Дзеркала та зорі:
як працює Головна астрономічна обсерваторія в Києві
Якщо ввечері ви помітите направлений в небо яскраво-зелений промінь зі сторони Голосівського лісу, не лякайтесь. То не космічні прибульці проводять розвідку Києвом і не спецслужби працюють над секретною зброєю, це українські астрономи вимірюють відстань від Землі до далеких зірок.

Вікенд відвідав Головну астрономічну обсерваторію (ГАО), де вчені розповіли про свої дослідження та показали павільйони з телескопами. Ми дізнались, чи можливе життя на інших планетах, чому розповіді про вибух Сонця в найближчі роки — фейк та як мала планета №15675 отримала назву Голосіїво.
Коротко про ГАО
Знаходиться в Голосіївському лісі за 12 км від центра Києва на висоті
213 метрів над рівнем моря.

Заснована 17 липня 1944 року за ініціативою академіка Олександра Орлова, який і став першим директором.

Має 8 наукових відділів: фізики Сонця, фізики субзоряних та планетних систем, експериментальної астрофізики і оптики атмосфери, космічної геодинаміки, астрометрії, фізики космічної плазми, фізики зірок та галактик, позагалактичної астрономії та астро-інформатики.
Про телескопи, холод та планети
Більшості робота астрономів здається романтичною — сидить вчений вночі, дивиться в телескоп і чекає, поки на око потратить нова зірка чи планета. Та в реальності все відбувається зовсім не так. Відкривати нові об'єкти — не головна задача астрономів, є ще багато теоретичних та прикладних завдань. Комп'ютери тепер потрібні астрономам не менше за телескопи. З ними, до речі, також не все просто — є різні види, які використовують для різних спостережень.

Георгій Ковальчук — кандидат фізико-математичних наук та старший науковий співробітник ГАО простими словами розповів нам про телескопи, роботу астрономів та космічні об'єкти. Також вчений показав один із телескопів ГАО. Зараз на ньому вже не працюють, використовують лише для аматорських астрономічних спостережень.
Георгій Ковальчук
— Телескоп — основний робочий інструмент астронома. Для того, щоб телескоп міцно тримався, його колону ("ногу") встановлюють на фундаменті, який заглиблюють в землю на 5-6 метрів. Потужність телескопа визначає діаметр оптичного елемента. Це може бути лінза або дзеркало. В першому випадку такий телескоп називається рефрактором, в іншому — рефлектором.

Цьому телескопу 50 років, це одна з найпростіших моделей. У ньому лінза з діаметром 20 см — це дитяча пісочниця порівняно з найбільшими телескопами в світі, в яких дзеркало з діаметром 11 метрів. На сучасних телескопах ГАО стоїть спеціальна камера і зображення показується на екрані монітору. Купол павільйону під час спостережень звичайно відкритий, і в приміщені дуже холодно взимку. Астроному, який працює за сучасним телескопом, не потрібно мерзнути, можна спостерігати через монітор з іншого приміщення. Якщо ж я використовую цей телескоп, то беру з собою термос з гарячим чаєм. Зігріватися обігрівачем не можна — гаряче повітря підіймається вгору і погіршує якість спостереження.

Проте до такого телескопу можна під'єднати камеру, щоб зробити фото космічних об'єктів. Наприклад, буде гарно видно кратери від метеоритів на Місяці, адже їх діаметр може досягати 50-100 кілометрів. Кратери називають на честь відомих жителів Землі. Також в цей телескоп гарно видно кільця Сатурна, та Юпітер з чотирма супутниками. Вдень можна вести спостереження і за Сонцем, але перед цим потрібно встановити спеціальну приставку, щоб спроектувати Сонце на неї. Якщо ж астроном відразу подивиться на Сонце через лінзу, то втратить око. Через приставку ми можемо побачити плями на Сонці, це означає, що скоро на Землі будуть магнітні бурі. Зазвичай вони призводять до проблем зі зв'язком, а також викликають головний біль у людей.
Записатись на аматорські спостереження може кожен бажаючий. Розклад на 2018 рік та контактний телефон є на сайті обсерваторії.
Темна сторона Місяця і зорі на платівках
Спершу в обсерваторії було всього два телескопа. З їх допомогою можна було фотографувати небо на спеціальні фото-платівки. Зараз в обсерваторії близько 6000 таких платівок. Тепер такою технікою працівники не користуються, але платівки вирішили оцифрувати. Башта першого телескопу перетворилась на музей ГАО, а прилади — на експонати.

Науковий співробітник лабораторії швидкоплинних процесів у зірках Ірина Верлюк окрім наукової діяльності встигає проводити екскурсії для відвідувачів музею. Вчена розповіла, як змінилась обсерваторія за 73 роки.
Ірина Верлюк
— Перший директор обсерваторії Олександр Якович Орлов ще в 1918 року добивався, щоб у Києві відкрили першу астрономічну обсерваторію. Та в той час його ідею проігнорували. В 1938 році він знову намагався добитися створення обсерваторії, але проект не затвердили. Вже 1944 році, коли Київ звільнили від фашистських загарбників, прийняли рішення будувати обсерваторію. За задумом будівля мала бути з білого мармуру і виглядати більш помпезно, але грошей на такий проект не було і його спростили.

Астрономи спостерігали за небом на двох телескопах — вертикальне коло, якому зараз більше ста років, та астрограф, його Україна отримала по репарації з Німеччини.
Астрономію можна умовно розділити на астрометрію і астрофізику. Перша визначає точні координати космічних об'єктів, а друга вивчає внутрішню будову зірок та планет. Наш перший директор був астрометрист, і вся обсерваторія займалась астрометрією, але з 70-х років у нас стали вивчати і астрофізику.
Також у ГАО є філіал на Кавказі. Ця обсерваторія розташована на піку Терскол (3100 метрів над рівнем моря) у підніжжя вершини Ельбрус. Там знаходиться найбільший телескоп в ГАО, його побудували в Україні. Він має статус національного надбання нашої країни.

Філіал працює як міжнародний центр, тобто там постійно знаходяться українські працівники, що обслуговують телескоп , але користуються телескопом і науковці з інших країн. Українські вчені зараз не так часто відвідують цей філіал.
Я багато років працювала на телескопі на Кавказі, ми з командою вивчали спалахи на зірках та займалися фотометрією зірок.
На честь обсерваторії названа мала планета №15675 Голосіїво. Їі відкрили у Кримський астрофізичній обсерваторії і подарували ГАО на 60-річчя в 2004 році. Також іменами вчених обсерваторії названі деякі астероїди та кратери на Місяці.
З 1975 року директор обсерваторії — академік Ярослав Яцків. Він запропонував нові підходи до побудови небесної систем координат. За його керівництвом створено високоточні каталоги фундаментальних слабих зір та джерел космічного радіовипромінювання.
В музеї ГАО ви:
відчуєте себе астрономом
Адже можна побачити і доторкнутися до телескопів, на яких раніше працювали вчені обсерваторії.
перенесетеся в минуле
Дізнаєтесь, в яких умовах працювали перші українські астрономи. В музеї відтворено навіть перший кабінет директора ГАО.
почнете пишатися українськими науковцями
Дізнаєтесь про досягнення астрономів ГАО. Це і перша в світі карта темної сторони Місяця, і відкриття нової галактики академіком Юрієм Ізотовим, і прилади для виявлення фізичних характеристик атмосфери Марса, Юпітера та Сатурна, розробка нових методів та програмного забезпечення для спостереження за космічними об'єктами.
полюбите астрономію
Вам розкажуть про зорі та галактики, покажуть фото з поверхні Місяця, Сонця, планет Сонячної системи, а також дивовижні космічні речі, які вчені-астрономи привозили зі своїх експедицій.
Записатись на екскурсію можна по телефону: +38 099 537 08 90
Із Києва на Канари
Час від часу астрономи ГАО відвідують Канари. Та замість того, щоб засмагати на пляжі, вони і там ведуть спостереження. Такі відрядження — це не примха вчених, а необхідність через несприятливий астроклімат Києва. Про це ми дізнались від завідувача відділу науково-технологічної інформації Івана Крячко. Також він нам розповів, чому астрономам краще працювати в команді, де знаходиться найбільший в світі телескоп і як українські вчені можуть користуватися ним.
Іван Крячко
— Нашу обсерваторію називають головною, тому що ми виконуємо практично всі можливі спостереження об'єктів всесвіту. Нас визнає світова астрономічна спільнота. Наприклад, наш заввідділу фізики Сонця Наталія Генадівна Щукіна очолювала один із відділів Міжнародної організації астрономів світу. Наші сонячники (астрономи із відділу фізики Сонця) дуже круті серед астрономів світу.

Звичайно, наше обладнання не найкраще в світі. Найбільший телескоп ГАО, що знаходиться на Кавказі, має діаметр дзеркала 2 метра, а найбільші телескопи в світі мають одинадцятиметрові дзеркала — їх всього три. Та потрібно врахувати, що на території України немає такого місця, де можна було б поставити такий великий телескоп. У нас не найкращий астроклімат — зараз хмарно і так буде майже до березня. Один з цих великих телескопів знаходиться на Канарських островах, там впродовж трьохсот днів в році ясне небо.

Наші астрономи можуть поїхати на спостереження на Канари, в Америку чи в Чилі. Їм дозволяють працювати на цих великих телескопах безкоштовно. В світі багато астрономів, які хотіли б скористатися таким телескопом, навіть черга є. Науковий комітет розглядає заявки цих вчених і дає час на спостереження тим, кому він потрібніший. Це означає, що наші астрономи генерують цікаві завдання.

Нам також дозволяють спостерігати на телескопі "Хаббл", він знаходиться в космосі і вважається найкращим в світі. Це спільний проект НАСА і Європейського космічного агентства.

За останні десять років багато молодих українських вчених виїхали за кордон та працюють в астрономічних установах інших країн. Гарно, що зараз є така можливість, та й ми контактуємо з іноземними колегами, ділимось один з одним нашими працями. Зараз наукові програми міждержавні, а якщо подивитись на наукові публікації, то список авторів сягає інколи десятки прізвищ. В науці одинаки мало що зроблять, зазвичай успішно працюють міжнаціональні колективи.
З Сонцем все добре
Ми завітали до відомого відділу фізики Сонця. Крім складних наукових справ, в яких людям, далеким від астрономії, розібратися важко, вчені займаються і прикладними задачами, наприклад, передбаченням зміни клімату на Землі. Старший науковий співробітник цього відділу Сонця Сергій Осіпов пояснив, як між собою пов'язані фізика, Сонце, клімат та астрономи.
Сергій Осіпов
— Відділ фізики Сонця заснував вчений, один із перших науковців ГАО Ернест Андрійович Гуртовенко. На його честь і назвали горизонтальний сонячний телескоп АЦУ-5, на якому ми зараз працюємо. Головне дзеркало нашого телескопу має діаметр 45 см. Йому 50 років.

Десять років тому в цій кімнаті було багато обладнання. Воно часто ламалось під час спостережень. Зараз замість нього ми купили велику матрицю з охолодженням, яка підключається до комп'ютера. Після цього за шість сезонів не було жодної поломки, якість і точність спостереження стала кращою.

В стінах цього приміщення подвійні повітряні подушки, щоб кімната не нагрівалась, тому що від температури сильно можуть змінюватись результати спостережень, хоч головне дзеркало, на яке ми запускаємо пучок сонячного світла, зроблене із матеріалу з малим коефіцієнтом температурного розширення. Пил — це також ворог астронома, бо він осідає на дзеркала. Тому ми слідкуємо, щоб в приміщенні завжди було чисто.

Взимку не ведемо спостереження, бо Сонце дуже низько, останній раз ми проводили спостереження 28 жовтня, а розпочнемо сезон у лютому-березні.
Київське небо — це не Гавайї чи Аризона, якість зображення не дуже гарна. Та у нас є своя фішка — спектрограф подвійного проходження, це один з найкращих в світі в такому плані. Завдяки йому ми реєструємо дуже якісний спектр Сонця.

У нас є фотографії видимої частини сонячного спектра, на них тисячі ліній. Вивчаючи форм цих ліній, зміну їх з часом і при переході від центра до краю Сонця, ми можемо встановлювати фізичні умови в сонячній атмосфері, наприклад, тиск та температуру.
Спектроскопія розвинулась приблизно 10 років назад. Вчені почали вимірювати спектр Сонця, зрозуміли його склад. Одному елементу відповідає одна чи декілька ліній.

Відкрити щось нове зараз важко, адже багато вчених в світі роблять дослідження на кращому обладнанні. Можна сказати, що між нами конкуренція. Одна з прикладних тем, над якою ми працюємо в ГАО, — клімат. Ми визначаємо як змінюються фізичні умови, тобто Сонце холоднішає чи нагрівається. Деякі наші данні ще ніде не опубліковані.

Сонце змінне. Ми шостий рік спостерігаємо, як ці лінії змінюються з часом. Ми бачимо одинадцятирічні піки активності Сонця. Вони впливають на клімат Землі. У нас є підозра, що скоро ці піки впадуть. Так вже було в 1645-1715 роках, коли зменшилась сонячна активність, на ньому практично не було плям і знизилась температура на Землі. Можливо, скоро знову буде похолодання. Хоча ми знаємо, що зараз навпаки прогнозують глобальне потепління, але ж крім антропогенного фактору, потрібно враховувати і астрономічний.
Світло від поверхні Сонця до Землі йде 8 хвилин, а від центра Сонця до його поверхні — мільйон років. Адже густина елементів настільки велика, що промені не можуть швидше пройти. Ми бачимо світло Сонця, яке виникло мільйон років назад. Тому коли кажуть щось на зразок «от через 5 років вибухне Сонце» вірити не треба, з Сонцем все добре.
Взимку, коли спостереження вести не можемо, ми обробляємо отримані данні. Це не пауза для відпочинку, а продовження роботи. Я написав деякі програми для обробки, але все одно встигаємо опрацювати лише дані з центра Сонця, хоча спостерігаємо ще на його краях Сонця (лімбах). Також раніше ми вивчали і п'ятихвилинні коливання спектру, з їх допомогою можна було з великою точністю визначити температуру в центрі Сонячного диска.
Зелений промінь та екзопланети
Щоб дізнатися, як астрономи відкривають нові космічні об'єкти та на яких планетах можливе життя, ми звернулися до відділу фізики субзоряних та планетних систем. Молодший науковий співробітник Юліанна Кузнєцова розповіла нам про свою роботу, екзопланети, мережеві спостереження, а також відкрила таємницю зеленого променю.
Юліанна Кузнєцова
— Времена, когда астрономы смотрели в телескоп и делали зарисовочки на бумаге, в далеком прошлом. Теперь все зависит от аппаратуры, которая подключается к телескопу. Она ведет наблюдения в режиме фотоленты. Мы получаем световую энергию от очень далеких и слабых объектов разными методами. Наш телескоп компании Селестрон с диаметром зеркала 14 дюймов. Аппаратура на нем позволяет получать фотометрические изображения — это прямые снимки с регистрацией очень быстрых изменений в свете звезды или планеты. На телескопах такого класса можно не только мониторить известные объекты, но и открывать новые. Интересно, что львиная доля открытых экзопланет произведена на таких телескопах.
Экзопланеты — это планеты других звезд вне Солнечной системы. Они разнообразны, их много. Сейчас в сумме открыто около 4000. Каменистых планет типа Земли из открытых мало, но они точно существуют в изобилии. По статистическим данным только в нашей галактике может быть минимум 100 млрд планет, ведь очень многие звезды имеют планеты.
Когда астроном заметил новый объект, проанализировал данные и понял, что явно есть намек на открытие...
...он пишет заявку, чтобы ему разрешили провести исследования на большом телескопе не с фотометрией, а со спектральными приборами. Это позволяет подтвердить открытие. Телескопы с большим диаметром и дорогой спектральной аппаратурой находятся в Чили или на Канарах. Существует всемирный каталог открытых объектов. Все они запротоколированы, ведется исследование каждого из этих объектов.

Мы здесь не занимаемся проблемой открытий, так как погода не позволяет вести очень частые наблюдения. Мы с коллегой занимаемся планетами-гигантами Солнечной системы, а на этом телескопе наблюдаем экзопланетные системы. Мы не можем наблюдать за небом над Киевом — мешает загазованность и отсвет от города. Объекты наблюдений очень далекие, и мы не можем регистрировать такое количество эффектов, как те, кто наблюдает за Солнцем. Мы долго собираем световые потоки, обрабатываем полученные данные, собираем статистику. Результаты публикуем или выступаем с ними на конференциях. Научное сообщество должно знать об этом.
Астрономов в мире не так много, и каждый работает в своей узкой специальности. Многие друг друга знают и обмениваются данными, а работы всегда пишутся со ссылками на предыдущих исследователей. Самостоятельные исследования — это уже прошлый век, сейчас мы работаем командами. Договариваемся с коллегами из обсерваторий, которые находятся в другом полушарии. Можем с ними без перерыва наблюдать один объект. Когда у нас заканчивается ночь, у них начинается. Это называется сетевые наблюдения.

Исследования астрономов помогают службе спасения на водах. Например, если корабль тонет в открытом океане, где нет ориентиров, то можно привязаться к спутникам. Также без наземной коррекции невозможен запуск космических кораблей, их маршрут нужно корректировать ежечасно.
У нас в телескопе стоит лазерный дальномер. С его помощью можно измерять положение космических объектов или искусственных спутников с точностью до нескольких сантиметров отклонения от орбиты. Красивое зрелище, когда ночью ярко зеленый луч пронзает небо.

К нам приходят люди на экскурсии и часто спрашивают, есть ли жизнь на других планетах. Когда я начинаю рассказывать про экзопланеты, выясняется что многие вообще не знают об их существовании.

Для белковой жизни в кислородной атмосфере нужна вода в жидкой фазе. Планета должна быть каменистая и твердая, как Земля. Также важно ее расположение. Она должна находится не слишком близко и не слишком далеко от центральной звезды, чтобы вода была в жидкой фазе. Наша Земля — третья планета от Солнца. Даже на Марсе жизнь может быть реальной. Там есть вода, но она под поверхностью и в фазе льда. На сегодняшний день существование жизни на других планетах, подобных нам — вполне реально. Недавно открыли систему TRAPPIST-1 с семью планетами, две из которых попадают в зону обитаемости.
В ГАО завжди раді відвідувачам. Вам залюбки розкажуть про обсерваторію, астрономів та далекі галактики, покажуть музей та телескопи. Цікаво буде і астрономам-аматорам, які самостійно вивчають космос, і романтикам та мрійникам, які обожнюють гуляти під зірками.
Головна Астрономічна Обсерваторія
Національної Академії Наук України

mao.kiev.ua
вул. Академіка Заболотного, 27
Космос изучали
Марина Шилович
Текст
Андрей Карпец
Фото
Фото: weekend.today, ГАО.
Made on
Tilda