Этим летом телескопы наделали много шума. Фото черной дыры, далеких галактик, неожиданный сигнал из глубин космоса…

Предлагаю всех посмотреть, чтобы читая об очередном открытии, телескоп и его команда были для нас уже старыми знакомыми.

Коротко о видах телескпов

Телескоп (в переводе с греческого «далеко смотрю») — прибор для того чтобы далеко смотреть.

Смотреть можно в видимом спектре, радио диапазоне, рентгене, гамма-излучении и инфракрасном излучении. Так же телескопами можно назвать приборы улавливающие нейтрино или гравитационные волны, хотя чаще такие штуки называют детекторами или обсерваториями.

Расположить телескоп можно на Земле или в космосе. 

Минусы наземных телескопов:

— атмосфера, а так же световой и радио- шум мешают качеству получаемой информации.

Плюсы наземных телескопов:

— размеры можно увеличивать практически бесконечно.

Показательные параметры телескопов — это апертура и разрешающая способность.

Апертура — это общая площадь чувствительных элементов, а значит и сколько излучения в единицу времени может получить прибор. 

У линзового телескопа, апертура — это размер объектива, у зеркального — главного (большого) зеркала, у радиотелескопа может быть размером тарелки или общей площадью всех конструкций (такие телескопы с «дырками» называют «антенны с незаполненной апертурой»).

Разрешающая способность показывает какой минимальный угловой размер объекта может рассмотреть телескоп и зависит только от расстояния между крайними чувствительными точками.

Получается, телескопы очень разные и составить один список самых крутых было бы неправильно.

Сегодня мы расскажем только о наземных телескопах, самых больших по разрешающей способности. Многие из них — не сплошная конструкция, а многие вообще — комплексы из отдельных тарелок. У данного топа — широкий зачет по тому что можно назвать телескопом, потому он включает даже комплекс из комплексов отдельных антенн.

7 самых больших наземных телескопов

7. Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)— комплекс радиотелескопов, расположенный в пустыне Атакама на плато Чахнантор в чилийских Андах.

ALMA состоит из 54 антенн диаметром 12 м и 12 антенн диаметром 7 м. Суммарно аппаратура комплекса должна быть сравнима с пятидесятиметровой тарелкой, а разрешающая способность с телескопом размером в 13 км.

ALMA показывает еще и мощь астрономов. Плато Чахнантор находится на высоте 5 000 м, обладает самым сухим воздухом в мире не считая Антарктиды и соответствующей для горных вершин температурой. Акклиматизироваться полностью на такой высоте невозможно, поэтому работникам обсерватории выдают кислород в баллонах.

В итоге, Атакамская большая антенная решётка — самый высокий антенный комплекс и самая крупная высокогорная объединенная обсерватория, топ-1 в своем роде.

В момент написании топа проходит конкурс очередного цикла научных работ с использованием ALMA, в ходе котого вы можете узнать о работе комплекса от самих создателей: https://science.nrao.edu/facilities/alma/community

6. Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA) — 27 радиотелескопов (и один запасной) диаметром 25 м в штате Нью-Мексико, работающих как единая многовибраторная сложная антенна.

И снова антенный комплекс в похожем биоме. Равнины Сан-Агустин в Нью-Мексико - это плоский участок пустыни вдали от крупных городов, окруженный горами.

Пустынный воздух очень сухой, а именно молекулы воды рассеивают широкий спектр излучения, благодаря чему у нас голубое небо и красочные закаты.

Вот этой всей лирики не нужно астрономам. Еще цивилизация мешает науке радио-загрязнением, с чем неплохо справляются горные массивы.

Телескопы не стоят на месте, а переезжают по рельсам с места на место три раза в год. Так можно увеличивать разрешающую способность при той же апертуре. Это самый большой подвижный антенный комплекс, топ-1 своего рода.

А еще VLA с 2017 года строит карту радиоисточников вселенной, которую можно посмотреть уже сейчас: https://public.nrao.edu/vlass/vlass-progress/

Авторы VLA сняли про себя прикольный видео-тур: https://public.nrao.edu/explore/vla-explorer/

5. Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT) — радиоинтерферометр из 30 антенн, каждая из которых обладает 45-метровым рефлектором.

Национальный центр радиоастрофизики Индии утверждает, что построили комплекс в 3 раза большей апертурой чем у VLA и в 8 раз большей разрешающей способности.

На этот раз обошлось без пустынь и гор. Комплекс растянулся на 25 км вдоль шоссе в 10 км от города Нараянгаон. Метровый диапазон выбран потому что в нем меньше всего индустриальных радиопомех в Индии.

В результате этот комплекс топ-1 в списке самых дешевых гигантских радиоинтерферометров, благодаря доступному расположению и технологическому прорыву индийских ученых — технологии "SMART": эластичная сетка, прикрепленная к проволочной ферме самой низкооплачиваемой рабочей силой в мире.

Индийский ролик, как и весь проект лаконичен, немногословен и под веселую музычку: https://youtu.be/_Pp8TAYXI5c

4. Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC) — астрономическая обсерватория в Пуэрто-Рико, в 15 км от города Аресибо.

Диаметр тарелки Аресибо 304,8 м — это уже действительно большой телескоп, без всяких там вычислений.

Рефлектор телескопа расположен в естественной карстовой воронке и был покрыт алюминиевыми пластинами (размером примерно 1 на 2 м). Облучатель антенны подвижный, был подвешен на тросах к трём башням. Наведение телескопа на заданную точку небесной сферы осуществлялось путём перемещения облучателя. Поэтому форма тарелки сферическая, а не параболическая как у предыдущих мест.

В 1974 году было отправлено «Послание Аресибо» — радиосигнал, который был послан в направлении шарового звёздного скопления М13, находящегося на расстоянии 25 000 световых лет в созвездии Геркулеса. 

Сообщение было составлено Фрэнком Дрейком (придумал формулу, предназначенную для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике) и Карлом Саганом (предсказал океаны на Титане и Европе, объяснил сезонные изменения марсианского климата), в общем людьми, которым реально было бы о чем поговорить с инопланетянами.

К сожалению, рептилоиды не смогут дозвониться обратно. Аресибо был разрушен в 2020м году. К чести телескопа надо сказать, что в 2014 он выдержал землетрясение магнитудой 6,5 баллов, в 2017 ураган Мария, в 2020 тайфун Исайя и только потом коронавирус, ой то есть разрушение основных тросов из-за износа, привели к падению 820-тонного облучателя на главное зеркало.

Благодаря долгой истории работы (с 1963 по 2020й года) и попыткам поговорить с внеземными цивилизациями, Аресибо стал самым экранизируемым гигантским телескопом! Его снимали в фильме бондианы «Золотой глаз», фильме ужасов «Особь» и научно-фантастическом фильме «Контакт» и конечно же в сериале «Секретные материалы». Топ своего рода.

У Аресибо есть своя летняя космическая школа (https://www.naic.edu/ao/single-dish-summer-school-spring-2022) и даже фильм про него снимают (https://www.naic.edu/ao/movie), но официальный сайт упал вместе с несущей конструкцией. Может быть, ссылки починят в будущем, как и сам телескоп.

3. Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой, «Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) — радиотелескоп на юге Китая.

На данный момент — самый большой единичный телескоп с заполненной апертурой. Топ своего рода.

Как и Аресибо телескоп FAST использует фиксированный основной рефлектор из алюминиевых панелей, размещённый в естественном карстовом углублении, который отражает радиоволны на приёмник, подвешенный на высоте 140 метров над ним. Только тут 6 башен для перемещения приемника, а не 3.

Из-за схожести теперь на FAST вся надежда на контакт с внеземными цивилизациями. Правда, хорошо бы для этого иметь по телескопу в противоположных уголках земли, как это и было при живом Аресибо, но тут уже ничего не поделать. 

Возможно, мы уже вышли из черного списка созвездия Геркулеса, и они пытались позвонить в сторону Китая (об этом подробнее тут: https://habr.com/ru/news/t/679224/).

Китайцы сняли самый пафосный ролик в нашем топе о строительстве своего телескопа: https://youtu.be/7SRV3rnULO0

2. Радиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600 — 576-метровый радиотелескоп расположен в Карачаево-Черкесии.

РАТАН-600 — крупнейший в мире радиотелескоп с незаполненной апертурой.

Телескоп тоже исторический, исправно работает с 1975 года.

Как видно по фото, форма у РАТАНа не самая обычная. Зеркала по периметру — это сечение воображаемого параболоида, который направлен на изучаемый объект. Сложность такой конструкции в том, что сечения оказываются различными в зависимости от высоты цели над горизонтом. Получается, форму забора нужно менять и каждая из 895 панелей телескопа высотой 11 метров может перемещаться по трем осям небольшими приводными устройствами.

Первым телескопом такой формы был Большой Пулковский радиотелескоп. И был он настолько суров, что не только терпел питерскую погоду, но и управлялся вручную.

Помимо кругового отражателя РАТАН-600 имеет плоский отражатель, который можно убрать и конический отражатель, позволящий принимать сигналы со всего кольца одновременно.

Мало кто знает, но Балабанов снял вместо Брата 3 экскурсию по РАТАНу для Русского географического общества: https://youtu.be/RuLayC3pTKo

1. Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — массив из 8 основных телескопов с общей базовой линией размером со всю Землю.

Цель проекта — наблюдение за черными дырами. Проблема на пути к этой цели — очень маленький угловой размер того что мы хотим увидеть. Телескоп с разрешающей способностью, позволяющей это сделать должен быть не меньше планеты размером.

Почему бы и нет? — подумали астрономы и объединили 8 телескопов по всему миру в один гигантский массив: ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, Субмиллиметровый массив, Субмиллиметровый телескоп и Телескоп Южного полюса.

Некоторые объекты из этого списка и сами представляют из себя массивы, например уже известный вам ALMA.

Кроме того, для обработки информации потребовалось два суперкомпьютера — в Институте Макса Планка и обсерватории Хейстака в MIT.

В итоге затея увенчалась успехом в 2019 году первый снимок тени черной дыры в центре галактики М87 был успешно получен и совпал (более менее) с имеющимися на данный момент моделями, насколько это можно рассмотреть.

А в 2022 году был получен снимок Стрельца А* — черной дыры в центре Млечного пути (мы писали об этом тут: https://habr.com/ru/post/666808/ и тут: https://habr.com/ru/post/668358/)

Телескоп постоянно пополняет число антенн, входящих в его состав, что дает надежду на то что изображения могут выйти на качественно новый уровень уже в ближайшие годы. 

Получается, если под размером понимать разрешающую способность, телескоп горизонта событий — финальный наземный телескоп, потому что для расположения чувствительных элементов на еще большем расстоянии потребуется уже отправиться в космос.

Видос от авторов проекта короткий и веселенький: https://youtu.be/hMsNd1W_lmE