезными для настоящей большой науки. Пусть всего несколькими строчками в глобальной базе данных из миллионов записей, но внести свой вклад в исследование космоса вполне реально обычному человеку с телескопом и камерой с Алиэкспресс.

Впрочем, одними только сверхновыми вклад любителей в астрономическую науку не ограничивается. Есть ещё наблюдения за астероидами и кометами, съёмки небесных объектов в экзотических спектральных диапазонах и другие полезные большой науке занятия, о которых мы поговорим как-нибудь в другой раз.