Четвертая загадка астрономии
На столах при входе в административное здание обсерватории разложены старые книги по астрономии. Среди них есть «Очерки о Вселенной» Б.А. Воронцова-Вельяминова, культовая книга, которая приобщила к тайнам космоса миллионы советских людей. И я в детстве ей зачитывалась. С тех пор наука совершила гигантский рывок в познании мира благодаря орбитальным и дальним космическим аппаратам. Выяснилось, что Вселенная — очень старая, ей 13 миллиардов лет и, что она расширяется, причем с ускорением. Кроме планет, звезд и комет в ней существует множество объектов разнообразной природы. Большинство из них меняются со временем, движутся, пульсируют, мерцают, излучают в разных диапазонах, вспыхивают на мгновения и гаснут. Вселенная похожа на «новогоднюю елку», считает Владимир Липунов.
Все же главные загадки астрономии никуда не делись: как возникла Вселенная и как зародилась жизнь. К ним прибавились новые: что такое темная материя и темная энергия, и какова природа гамма-всплесков. Желание раскрыть эту последнюю тайну и привело к эксперименту, который поставил профессор Липунов.
Гамма-всплески — это выбросы гамма-излучения чудовищной мощности. Они порождаются взрывом где-то в космосе, длятся секунды или минуты. Это самые мощные и яркие объекты во Вселенной. Считается, что они происходят при взрывах сверхновых звезд или слиянии двух нейтронных звезд.
Гамма-всплески случайно обнаружили в середине 1960-х годов американские военные спутники. Пять лет информацию о них скрывали от общественности, пока их не переоткрыли в 1970-м году гражданские астрономы, в том числе советские. Сразу появились сотни гипотез об их природе, и мнения ученых разделились. Одни считали, что это близкие к нам объекты, расположенные в пределах Солнечной системы, потому что они очень мощные. Другие уверяли, что гамма-всплески возникают очень далеко и идут с окраин космоса, потому что они не привязаны к каким-то участкам неба, а возникают с равной вероятностью в любом месте.
Среди советских астрономов только Владимир Липунов придерживался второй гипотезы. Еще в 1983 году он написал статью, где предположил, что гамма-всплески образуются от слияния нейтронных звезд, но доказать это не мог, — нужен был эксперимент. Только через тридцать лет после открытия гамма-всплесков точно определили их координаты и выяснили, что они находятся на другом краю космоса, за миллиарды световых лет от нас.
Сначала гамма-всплески наблюдали только со спутников. Однако в 1999 году наступил поворот: американский астрофизик Карл Акерлоф, работая в Лос-Аламосе, зафиксировал оптические следы гамма-всплесков с помощью роботизированного телескопа с ПЗС-матрицей. Проще говоря, снял их профессиональным цифровым фотоаппаратом. К слову сказать, Акерлоф, будучи изначально физиком-ядерщиком, в 1974 году провел полгода в ИФВЭ в Протвино.
Узнав об открытии Акерлофа, Владимир Липунов решил тоже построить небольшой телескоп и наблюдать гамма-всплески. На закупку оборудования нужно было примерно 50 тысяч долларов. Это копейки по сравнению с крупными астрономическими экспериментами и космическими миссиями, которые стоят миллиарды долларов. Тем не менее эти копейки Липунову пришлось искать у частного инвестора. Ему повезло, такой человек нашелся — это генеральный директор ОАО «Московское объединение «Оптика» Сергей Бодров.
Первый телескоп Липунов с коллегами построили в деревне Востряково под Домодедово в 2003 году. Они вели наблюдения шесть лет и обнаружили всего два гамма-всплеска. Но доказали, что эксперимент работает, и нужно делать сеть телескопов в местах, где больше возможностей для наблюдения, ведь в Подмосковье всего 20 пригодных для наблюдения ясных ночей в году. В 2008 году проект Владимира Липунова получил государственную поддержку, и началось строительство сети телескопов. А в 2011 году она уже была готова.
Как работает МАСТЕР
Для изучения гамма-всплесков астрономы придумали глобальный астрофизический эксперимент. В нем участвуют космические гамма-телескопы, центр дальней космической связи, центр изучения гамма-всплесков НАСА и оптические телескопы на Земле. Обнаружив какое-то событие, космические телескопы посылают в центр НАСА оповещения (алерты). Алерты считывают наземные телескопы и в считанные секунды наводят свои трубы на указанные в них координаты неба, чтобы получше рассмотреть и сфотографировать объект.
Для этого эксперимента нужен полностью автономный телескоп, работающий без участия людей, под управлением компьютерной программы. Он должен сам принимать решения и наводиться на нужные участки неба. Владимир Липунов с коллегами построили несколько таких роботов-телескопов и установили их под Благовещенском на территории бывшего филиала Пулковской обсерватории, под Иркутском в астрофизическом центре Тунка, в Коуровской обсерватории Уральского федерального университета, под Кисловодском на Кавказской горной обсерватории МГУ. Еще три телескопа работают за рубежом: в Аргентине, в обсерватории Сазерленд в ЮАР и на острове Тенерифе (там 300 наблюдательных ночей в году). Это и называется Мобильной Астрономической Системой Телескопов-Роботов — МАСТЕР.
Каждый телескоп МАСТЕР состоит из двух подзорных труб диаметром 40 см. При наведении на объект в трубы подставляют фильтры-поляроиды, чтобы обнаружить поляризацию гамма-всплеска, то есть направленность электромагнитных волн. Согласно гипотезе, она должна быть, но пока ее никто не обнаружил, и это тоже важный научный результат.
Еще в прошлом веке астрономы ночи напролет сидели в башнях-телескопах. Они наблюдали небо месяцами и годами. Те времена уже прошли. Теперь наблюдение объекта занимает минуты или секунды. Данные о начале гамма-всплеска поступают в центр НАСА через 5 секунд, а еще через 15-20 секунд их подхватывает, к примеру, телескоп МАСТЕР на Урале, потом телескоп на Кавказе и так далее. Сделанные телескопами снимки попадают в архив, откуда их берут «искатели».
Искателями называют людей, которые ищут новые объекты во Вселенной. Часто это волонтеры, увлеченные астрономией и готовые тратить свое время, чтобы помочь науке. Они получают пароль от архива, берут оттуда снимки, сравнивают их, анализируют, и найдя что-то новое, передают ученым. Ученые составляют «астрономическую телеграмму», указывают среди ее авторов искателя и отправляют в Международный центр обработки телеграмм, чтобы застолбить приоритет открытия космического объекта. В год МАСТЕР посылает больше сотни астрономических телеграмм. Сейчас он делает половину всех наблюдений гамма-всплесков в мире, а искатели совершают открытия за чашкой кофе, пояснил профессор Липунов. Разделы для волонтеров на сайте архива так и называются: Master-coffe и Master-tea.
В проекте МАСТЕР искателей не хватает. Накапливается очень много информации, и нужны люди, чтобы ее анализировать.
Новые объекты в космосе
Хороший яркий гамма-всплеск случается достаточно редко. Его можно увидеть раз в несколько суток, и чтобы телескопы МАСТЕР не простаивали, их научили наблюдать все небо и открывать любые новые объекты. Робот-телескоп сам определяет, в какое место и когда навести подзорные трубы, делать ли снимок и когда вернуться туда в следующий раз. За 2-3 недели телескоп делает съемку всего неба, тогда как раньше на это уходили десятки лет. А еще он умеет отсекать шумы, то есть следы близких объектов, находящихся в Солнечной системе, включая спутники.
Он обучен наблюдать короткие гамма-всплески, сверхновые, коллапс белых карликов (в этот тип звезд предстоит превратиться нашему Солнцу), сверхмассивные черные дыры, сидящие в центрах галактик. В этом году искатель-пенсионер Владислав Шумков открыл в туманности Андромеды новую красную звезду — очень редкое явление, наблюдаемое раз в 30 лет. МАСТЕР открыл несколько кандидатов в экзопланеты, то есть планеты, похожие на Землю. А также впервые обнаружил два опасных астероида, которые пролетели близко к Земле, и вернутся когда-нибудь обратно, поэтому их орбиты необходимо знать.
Через МАСТЕР наши астрономы приобщаются и к исследованиям нейтрино. Эти частицы смогут пролить свет на природу гамма-всплесков. Ловят нейтрино с помощью необычного детектора — огромного куба льда в Антарктиде.
Многие хотят сотрудничать с российским проектом, потому что он показывает выдающиеся экспериментальные результаты. Достаточно сказать, что в Южном полушарии телескоп МАСТЕР — единственный, который наблюдает гамма-всплески. Но благодаря универсальному программному обеспечению, которое оттачивали десять лет, может и многое другое. Не далее как в апреле он открыл очередную комету.
Почему не дают гранты
С Карлом Акерлофом Владимир Липунов встретился несколько лет назад на конференции по роботизированным телескопам. Поговорили, обсудили, какие купола лучше ставить для телескопов в Сибири, а вскоре Акерлоф свернул свою сеть телескопов, наблюдавших гамма-всплески, потому что проиграл конкуренцию с сетью МАСТЕР. Осталась только одна научная группа в мире, которая соперничает с нашей на равных — из Калифорнийского технологического университета. Есть и экономическая причина окончания проекта, которым руководил Акерлоф. Как пояснил Владимир Липунов, оборудование в его проекте стоит относительно недорого, а основные затраты идут на программистов и зарплату астрономов, обслуживающих телескопы, на ремонт. В существующую грантовую систему такие проекты не вписываются. Легче получить деньги на многомиллионный проект.
Аналогичная угроза нависла и над МАСТЕР. Проект уже два года не получает государственных грантов. С тех пор, как сеть стала прирастать телескопами в зарубежных обсерваториях, гранты прекратились. Государство не хочет давать деньги на то, что строится за ее пределами. Но ведь МАСТЕР — это пять телескопов в университетских обсерваториях по всей стране, которые нужно обслуживать. Проект дает работу молодым астрономам, и если они не будут получать зарплату, то уйдут.
Сейчас у проекта только грант РФФИ размером полмиллиона рублей. А нужно всего четыре миллиона в год. Трижды его заявку отклоняли в Российском научном фонде. Последний раз отклонили заявку МАСТЕР, поданную совместно с одним из крупнейших телескопов в мире, расположенным на Канарских островах. Владимир Липунов убежден, что его проект «душат» эксперты из конкурирующей команды, которые добиваются поддержки наблюдений через Европейскую космическую обсерваторию Plank.
— Мы даем 95% астрономических телеграмм от России. Хоть какие-то деньги за это нам нужны, — пояснил Владимир Михайлович. — При этом мы продолжаем строить сеть телескопов, не имея ни копейки государственных денег. Только ГЛОНАСС еще можно сравнить с МАСТЕР, но других подобных глобальных проектов в России нет.
Мечта сбылась
Лекцию Владимира Липунова слушали около сорока школьников со всей страны. Все они приехали в Пущино на летнюю школу юных астрофизиков, поддержанную фондом «Династия». Школа продлится до 24 июня. Ребята узнают о новейших научных открытиях, сделают практические задания и поучаствуют в турнире, а самое главное — познакомятся с выдающимися астрономами, которые добились успеха в профессии.
Проект профессора Липунова, который строит телескопы нового поколения, опережающие существующую технику, служит наглядным примером того, как делается сейчас большинство открытий. Нелегко приходится науке в мире, где правят особые экономические законы и людские страсти, но если верить в себя, идти за своей мечтой и не опускать руки, то успех придет.
