НА ПУТИ К ВСЕЛЕННОЙ. КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

«Ключ» к Вселенной
На современном этапе развития астрономии для наблюдения за космическими объектами и процессами уже недостаточно наземных оптических и радиотелескопов. Чтобы найти «ключ» к Вселенной, необходимо иметь доступ к заатмосферным средствам. Возможности наземных телескопов ограничены из-за того, что атмосфера «обрезает» большие участки электромагнитного излучения, приходящего от космических источников. А это для астрономов прежде всего информация. Причём излучение может лежать в ненаблюдаемом с Земли диа­пазоне электромагнитного спектра. Поэтому о каких-то космических телах мы знаем много, а о существовании иных лишь догадываемся по косвенным признакам.

Например, в оптическом диапазоне яркость галактики увеличивается к центру. На перифе­рии галактика тускнеет и сливается с косми­ческим чёрным фоном. В ультрафиолетовом диапазоне наоборот ― именно периферийные, невидимые в оптике области ярко сияют. Галак­тика как бы окружена ультрафиолетовой шалью, и эффект этот дают горячие молодые звёзды.

Температуру звезды оценивают по тому, в каком диапазоне она излучает больше всего. Старые звёзды, которых много в централь­ных областях галактики, хорошо видны через обычную оптическую камеру. А благодаря уль­трафиолетовым телескопам стало известно об интенсивном образовании молодых звёзд на периферии галактик, ранее считавшихся пустынными.

Мы живём в странной Вселенной. Если провести её инвентаризацию, то получится, что 70 % космического пространства занимает непонятная тёмная энергия. Исследователи плохо понимают, что это такое. Примерно 26 % ―тоже непонятно что, некое тёмное вещество (не энергия), которое проявляет себя в грави­тационном отношении. Оно тяготеет, но ни­какими другими способами не проявляется, ничего не излучает и не поглощает; распреде­лено неравномерно, но на больших масштабах доминирует. Это огромная загадка для физики.

В Солнечной системе тёмного вещества мало ― меньше одного процента. Но в масшта­бах нашей Галактики его масса сравнима с мас­сой светящегося вещества (звёзд и межзвёзд­ного газа). Взяв ещё больший объём, увидим, вероятно, что тёмной материи во Вселенной в 5―6 раз больше обычной. Иными словами, мир состоит из очень странных субстанций, которые мы изучаем. Но, что они представляют, ответа нет. И пока эта загадка не будет решена, никто не может сказать, что хорошо понимает мир, в котором живём, т. е. Вселенную. Поиск барионного (обычного) вещества ― одна из задач «Спектр-УФ».

Технических проблем нет, но…
Вопрос готовности и планов запуска телескопа ― один из самых больных в научной про­грамме. Значительная часть компонентов сде­лана. Изготовлены механические конструкции, почти полностью готова оптика. Все компонен­ты прошли тестирование, включая статические нагрузки, динамические, ударные, тепловые тесты. Технических проблем нет. Не завершена работа над созданием тех приборов, которые анализируют излучение. Ведь что такое теле­скоп? Это концентратор электромагнитного излучения, который собирает поток с большой площади с помощью огромного зеркала и на­правляет этот поток в концентрированном виде на приборы для последующего анализа. Можно построить изображение объекта (вспомните замечательные картинки с телескопа имени Хаббла), а можно разложить излучение по дли­нам волн или, как говорят в физике, получить спектр излучения объекта.

Партнёры
У нас было серьёзное международное сотруд­ничество. В частности, с Германией. Но Гер­мания также участвует в российском проекте «Спектр-РГ», который будет запущен на орбиту в этом году. Ведущая организация по проекту ― Институт космических исследований РАН.

Космическая обсерватория «Спектр-РГ» состоит из двух телескопов ― российского и немецкого. Германский рентгеновский теле­скоп, изготовленный в Институте внеземной физики имени Макса Планка (г. Гархинг), на­зывается eROSITA. Его создание оказалось до­роже более чем в 5 раз по сравнению с перво­начальными немецкими расценками. В итоге немцы вышли из проекта «Спектр-УФ». На участие в нём уже не было денег. На данный момент наш единственный крупный партнёр ― Испания.

«Спектр-УФ» и «Кеплер»
«Кеплер» ― поисковый инструмент, предна­значенный для обнаружения экзопланет. Мис­сия «Спектра-УФ» ― исследования наиболее перспективных объектов в плане анализа хи­мического состава их атмосфер с помощью методов спектроскопии, при этом телескоп может проводить детальное изучение.

Нам интересно узнать, что это за экзоплане­ты, есть ли там вода? Это важно для науки, да и всегда хочется найти что-то, что напоминало бы Землю.

Сфера гигантских вложений
NASA готовит к запуску космический теле­скоп «Джеймс Уэбб», который должен рабо­тать в инфракрасном диапазоне. Это не заме­на американского «Хаббла», как указывается в некоторых СМИ. Выведение телескопа на орбиту откладывается больше десяти лет. Его безумная стоимость создаёт дополнительные сложности для реализации проекта.

Инфракрасная техника, а тем более кос­мическая, не может стоить дёшево. «Джеймс Уэбб» изначально планировался дорогим, но финансовые вложения в него давно многократно превысили первоначально запланиро­ванную цифру. Предполагалось, что стоимость его будет около 3 млрд долларов, сейчас она более 10 млрд и приближается к 13 млрд.

В рамках российско-итальянского сотрудничества создан прибор Pamela. Он изучает состав космических частиц: электронов, по­зитронов, необычных частиц, которые свидетельствовали бы о природе тёмного вещества. Похожий проект, но с большей долей россий­ского участия ― «Нуклон».

Из работающих в космосе программ с на­шим участием можно также упомянуть между­народную космическую обсерваторию Integral. Она функционирует c 2002 года. Обсерватория была создана для наблюдений в жёстком коротковолновом диапазоне рентгеновского и гамма-излучения.

О развитии теории Большого Взрыва и новых открытиях
Гипотеза Большого Взрыва впервые была высказана отечественным математиком А. А. Фридманом около ста лет назад, как чисто теоретическая модель. Существенно усовершенствовал её другой выдающийся учёный-соотечественник Г. А. Гамов, который вывел закон расширения Вселенной. Опирался он на удивительное открытие американца Э. Хаббла: чем дальше Галактика, тем с большей скоро­стью она удаляется от нас. Если рассматривать это расширение в обратном порядке, то мыс­ленно можно вернуться к тому времени, когда всё начало разлетаться.

В наши дни появились данные наземных и космических экспериментов, которые пере­водят космологию из теоретической науки в наблюдательную. На ранних стадиях разлёта Вселенной началась её структуризация, то есть выделение неоднородностей. Ведущую роль в этом процессе сыграло то самоё тёмное ве­щество, о котором мы ничего не знаем. Неодно­родности (гало, сгустки) из тёмного вещества потянули за собой барионное вещество, а из него образовались скопления галактик и сами галактики. Как этот процесс происходил, мы понимаем с всё большей детализацией, хотя и нельзя сказать, что картина ясна на сто про­центов. Когда зародились первые галактики, первые звёзды, эволюция Вселенной сильно усложнилась. Кстати, одна из загадок, которая вновь интенсивно обсуждается, хотя и казалась почти решённой, ― как произошли галактики. Однозначного ответа пока нет.