Маркус Чаун - Твиты о вселенной Страница 33

На Маунт-Грэм, Аризона, расположен Large Binocular Telescope (Большой Бинокулярный Телескоп): два 8,4-метровых зеркала на одной горе работают вместе как интерферометр.

Два оставшихся гигантских телескопа: Hobby-Eberly Telescope — Телескоп Хобби-Эберли (Mt Fowlkes — Маунт Фаулкес, Техас) и Southern African Large Telescope — Южный Африканский Большой Телескоп (Южная Африка).

Оба имеют сегментированные зеркала 11 м в поперечнике, но из-за особенностей их конструкции самое большее — используются лишь 9–10 м. Они также имеют ограниченный обзор неба.

Важно, что большие телескопы располагаются в отдаленных горных районах: небеса ясные, сухие, темные (малое световое загрязнение) и тихие (малая турбулентность).

128. Когда Космический телескоп Хаббл будет заменен?

Космический телескоп Хаббл, который находится на низкой околоземной орбите, назван в честь американского космолога Эдвина Хаббла. Он был запущен в апреле 1990.

Почему космос? 1. Небо черное, 24 часа 7 дней в неделю. 2. Нет атмосферы — означает: нет турбулентности. 3. Над атмосферой могут наблюдаться УФ и ИК излучения, обычно поглощаемые.

Обратная сторона медали: чрезвычайно дорогой; трудности с обслуживанием или ремонтом; из-за ограничений, связанных с запуском — довольно маленький — зеркало составляет только 2,4 м в поперечнике.

Хаббл обслуживался 5 раз астронавтами шаттла. Они заменяли или ремонтировали сломанные детали и устанавливали новые, более чувствительные камеры.

В результате Хаббл теперь более мощный, чем 20 лет назад. Будет справедливо заявить, что он совершил революцию в астрономии. А также сделал потрясающие фото.

Однако миссия обслуживания в мае 2009 была последней. Хаббл может функционировать еще в течение 10 лет, но если что-то важное выйдет из строя, то он погибнет.

Кстати, Хаббл никогда не вернется на Землю. После того как умрет, он совершит управляемый спуск в атмосфере и утонет в океане.

Преемник Хаббла, Космический телескоп Джеймса Вебба, строится НАСА. Высокобюджетный проект на несколько лет.

Вебб имеет намного большее, 6,5-метровое, сегментированное зеркало. Над ним в космическом пространстве будет развернут большой зонт, защищающий его чувствительные зеркала/инструменты.

Вебб не выйдет на орбиту Земли. Вместо этого будет размещен в точке пространства в 1,5 млн км от Земли, в противоположном направлении от Солнца.

Причина: Вебб будет работать в инфракрасной (тепловой) области, поэтому должен быть вдали от горячей Земли. Запуск на европейской ракете-носителе Ариан намечен на 2018.

129. Как будут выглядеть телескопы будущего?

Они не будут очень сильно отличаться от сегодняшних телескопов. Будут больше. Намного, намного больше. По крайней мере, так они выглядят на чертежной доске.

При использовании вращающихся термостатов гигантские зеркала телескопа размером до 8,4 метра могут быть собраны в одном блоке. Для создания больших апертур необходимы соответствующие хитрости.

Один трюк — несколько зеркал на одной горе — будет использован для Гигантского Магелланова телескопа (GMT), который будет построен на Сьерро Лас Кампанас, Чили.

GMT будет состоять из семи 8,4-метровых зеркал: шесть из них окружат центральное, седьмое. Вместе они обладают мощностью 24,5-метрового телескопа.

Вторая группа планируемых будущих телескопов будет иметь сегментированные зеркала, как Кек. Но если Кек имеет 36 сегментов, у этих гигантов будут сотни.

Тридцатиметровый Телескоп (Thirty Meter Telescope, ТМТ) является международным проектом, возглавляемым США и Канадой. Планируемое расположение — Мауна-Кеа, Гавайи, вблизи телескопа Кек.

ESO (Европейская южная обсерватория) планирует еще больший телескоп: 39,2 м в поперечнике — Сьерро Армазонес в северной части Чили, недалеко от Паранала.

ESO уже имеет Очень Большой Телескоп — так они называют этот (Европейский) Extremely Large Telescope (E-ELT). Да здравствует превосходная степень.

Будучи 39,2 м в ширину, E-ELT-зеркало будет обеспечивать площадь поверхности (и соответственно чувствительность) на 70 % больше, чем у Тридцатиметрового телескопа.

Все эти гигантские телескопы будущего планируется завершить в период 2018–2022. Если, конечно, они получат одобрение и соответствующее финансирование.

В далеком будущем, ESO может построить гигантский 100-метровый телескоп. Да, у них уже есть и название для него: Необыкновенно Большой Телескоп (Overwhelmingly Large Telescope).

130. Как работает нейтринный «телескоп»?

Нейтрино: субатомные частицы, возникающие в ядерных реакциях, генерирующих солнечный свет. Поднимите вверх большой палец: 100 млн млн таких частиц пронизывают его каждую секунду.

Определяющая характеристика нейтрино: асоциальные (некоммуникабельные). Не задерживаются атомами обычного вещества. Тем не менее они взаимодействуют — но крайне редко.

Трюк для обнаружения нейтрино: расположите большое количество атомов на их пути. Это повышает вероятность, что одна или две частицы будут остановлены.

Нейтринный «телескоп», подобный Super-Kamiokande[44] расположен глубоко внутри горы в японских Альпах. Это высотой с 10-этажный дом герметичная «кастрюля для запекания фасоли», наполненная водой.

Иногда нейтрино взаимодействует с протоном в молекуле воды. Субатомные осколки в воде создают свет, эквивалентный сверхзвуковому хлопку.

«Черенковское излучение» (подобно голубому свечению, замеченному в ядерных «водоемах») фиксируется световыми детектора-ми, которые расположены внутри «гигантской кастрюли для запекания фасоли».

Нейтринные телескопы должны быть глубоко под землей для того, чтобы оградить их от «мюонов» из космических лучей, которые маскируются под след нейтрино.

Super-Kamiokande «сфотографировал» Солнце — ночью, глядя на Солнце не вверх, а вниз.

Нейтринные эксперименты в Японии и США зафиксировали нейтрино от Сверхновой 1987А — первое нейтрино, из когда-либо обнаруженных за пределами Солнечной системы.

Существует 3 типа, или «аромата», нейтрино. В нейтринной обсерватории Садбери (Sudbury Neutrino Observatory, Канада), подтвердилось, что на пути от Солнца нейтрино трансформируется из одного типа в другой.

Нейтринные «осцилляции» объяснили озадачивающую нехватку частиц, зарегистрированную новаторским детектором Рея Дэвиса, использовавшим «высоко очищенную жидкость». Дэвис получил Нобелевскую премию.

Новейший самый чувствительный нейтринный телескоп IceCube (Ледяной куб) использует в качестве детектора 1 км3 антарктического льда. Строительство завершено в начале 2011.

Большой интерес к нейтринным телескопам: мы знаем, как выглядит видимая Вселенная, но пока еще не знаем, как выглядит нейтринная Вселенная.

Наблюдаем Вселенную

131. Что такое свет?

Исаак Ньютон (1643–1727) считал, что свет состоит из крошечных частиц, движущихся прямолинейно. Теория описана в Оптике (Opticks), 1704.

Христиан Гюйгенс (1629–1695) не согласился. Он считал, что свет — это волна, как звук. Теория описана в Трактате о Свете (Treatise on Light), 1690.

В 1801 в Лондоне Томас Юнг продемонстрировал два световых луча, которые могут усилить или погасить друг друга (интерференция) — характерное свойство волны.

В XIX в. Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл описали свет как электромагнитную волну, распространяющуюся в пространстве со скоростью в 300 000 км/с.

Несмотря на явную волновую природу света, Альберт Эйнштейн и Роберт Милликен высказали гипотезу, что свет состоит из сгустков, или квантов энергии (фотонов).

В квантовой физике свет одновременно имеет свойства и частицы, и волны. Энергия фотона связана с его длиной волны; фотоны интерферируют.

Длина волны видимого света лежит в диапазоне от 380 нм (фиолетовый, высокая энергия) до 780 нм (красный, низкая энергия). Солнечный свет содержит все цвета.

Белый солнечный свет может разлагаться на составляющие цвета (спектр), преломляясь капельками воды (радуга) или призмой.

Разреженный светящийся газ излучает только характеристические длины волн. Натриевые лампы: оранжевый свет. Космические облака горячего водорода: розоватый свет.