Поиск далеких галактик и охота за астероидами: как казахстанские астрономы изучают Вселенную

С помощью телескопа на Каменском плато под Алматы открыли комету Чурюмова – Герасименко. Сегодня казахстанские астрономы исследуют далекие галактики, наблюдают за астероидами и ищут потенциально опасные для Земли объекты. Zakon.kz узнал, как отечественные ученые изучают Вселенную.

Многим любителям звездного неба интересно, как ученые исследуют бескрайние просторы Вселенной и что скрывается в этой темной дали. Представление об астрономе часто связано с романтичной картиной: человек стоит под куполом обсерватории и смотрит в телескоп. Но современная астрофизика – это не только звездное небо и мощная оптика, но и цифровые камеры, точные расчеты и обработка огромного массива данных. Как работают казахстанские ученые и какие истории хранят телескопы, выяснил корреспондент редакции.

Ночь, когда астрономы не просто смотрят на звезды

Как рассказали ученые, подготовка к наблюдениям начинается задолго до наступления темноты. Для каждого телескопа заранее составляют список объектов, которые предстоит исследовать. Учитывают погоду, положение небесных тел и условия наблюдения. Например, слабые объекты лучше изучать в безлунные ночи, когда естественный свет Луны не мешает их регистрации.

Единого расписания у наблюдателей нет: работа начинается в зависимости от времени наступления темноты и конкретной научной программы.

При этом астрономам необязательно всю ночь находиться непосредственно под куполом телескопа. Большинство инструментов Астрофизического института имени В. Г. Фесенкова (АФИФ) автоматизированы. Управлять телескопами и сопутствующим оборудованием можно дистанционно, с компьютера, имея доступ к интернету.

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

Современный астроном, как правило, не рассматривает небесное тело через окуляр, а получает его цифровое изображение или спектр. Первый позволяет измерять яркость объекта, второй – изучать распределение его излучения по длинам волн. По спектру ученые могут исследовать физические характеристики космических объектов и процессы, происходящие в них.

Но даже самая совершенная техника не отменяет главного: наблюдения необходимо правильно спланировать, а полученные данные – проверить и интерпретировать.

АЗТ-20: увидеть то, что почти не видно

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

Один из главных инструментов казахстанских астрофизиков – телескоп АЗТ-20,установленный на высокогорной обсерватории Ассы-Тургень. Его главное зеркало имеет диаметр 1,56 метра. Регулярные наблюдения на нем начались в 2017 году.

Чтобы понять возможности такого инструмента, достаточно сравнить площадь его зеркала с объективом диаметром 15 сантиметров. Зеркало АЗТ-20 собирает примерно в сто раз больше света. Это позволяет исследовать гораздо более слабые объекты, которые трудно зарегистрировать на небольших телескопах.

Впрочем, размер зеркала – не единственное условие успеха. Многое зависит от чувствительности камеры, продолжительности экспозиции и состояния атмосферы.

Результаты наблюдений передали в международную сеть GCN, предназначенную для оперативного обмена информацией о гамма-всплесках и других быстро протекающих высокоэнергетических событиях. Благодаря таким системам исследователи из разных стран могут оперативно подключаться к изучению одного и того же явления.

70-см. телескоп АЗТ-8 (1964 г.) Фото: Астрофизическому институту имени В. Г. Фесенкова

Однако научная работа института не ограничивается одним большим телескопом. На Каменском плато и Тянь-Шаньской обсерватории работают другие инструменты, в том числе телескоп АЗТ-8 с зеркалом диаметром 70 сантиметров и два метровых телескопа "Цейсс-1000" на Тянь-Шане.

Каждый инструмент решает свои задачи. Одни используются для изучения галактик и туманностей, другие – для наблюдений звезд, планет, спутников и объектов, которые меняют яркость со временем.

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

На Ассы-Тургень также создана сеть телескопов, объединенных в единый программно-аппаратный комплекс. Это позволяет распределять задачи между инструментами, управлять наблюдениями дистанционно и обрабатывать данные с использованием общих алгоритмов.

Телескоп из Германии, которому больше века

Среди инструментов института есть настоящий свидетель истории астрономии – 50-сантиметровый рефлектор Герца (Goerz).

Так что история о немецком телескопе – не легенда: она подтверждается сведениями, опубликованными самим институтом. Правда, речь идет не о современном оборудовании, а об историческом инструменте, который сыграл свою роль в становлении наблюдательной базы казахстанской астрофизики.

В свое время телескоп использовали для абсолютной спектрометрии – измерений, связанных с характеристиками излучения небесных объектов. Сегодня он нуждается в ремонте и используется преимущественно во время экскурсий.

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

Другой интересный инструмент – телескоп системы Шмидта, изготовленный в Германской Демократической Республике в 1974 году. Сначала он находился на Каменском плато, а затем его перевезли на Тянь-Шаньскую обсерваторию.

У телескопа было большое поле зрения – шесть на шесть градусов. Это позволяло фотографировать значительные участки неба и искать объекты, которые занимают большую область на небесной сфере.

С его помощью наблюдали туманности, кометы и астероиды. На этом инструменте была открыта комета Чурюмова – Солодовникова.

Сейчас телескоп не используется: он был рассчитан на работу с фотографическими пластинками, которые уступили место цифровым приемникам изображения. В институте рассматривают возможность модернизации инструмента и установки современной ПЗС-камеры.

Эти два телескопа хорошо показывают, как менялась астрономия: от фотографических пластинок и ручной обработки снимков до автоматизированных наблюдений и цифровых архивов.

Комета, которую сначала могли принять за дефект фотографии

Одна из самых известных историй, связанных с казахстанской астрономической площадкой, произошла 20 сентября 1969 года. Именно тогда была обнаружена комета Чурюмова – Герасименко, которая спустя десятилетия стала целью европейской космической миссии Rosetta.

Фото: ESA/Rosetta

Важно уточнить: первооткрывателями кометы признаны киевские астрономы Клим Чурюмов и Светлана Герасименко. Они работали с наблюдательной базой АФИФ в Алма-Ате, а открытие состоялось на телескопе Максутова.

История началась с фотографии, полученной в ночь с 11 на 12 сентября 1969 года. Светлана Герасименко наблюдала несколько комет. Одна из фотопластинок проявилась с дефектом. Сначала снимок хотели выбросить, но на нем заметили кометоподобный объект, который приняли за уже известную комету Комас-Сола.

Позже Клим Чурюмов, изучая фотографию, обратил внимание на еще один объект. Его положение не соответствовало ожидаемому положению Комас-Сола. Дополнительная проверка показала, что новый объект присутствовал и на других снимках, а саму Комас-Сола удалось найти отдельно. Так на фотографическом материале, полученном во время наблюдений другой кометы, обнаружили новую.

Впоследствии комета Чурюмова – Герасименко стала одной из самых известных в истории космических исследований. В ноябре 2014 года спускаемый аппарат "Филы" европейской миссии Rosetta совершил посадку на ее поверхность.

В этой истории особенно примечательна роль внимательности исследователей. Неожиданное открытие появилось не потому, что ученые заранее искали именно эту комету, а потому, что внимательно изучили снимок, который на первый взгляд мог показаться неудачным.

При этом вклад Казахстана в открытие заключается в предоставлении телескопа и наблюдательной площадки. Именно здесь состоялись исследования космоса, благодаря которым комета вошла в историю мировой астрономии.

От фотопластинок до цифровых архивов

В середине XX века астрономические наблюдения были устроены совсем иначе, чем сегодня. Изображения небесных объектов фиксировали на фотопластинках и пленках. После наблюдений материал нужно было проявить, проверить и подготовить к измерениям.

Позже для регистрации слабых объектов начали использовать электронно-оптические преобразователи, изображения с которых также записывали на фотопленку или фотопластинку.

При этом вычислительная техника уже применялась в научной работе: в институте использовали, в частности, ЭВМ М-220. Но привычных сегодня цифровых камер, ноутбуков и дистанционного управления через интернет еще не было.

Казалось бы, старые снимки давно должны были потерять актуальность. Однако у астрономов другое отношение к архивам.

В базе данных АФИФ содержится более 10 тысяч оцифрованных изображений фотометрических и спектральных наблюдений. Среди них – материалы об объектах, которые изучали десятилетия назад: звездах, газопылевых туманностях, активных галактиках и малых телах Солнечной системы.

Часть архивов доступна через сервисы Виртуальной обсерватории. В частности, оцифрованы наблюдения на телескопе Максутова за период с 1950 по 2000 год, а также исторические спектральные материалы, полученные на АЗТ-8.

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

Зачем это нужно? Сравнивая старые данные с современными наблюдениями, исследователи могут изучать, как менялись яркость и спектры объектов. Это особенно важно для звезд, которые со временем демонстрируют вспышки, изменения излучения и другие непостоянные явления.

Разумеется, сравнение требует учета различий между инструментами и методами регистрации. Но при правильной обработке архивные материалы превращаются в дополнительный источник научных данных.

Открытия не заканчиваются обнаружением нового объекта

В астрономии не каждое открытие означает, что ученые впервые увидели неизвестную звезду или галактику. Иногда важнее заметить необычное поведение уже знакомого объекта. Так произошло со звездной системой BX Единорога.

Об этом сообщили сотрудники АФИФ Людмила Кондратьева и Инна Рева. Ученые наблюдали за системой, но изменение ее яркости стало неожиданным событием.

Подобные случаи показывают, зачем необходимы регулярные наблюдения. Даже хорошо известный объект может преподнести сюрприз, а серия измерений позволяет проследить, как развивается происходящий процесс.

За годы работы институт накопил и другие значимые результаты. Среди них – исследования галактик Маркаряна и открытие новых активных ядер галактик, каталоги звездных спектров, изучение газопылевых и планетарных туманностей, а также работы по звездной динамике и теоретической астрофизике.

В частности, на телескопе АЗТ-8 в 1970-х годах сотрудник института Эдуард Денисюк открыл более 40 новых активных ядер галактик. Это пример того, как научные результаты зависят не только от размера телескопа, но и от выбранной задачи, качества наблюдений и опыта исследователя.

Как казахстанские ученые помогают изучать потенциально опасные астероиды

Наблюдения за малыми телами Солнечной системы имеют не только фундаментальное, но и практическое значение.

В 2023 году Казахстан в лице АФИФ присоединился к Международной сети оповещения об астероидах (IAWN). Это означает участие в международном обмене наблюдениями и координации работ, связанных с выявлением потенциально опасных объектов.

Еще один пример – участие казахстанских исследователей в изучении последствий миссии DART. В 2022 году космический аппарат NASA столкнулся с астероидом Диморф, чтобы проверить, можно ли изменить движение небесного тела ударным воздействием.

Сотрудники АФИФ исследовали спектры, полученные на телескопе АЗТ-20 до столкновения, во время него и в первые минуты после события. В спектре после удара обнаружили эмиссионные линии натрия, лития и калия. Такие наблюдения дополнили данные международной команды о физических процессах, сопровождавших столкновение.

Помимо астероидов, ученые следят за космическим мусором – неработающими спутниками, ступенями ракет и их фрагментами. Такие объекты представляют риск для действующих аппаратов и космических миссий. Чтобы оценивать вероятность опасных сближений, необходимо точно знать их положение и орбиты.

Таким образом, наблюдательная астрономия занимается не только далекими галактиками: ее инструменты помогают изучать и космическое пространство вокруг Земли.

Телескоп, который может отправиться к Луне

У казахстанской астрофизики есть и амбициозная перспектива. АФИФ совместно с предприятием Ghalam работает над концепцией первого казахстанского орбитального окололунного телескопа.

На первом этапе проекта определяли научные задачи, выбирали возможные орбиты, разрабатывали архитектуру системы и создавали прототипы отдельных компонентов. На следующем этапе планируется разработка инженерной модели телескопа.

В перспективе такая система могла бы помочь искать потенциально опасные астероиды, движущиеся вблизи Солнца внутри земной орбиты. Некоторые из них трудно обнаруживать с Земли из-за близости к солнечному диску. В числе задач также рассматриваются мониторинг окололунного пространства и изучение метеороидных ударов по поверхности Луны.

Пока это проект, а не действующий космический аппарат. Но сама постановка таких задач показывает, в каком направлении развивается казахстанская астрономия: от наземных наблюдений к новым инструментам, которые могут расширить возможности исследования космоса.

85 лет наблюдений за Вселенной

Фото: Астрофизический Институт им. В. Г. Фесенкова

История Астрофизического института имени В. Г. Фесенкова началась с наблюдения солнечного затмения 21 сентября 1941 года. В последующие годы вблизи Алма-Аты создавали наблюдательную базу, которая постепенно превратилась в научный центр с несколькими обсерваториями и разными поколениями телескопов.

За это время изменились приборы, способы регистрации света и сами методы исследований. Фотографические пластинки уступили место цифровым камерам, ручная обработка дополнилась автоматизированными системами, а наблюдения с наземных площадок стали частью международных научных программ.

Но неизменным осталось стремление понять, что происходит за пределами нашей планеты. Сегодня казахстанские ученые изучают далекие галактики, следят за изменениями звезд, наблюдают кометы и астероиды, участвуют в международных исследованиях и разрабатывают проекты будущих космических инструментов.

10 октября 2026 года Астрофизическому институту имени В. Г. Фесенкова исполнилось 85 лет с момента, с которого началась его история. За этой датой – труд нескольких поколений ученых, инженеров и наблюдателей, благодаря которым Казахстан развивает собственную астрофизическую школу и продолжает вносить вклад в изучение Вселенной.