Науково-популярні статті з різних галузей астрономії

Європейська південна обсерваторія: 50 років на зоряній вахті

Л. М. Свачій

кандидат фізико-математичних наук

Головна астрономічна обсерваторія НАН України

Що таке Європейська південна обсерваторія

Європейська південна обсерваторія (ЄПО) — це міжнародна дослідна організація, до якої входять 15 держав: 14 європейських країн і Бразилія. Її офіційна назва звучить так: Європейська організація астрономічних досліджень у Південній півсфері. В англомовній літературі назву ЄПО пишуть так: the European Southern Observatory (ESO). Спостережні пункти ЄПО (їх три) лежать в чилійській пустелі Атакама, на західному краю Анд. Головне її управління, яке охоплює науковий, технічний та адміністративний центри, розміщене в німецькому місті Гархінґ, що поблизу Мюнхена (з 1980 р.). Тепер ЄПО очолює її генеральний директор Тім де Зеу (з 2007 р.) — це сьомий директор обсерваторії з часу її заснування. Офіційний сайт ЄПО: http://www.eso.org.

У ЄПО розміщено телескопи, які є одними з найбільших і технічно найдосконаліших наземних астрономічних інструментів у світі. Це найпродуктивніша у світі астрономічна обсерваторія. Уже понад півстоліття ЄПО забезпечує астрономам унікальні можливості розгадувати таємниці близького й далекого Всесвіту.

Директор ЄПО Тім де Зеу на урочистому святкуванні її 50-ї річниці

Історія створення Європейської південної обсерваторії

Ідею створити міжнародну обсерваторію для європейських учених висунули 1953 р. німецький астроном Вальтер Бааде (1893―1960) та голландський учений Ян Оорт (1900―1992).  Улітку 1953 р. Ян Оорт зібрав у нідерландському місті Лейдені групу астрономів, щоб обговорити можливість створення такої організації. У січні наступного року провідні астрономи шести країн Європи підписали декларацію щодо створення спільної європейської обсерваторії у Південній півкулі.

Чому саме в Південній півкулі?

У той час усі великі дзеркальні телескопи (їх ще називають рефлектори) були розміщені в Північній півкулі. Південне ж небо залишалося набагато менше вивченим. Обсерваторія на південь від екватора якраз і дала б європейським астрономам змогу вивчати південну півсферу неба. Спочатку планували, що спільну європейську обсерваторію розмістять у Південній Африці. Та згодом на основі спостережень учені дійшли висновку, що умови для розміщення телескопів сприятливіші в Південних Андах. Тому було ухвалене рішення розмістити обсерваторію на території Чилі.

Ще до того, у жовтні 1962 р. п’ять держав — Бельгія, Німеччина, Франція, Нідерланди та Швеція ― підписали Конвенцію ЄПО, що означало заснування цієї організації. На посаду генерального директора ЄПО був обраний Отто Хекман (1901―1983) — німецький учений, академік, який до того понад 20 років очолював Гамбурзьку обсерваторію. У 1967 р. до ЄПО приєдналися данські астрономи, у 1981 р. — швейцарські. Упродовж 2000―2008 рр. до ЄПО долучилися Португалія, Великобританія, Фінляндія, Іспанія, Чехія та Австрія, а наприкінці 2010 р. приєдналася Бразилія. Ірландія та Росія теж висловили прагнення вступити до ЄПО.

Обладнання Європейської південної обсерваторії

ЄПО охоплює три унікальні висококласні спостережні пункти, або обсерваторії: Ла-Силья, Параналь і Льяно-де-Чахнантор. Усі вони розміщені в чилійській пустелі Атакама (приблизно 600 км на північ від Сантьяго), де кліматичні умови дуже сприятливі для астрономічних спостережень. Ночі там, як правило, безхмарні, оптичні властивості атмосфери дуже сприятливі для спостережень небесних світил, до того ж, там небагато штучного освітлення та джерел пилу.

Обсерваторія Ла-Силья міститься на вершині гори на висоті 2 400 м над рівнем моря. Загалом там розміщено майже два десятки телескопів, але не всі вони належать ЄПО. Вона має в Ла-Силья кілька оптичних інструментів середнього розміру, зокрема розмістила там свої перші телескопи в 1960-х рр. Із найбільших інструментів ЄПО в Ла-Силья назвімо «Телескоп нових технологій» (англійською the New Technology Telescope, скорочено NTT), діаметр дзеркала якого 3,58 м. Він став першим у світі телескопом із так званою активною оптикою. Активна оптика (чи адаптивна оптика) тепер широко застосовується при астрономічних спостереженнях, щоб виправляти різноманітні оптичні аберації. За допомогою комп’ютерів підтримується оптимальна форма головного дзеркала, яке виготовляють дуже тонким. «Телескоп нових технологій» вступив у дію 1989 р. Він працює в оптичному діапазоні електромагнітних хвиль.

Фрагмент обсерваторії Ла-Силья (Телескоп нових технологій)

Ще серед інструментів у Ла-Силья слід згадати рефлектор з діаметром дзеркала 3,6 м, на якому встановлено дуже ефективний приймач випромінювання ― спектрограф «HARPS» (скорочення від англійської назви the High Accuracy Radialvelocity Planet Searcher — «Високоточний шукач планет за методом променевих швидкостей»).

Параналь ― найпередовіша обсерваторія світу для астрономічних спостережень у видимому діапазоні електромагнітних хвиль. Її розміщено на вершині гори Сьєрро-Параналь (висота понад 2600 м над рівнем моря). Найбільший її інструмент — система з кількох рефлекторів, яка має назву «Дуже великий телескоп» (англійською the Very Large Telescope, скорочено VLT). Ця система служить для астрономічних спостережень у видимому світлі. До неї входить чотири базових рефлектори, діаметр дзеркала кожного з яких перевищує 8 м, і чотири допоміжних рухомих телескопи з діаметром дзеркала майже 2 м. Усі 8-метрові інструменти дістали власні назви: «Анту», «К’юєн», «Меліпаль» та «Йєпун». Перший базовий телескоп ― «Анту» — увели в дію навесні 1999 р. Телескопи можуть працювати окремо, проте можуть функціонувати і разом, утворюючи велетенський інтерферометр, який дає змогу розгледіти дуже дрібні деталі. Для цього пучки світла від окремих рефлекторів зводяться разом за допомогою дзеркал, розміщених в підземних тунелях. Допоміжні телескопи змонтовані на рельсах і можуть переміщуватися по земній поверхні, рухаючись до потрібної позиції. «Дуже великий телескоп» — технічно найдосконаліший оптичний інструмент у світі.

«Дуже великий телескоп» на г. Сьєрро-Параналь

Ще в обсерваторії Параналь розміщено два оглядових телескопи з широким полем зору. Один з них має назву «VISTA» (скорочення від англійських слів the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy — «Астрономічний телескоп для огляду неба у видимому й інфрачервоному діапазонах»). Він є найбільшим і найпотужнішим у світі телескопом для картографування неба і призначений для спостережень головним чином в інфрачервоній частині спектра електромагнітних хвиль. Інфрачервоні спостереження допомагають виявити деталі, яких не видно в оптичному діапазоні. В інфрачервоному світлі випромінюють холодні космічні тіла (хмари пилу, старі зорі тощо). Діаметр дзеркала телескопа «VISTA» трохи перевищує 4 м. Цей телескоп розпочав функціонувати в грудні 2009 р. Другий інструмент названо «Оглядовий телескоп ″Дуже великого телескопа″» (англійською the VLT Survey Telescope, скорочено VST). Діаметр його дзеркала становить 2,5 м. Він є найбільшим у світі телескопом для огляду неба у видимих променях (в оптичному діапазоні). Ці два оглядових телескопи дають змогу швидко та якісно фотографувати великі області неба.

Оглядовий телескоп «Дуже великого телескопа»

Третє спостережне місце ЄПО — Льяно-де-Чахнантор. Воно підноситься на 5 км над рівнем моряі є одним з найвищих спостережних пунктів на Землі. Із 2005 р. там  функціонує телескоп «APEX», а з 2011 р. ― великий масив радіотелескопів, що має скорочену назву «ALMA». Про комплекс «ALMA» ми розкажемо нижче, тут же спинимося на інструменті «APEX». Ця назва є скороченням від англійських слів «the Atacama Pathfinder Experiment ― Атакамський пошуковий експеримент». Телескоп «APEX», діаметр дзеркала якого 12 м, працює в субміліметровому діапазоні електромагнітних хвиль, тобто він є радіотелескопом. Установлений на ньому приймач випромінювання реєструє теплові промені, які випускає космічний пил. Тому «APEX»  допомагає в дослідженні газово-пилових хмар, у яких народжуються зорі.

Зображення ділянки зореутворення NGC 6334, здобуте з допомогою телескопа «APEX» на довжині хвилі 0,35 мм (щільні хмар міжзоряного пилу — їх показано жовтогарячим кольором)

Участь ЄПО в міжнародній програмі «ALMA»

ЄПО стала європейським партнером наймасштабнішої астрономічної програми нашого часу, котра має скорочену назву «ALMA» (від англійських слів the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, у перекладі «Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив антен»). У цій програмі беруть участь країни Європи, Східної Азії та Північної Америки, а також держава Чилі. «ALMA» — велика обсерваторія, призначена для астрономічних спостережень у міліметровому й субміліметровому діапазоні електромагнітного спектра (на довжинах хвиль від 350 мкм до 9,6 мм). Вона охоплює 66 радіотелескопів, 54 з них мають діаметр 12 м, решту — 7 м. Усі радіотелескопи об’єднано в єдиний інструмент ― радіоінтерферометр, що дає дуже високу точність спостережень.

Як уже сказано вище, масив телескопів «ALMA» розміщено на плато Льяно-де-Чахнантор. Це один із найбільш сухих спостережних пунктів у світі. Там у повітрі дуже мало водяної пари, а саме вона перешкоджає спостереженням на міліметрових і  субміліметрових хвилях. Астрономічні дослідження за допомогою «ALMA» розпочато ще 2011 року, але тільки з 16-ма інструментами. Для спостережень приймач кожного радіотелескопа охолоджують до температури приблизно -269 ˚С, або 4 ˚К, щоб можна було зареєструвати слабке випромінювання від космічних об’єктів.

Фрагмент комплексу радіотелескопів «ALMA»

Серед перших досліджень з використанням «ALMA» — спостереження молодої зорі Фомальгаут. Це найпримітніша зоря в сузір’ї Південної Риби, одна з найяскравіших зір неба. Вона близька до нас ― світло від Фомальгаута до Землі йде всього 25 років. Фомальгаут дещо більший і масивніший, ніж Сонце. Він оточений газово-пиловим диском завширшки приблизно 35 млрд. км, у якому, на думку вчених, тепер формуються планети. Одну планету біля Фомальгаута виявлено ще 2008 р. Тепер астрономи вважають, що там є, щонайменше, дві планети.

Повністю спорудження комплексу «ALMA» закінчено в березні цього року; у середині березня відбулася офіційна церемонія його відкриття. Фахівці сподіваються, що він профункціонує щонайменше півстоліття. Телескоп «APEX» став складовою частиною системи «ALMA».