Двойной взгляд на звезды

Схема наземного телескопа-интерферометра СНАRA.
Источник: obsmp.fr

Затмения звезд всегда крайне волновали астрономов и космологов. Недаром благодаря затмению Солнца в 1919 году удалось доказать реальность провозглашенного Эйнштейном искривления пространства-времени под воздействием гравитации.

Не дают покоя астрономам и знаменитые периодические затмения Эпсилона созвездия Возничего (Аuriga). Вот уже в течение почти двух веков астрономы знают, что они повторяются каждые 27 лет и продолжаются фантастически долго – полтора года. Ученые выдвигали самые фантастические предположения относительно природы столь уникального небесного явления. В последние годы все вроде бы пришли к выводу, что указанная звезда входит составной частью в бинарную систему, второй компонент которой никак не удается увидеть.

Для решения этой загадки был применен метод интерферометрии света, предложенный еще в 1809 году английским офтальмологом Томасом Юнгом. Пытаясь хоть как-то помочь решить спор о природе света, разгоревшийся между Ньютоном и Лейбницем, врач направил луч света на мельчайшие отверстия, за которыми увидел удивительную картину максимумов и минимумов светимости. Из этого Юнг сделал совершенно справедливый вывод о том, что световые волны взаимодействуют друг с другом, взаимно усиливая и ослабляя друг друга. Это удивительное явление он назвал по-латыни интерференцией, что можно перевести и как взаимодействие, и как «взаимомешательство» (недаром интерференцией в политике называют вмешательство во внутренние дела стран).

Сотрудники университетов нескольких американских штатов зарегистрировали инфракрасное излучение, идущее от Возничего. В результате им удалось получить интерференционные изображения самого Эпсилона, имеющего массу около четырех солнечных и закрывающего его непрозрачного тела, представляющего собой газопылевый диск с ничтожно малой массой (примерно 7% от земной). Более ранние прикидки массы Эпсилона Возничего давали величины, которые в четыре раза больше реальной.

Полученная картинка облака исключила вероятность супермассивной инфракрасной звезды или даже черной дыры, которые астрономы прочили на роль звездной клипсы. Измерение интенсивности инфракрасного излучения показало также, что температура диска не превышает 500 градусов Кельвина (227 по Цельсию). Таким образом, старый метод интерференции и новейшее измерительное оборудование позволили решить одну из загадок классической оптической астрономии.

Последняя всегда полагалась на гигантские зеркала, с помощью которых можно собирать максимальное количество света, идущее к нам от далеких звезд и галактик. Однако во второй половине прошлого века диаметр зеркал достиг своего физического и финансового предела. Тем не менее мечта наземных астрономов недавно стала реальностью. Речь идет о знаменитом СНАRA (Center for High Angular Resolution Astronomy) – Астрономическом центре с высоким угловым разрешением, располагающемся на горе Вильсон неподалеку от Лос-Анджелеса (Моunt Wilson). В помощь ему в горах Чили сооружен VLTI – «Очень большой телескопный интерферометр».

Телескопы «Чары» расположены в виде буквы Y, и свет, идущий от двух ее «зубцов», передается по вакуумным трубам «вниз». Комбинация световых лучей дает их интерференцию, что резко увеличивает разрешающую силу телескопа, имеющего столь необычное устройство. Астрономы Маунт-Вилсона подчеркивают с гордостью, что получаемая ими резкость изображения удаленных объектов эквивалентна телескопу с зеркалом, диаметр которого 300 метров. Подобное разрешение более чем в 50 раз превышает возможности космического телескопа Хаббла. А ведь до сих пор считалось, что только телескопы, выведенные на орбиту, могут преодолеть помехи, создаваемые земной атмосферой. Именно с помощью «Чары» удалось впервые увидеть диск, закрывающий на 18 месяцев звезду Возничего, о чем сказано выше.

Еще одним неоспоримым преимуществом оптической интерферометрии является то, что ученые могут «процессировать» в реальном времени даже самые слабые световые лучи. Резкость получаемой при этом картинки достигается нанометровой точностью – прецизионностью – следования лучей в вакуумных тоннелях. А так называемая адаптивная оптика «изничтожает» атмосферные помехи, которые до самого последнего времени позволяли рассматривать с Земли только ближайшие и ярчайшие звезды.

Сейчас астрономы могут рассмотреть, как звезды бинарных систем обмениваются друг с другом массой и как другие звезды буквально пухнут при ускорении своего вращения. Число опубликованных статей, посвященных описанию интерферометрических результатов, увеличилось в шесть раз по сравнению с 1999 годом.

На пятки калифорнийцам наступают мексиканцы и европейцы, владеющие телескопами в Чили и на Гавайях. На экзотических островах в Тихом океане в местечке с красивым названием Мауна Кеа расположен самый большой в мире «куст» телескопов – целых семь на дистанции в 800 метров. Два из них соединены с помощью светооптических кабелей, что позволяет обходиться без дорогостоящих вакуумных тоннелей. Сейчас кабели протягивают между Гавайями, Канадой и Францией, после чего начнется действительно очень большая интерферометрия лучей света от далеких звезд.