На этой неделе в Обсерватории имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory) в Чили завершена установка революционной 3200-мегапиксельной камеры (LSST). Высокотехнологичное устройство массой 2 994 килограмма оснащено сенсором, состоящим из 189 высокочувствительных ПЗС-детекторов. Оно разработано для создания беспрецедентно детализированных снимков Вселенной. В ближайшие недели специалисты проведут завершающую калибровку оптической системы, после чего камера сделает первые тестовые снимки, предваряющие начало полномасштабных научных наблюдений за Вселенной.

Источник изображений: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/B. Quint

Окончательная сборка камеры LSST завершилась в апреле прошлого года в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии. После детального тестирования и сложного процесса транспортировки её доставили в Чили, где инженеры провели финальную установку и калибровку. Устройство включает 189 ПЗС-детекторов, организованных в 21 отдельный модуль, в каждом из которых расположены 9 сенсоров. Работая в составе телескопа, оснащённого 8,4-метровым главным зеркалом и 3,5-метровым вторичным, камера обеспечит исключительную детализацию изображений.

Концепция LSST была впервые предложена в 2003 году, когда учёные начали разрабатывать эскизы телескопа нового поколения. В 2007 году проект получил финансирование от Чарльза Симони (Charles Simonyi) и Билла Гейтса (Bill Gates), что позволило приступить к его реализации. В 2010 году Национальный научный фонд США (NSF) и Министерство энергетики США (DOE) выделили дополнительные средства. Установка камеры LSST стала завершающим этапом перед началом полноценного научного наблюдения за Вселенной.

Камера LSST — крупнейшая цифровая астрономическая система, созданная на сегодняшний день. Её 3200-мегапиксельный сенсор формирует изображения невероятной детализации: каждая фотография содержит столько информации, что её можно отобразить на 400 телевизорах с разрешением 4K UHD (3840 × 2160 пикселей). Работая в тандеме с телескопом Симони (Simonyi Survey Telescope), камера будет охватывать область неба, эквивалентную 40 полным Лунам, и обновлять карту южного звёздного неба с периодичностью раз в три дня.

Основная задача LSST — детальное изучение динамических процессов во Вселенной. Камера будет фиксировать перемещение астероидов, регистрировать вспышки сверхновых звёзд и способствовать изучению структуры тёмной материи и природы тёмной энергии. Благодаря высокой чувствительности детекторов и колоссальному объёму собираемых данных учёные смогут отслеживать эволюцию галактик, выявлять закономерности формирования звёздных систем и глубже понимать процессы, происходящие в окружающем нас космическом пространстве.

Процесс установки LSST требовал исключительной точности. По словам Фредди Муньоса (Freddy Muñoz), руководителя механической группы Обсерватории Веры Рубин, монтаж камеры потребовал ювелирной точности в пределах миллиметров, а также безупречной координации между инженерами и учёными. Сложность работы заключалась не только в размере камеры, но и в необходимости точного позиционирования её компонентов для обеспечения корректного взаимодействия с оптическими элементами телескопа.

Менеджер проекта LSST Camera Трэвис Лэнг (Travis Lange) подчеркнул, что создание камеры стало одним из самых сложных технических вызовов в современной астрономии. В процессе разработки принимали участие ведущие специалисты в области оптики, механики, электроники и программирования, которые объединили усилия для реализации амбициозного проекта. Камера, помимо исключительных технических характеристик, является вершиной инженерной мысли, ставшей возможной благодаря десятилетиям научных достижений.

Теперь, когда камера LSST успешно установлена, специалисты Обсерватории Веры Рубин приступают к её тестированию. В ближайшие недели будет сделана серия первых 3200-мегапиксельных снимков, после чего начнётся полномасштабное наблюдение за южным небом. Ожидается, что в течение следующего десятилетия камера LSST соберёт данные, которые изменят представление учёных о структуре и эволюции Вселенной.

Компания SpaceX разработала способ предоставить спутниковый интернет Starlink в так называемые «зоны радиомолчания» в Нью-Мексико и Западной Вирджинии, где расположены радиоастрономические обсерватории. В сотрудничестве с Национальным научным фондом США и Национальной радиоастрономической обсерваторией (NRAO) компания нашла возможность подключить к Starlink жителей этих регионов, не создавая помех научным исследованиям.

Источник изображений: SpaceX

Зоны радиомолчания выделяются на официальной карте покрытия Starlink как пара темно-синих областей без доступа к высокоскоростному спутниковому интернету компании. SpaceX вынуждена была ограничить доступ, чтобы избежать создания радиопомех местным обсерваториям, которые используют мощные радиотелескопы для проведения космических наблюдений.

Основная проблема заключалась в том, что радиосигналы Starlink попадали непосредственно на чувствительную приёмную аппаратуру радиоастрономических обсерваторий, что могло как помешать наблюдениям, так и повредить оборудование. Для предотвращения этого SpaceX разработала систему для быстрого изменения направленности спутникового сигнала в обход радиотелескопов в момент приближения орбитальных спутников компании. Этапы взаимодействия спутника и радиотелескопа показаны на иллюстрациях ниже.

«Эти методы стали возможными благодаря фреймворку обмена данными в реальном времени между Starlink и радиоастрономическими обсерваториями, которые предоставляют Starlink запланированный график наблюдений телескопа, включая направление наведения телескопа (также известное как “ось прицеливания”) и его наблюдаемую полосу частот», — сообщил представитель SpaceX.

По данным SpaceX, система уже запущена и работает в зоне радиомолчания в Сокорро, штат Нью-Мексико, где базируется телескоп Very Large Array NRAO. В результате местные жители, включая индейское племя Аламо Навахо, теперь имеют возможность пользоваться быстрым спутниковым интернетом Starlink.

Источник изображения: National Radio Astronomy Observatory

«Это великолепное сотрудничество между NRAO и SpaceX, демонстрирующее сосуществование передовых систем спутниковой связи и чувствительных научных приборов, использующих общий спектр», — уверен вице-президент по инжинирингу Starlink Майкл Николс (Michael Nicolls).

Подключение к Starlink также станет возможным в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, где находится ещё один крупный радиотелескоп.

В минувший вторник в Чили официально открылась Атакамская обсерватория Токийского университета (TAO) — её проектирование и строительство заняли 26 лет. Расположенный на высоте 5640 м на горе Чахнантор в пустыне Атакама в Чили оптико-инфракрасного телескоп TAO с апертурой диаметром 6,5 м стал самым высокорасположенным в мире телескопом.

Источник изображения: u-tokyo.ac.jp

TAO заменил уменьшенную версию самого себя — ранее титул самого высокого носил телескоп MiniTAO. Новый объект превосходит принадлежащую Мадридскому университету обсерваторию Чакалтайя, расположенную на одноимённой горе в Боливии на высоте 5220 м. Следующие три рекордсмена из пятёрки самых высокогорных снова расположены в Атакаме: обсерватория Джеймса Экса (James Ax Observatory, 5200 м), Атакамский космологический телескоп (Atacama Cosmology Telescope, 5190 м) и обсерватория Льяно-де-Чахнантор (Llano de Chajnantor Observatory, 5104 м). Многие крупнейшие обсерватории мира построены в высокогорной северо-восточной части Чили недалеко от Боливии из-за ясного неба в этой местности. Развитию проектов также способствуют налоговые льготы.

Главное зеркало

Высокое расположение означает пониженную влажность воздуха: TAO охватывает «почти все длины волн ближнего инфракрасного диапазона», а также средневолновый диапазон — на это не способен ни один другой наземный телескоп. Такие наземные обсерватории способны делать снимки космоса с более высоким разрешением благодаря большей апертуре, чем у их космических аналогов. Телескоп будет использоваться для изучения «зарождения галактик и происхождения планет» с 2025 года. Он также может улучшить наблюдения близлежащего телескопа ALMA, изучая те же объекты в других длинах волн, чтобы дать исследователям новую информацию.

За очевидные преимущества ТАО, расположенного на такой большой высоте, придётся расплачиваться, потому что люди не приспособлены к жизни в таких условиях. Работавшие над возведением телескопа строители проходили медицинские осмотры и регулярно дышали кислородом. Занятым на объекте специалистам также придётся принимать меры предосторожности, чтобы избежать симптомов высотной болезни, связанной с кислородным голоданием. Учёные предполагают, что телескоп будет преимущественно управляться в удалённом режиме с нижней базы, и это поможет избежать подобных проблем.

Солнце продолжает удивлять учёных. Недавно международная команда исследователей обнаружила самый мощный свет, когда-либо зарегистрированный от Солнца. Этот свет, известный как гамма-лучи (gamma rays), оказался удивительно ярким, гораздо ярче, чем ожидалось.

Источник изображений: HAWC Observatory

Учёные обнаружили самый мощный свет, исходящий от Солнца, в гамма-лучах с энергией до 10 тераэлектронвольт (TeV). Исследование, проведённое с помощью Высотной водной Черенковской обсерватории (HAWC) в Мексике, ставит новые вопросы о том, как гамма-лучи достигают таких высоких энергий и какую роль играют магнитные поля Солнца в этом явлении. «Солнце оказывается более удивительным, чем мы думали. Мы думали, что разобрались с этой звездой, но это не так», — сообщила Мехр Ун Ниса (Mehr Un Nisa), научная сотрудница Мичиганского государственного университета (MSU).

Обсерватория HAWC в Мексике сыграла ключевую роль в этом открытии. HAWC отличается от обычных телескопов, потому что вместо трубы со стеклянными линзами она использует сеть из 300 больших водяных баков, каждый из которых заполнен около 200 метрическими тоннами воды. Сеть расположена на высоте 4 100 метров над уровнем моря между двумя погасшими вулканами. Эта уникальная конструкция позволяет «видеть» последствия столкновения гамма-лучей с воздухом в атмосфере Земли, создавая так называемые воздушные души.

На изображении показана обсерватория HAWC, наблюдающая за частицами, траектории которых изображены голубыми линиями, порождёнными высокоэнергетическим гамма-излучением с Солнца.

Данные с HAWC учёные начали получать в 2015 году, и к 2021 году команда накопила достаточно информации для изучения солнечных гамма-лучей. Хотя высокоэнергетическое излучение не достигает поверхности Земли, эти гамма-лучи создают характерные сигнатуры, которые были обнаружены Нисой и её коллегами. Они выяснили, что энергия гамма-лучей достигает почти 10 тераэлектронвольт, что является максимумом.

Так выглядит избыток солнечного гамма-излучения с обсерватории HAWC. Тепловая карта показывает яркое жёлтое пятно в центре, окружённое более «холодными» оранжевыми и фиолетовыми пятнами.

В 1990-х годах учёные предсказали, что Солнце может производить гамма-лучи, но на тот момент не было инструментов для их обнаружения. Первое наблюдение гамма-лучей с энергией более миллиарда электронвольт было сделано космическим гамма-телескопом «Ферми» (Fermi Gamma-ray Space Telescope) в 2011 году.

Теперь учёные будут разбираться, как именно гамма-лучи достигают таких высоких энергий, и какую роль играют магнитные поля Солнца в этом явлении. Это открытие может стать отправной точкой для дальнейших исследований и возможно, пересмотра нашего понимания Солнца и его роли во Вселенной.

Решив протестировать новый алгоритм обнаружения потенциально опасных астероидов, американские учёные открыли новый крупный объект, орбита которого пересекается с земной. Исследователи предполагают, что пока открыты менее половины таких астероидов.

Орбита астероида 2022 SF289 (зелёная линия) пересекает земную (синяя линия). Источник изображений: washington.edu

В 2025 году в эксплуатацию будет введена строящаяся сейчас в Чили обсерватория имени Веры Рубин — большой обзорный телескоп с 8,4-метровым зеркалом и камерой разрешением 3200 мегапикселей. Данные с обсерватории будут обрабатываться при помощи разработанного американскими учёными алгоритма HelioLinc3D, предназначенного для выявления новых астероидов. Алгоритм создал астроном Вашингтонского университета Ари Хайнце (Ari Heinze) при содействии коллег Мэтью Холмана (Matthew Holman) и Зигфрида Эггля (Siegfried Eggl). В ожидании 2025 года исследователи решили протестировать алгоритм на материалах проекта ATLAS, объединяющего данные обсерваторий на Гавайях, в Чили и Южной Африке.

На основе данных ATLAS был обнаружен объект, которому присвоили название 2022 SF289. Он наблюдался в течение четырёх ночей в сентябре 2022 года. Это потенциально опасный астероид, который пересекает земную орбиту — к счастью, пока нет никаких признаков, что это случится в ближайшее время. Размер астероида составляет 182 метра — при таких габаритах он не представляет угрозы для человечества, даже если сможет выдержать атмосферный нагрев. Но он способен оставить после себя кратер размером в несколько городов или вызвать цунами, если рухнет в океан.

Астероиды — небольшие и тусклые объекты, и они могут годами скрываться в материалах наблюдений, прежде чем их откроют. «Любому исследованию трудно открывать объекты вроде 2022 SF289, близкие к пределу чувствительности, но HelioLinc3D демонстрирует, что можно открывать эти тусклые объекты, если они остаются видимыми несколько ночей», — отметил работающий в проекте ATLAS астроном Ларри Денно (Larry Denneau). Обсерватория имени Рубин поможет расширить наши знания о потенциально опасных астероидах — сейчас в каталоги внесены 2350 таких объектов, и, по оценкам учёных, предстоит открыть ещё более 3000.