Есть ли будущее у казахстанской астрофизики?

Расположен объект на небольшом горном плато в 30 километрах от казахстанского мегаполиса, чуть выше Большого Алматинского озера. Informburo.kz побеседовал с учёными астрофизиками о перспективах этой очень фундаментальной науки в Казахстане.

Тянь-Шаньская обсерватория, как и несколько других подобных научных станций, сегодня находится в составе Национального центра космических исследований и технологий. Основные наблюдения здесь проводятся на двух метровых телескопах Zeiss-1000, построенных ещё в советские годы, и модернизированных пару лет назад. Бессменным обитателем обсерватории вот уже не одно десятилетие является известный казахстанский астрофизик Анатолий Кусакин. Поскольку Анатолий Васильевич – личность весьма неординарная, мы решили представить его ответы на наши вопросы в форме монолога с сохранением индивидуальной лексики.

Призраки тоже убивают

– Мы изучаем самые разные звёзды с периодическим изменением блеска – пульсирующие звёзды. Белые карлики чем интересны? Солнце, например, взорвётся, разлетится газ, а в центре остаётся небольшой объект. Этот газ разлетается, затем под действием гравитации возникает протопланетное облако, которое потом превращается в звезду или в планету. Вот такой круговорот. Наше Солнце – это уже вторая генерация. Мы с вами звёздные люди, наши тела состоят из звёздного вещества – тех звезд, которые взорвались и не существуют.

– И вот интересная вещь. Мы наблюдали белый карлик – звезду-убийцу. После взрыва осталась масса – одна треть массы нашего Солнца где-то. Эта звездочка сжалась до размера Луны. А вокруг неё все равно какие-то планетки бегали. И вот там планетка бегала на уровне Весты (астероид Веста), километров 19 диаметром. И вот эта звездочка, размером с Луну, притягивает эту планетку, размером с астероид. А тут-то тяготение очень сильное – высокая плотность вещества после взрыва и сжатия звёзды – и грубо говоря, планетка так расположена, как будто мои ноги притягиваются к звезде сильнее моей головы. Меня разорвёт на части… И вот эту самую планетку эта звёздочка разорвала на части, убила её. А мы-то как раз наблюдаем так называемые экзопланеты. И периодически вот эти куски разорвавшейся планетки пересекают диаметр этого белого карлика. Мы этого диаметра, конечно, не видим: смотрим – звёздочка мерцает, она в десятках тысяч световых лет от нас. Наблюдаем аж 5-6 этих морганий в течение 30 минут или часа. Через 4 часа опять то же самое появляется, потому что близко орбита, и период обращения этих обломков 4 часа – это у них там один год по-нашему. Вот такие вещи можно увидеть, если не спать по ночам.

О вулканах, войнах и астроклимате

– Казахстан имеет выгодное положение своих обсерваторий в глобальных рамках. Учёные на всех пяти континентах могут между собой договариваться, чтобы проводить кооперативные наблюдения. Казахстан сюда очень удачно вписался. У нас очень хороший астроклимат.

– Вот, например, Китаб (обсерватория в Узбекистане, находится на наших широтах) и пр. Там понятие есть такое – "афганец". Это сухой горячий ветер с пылью. Неделями непрерывно дует. А мы тут Тянь-Шанем прикрыты. Пыль до нас не доходит, у нас очень хорошая атмосфера. Почему мы в горах? Шикарно было бы построить обсерваторию в районе Капчагая: днём ты купаешься, а ночью смотришь на звёзды. Причём там ясных ночей больше, чем в горах. Летом снизу смотришь на горы – внизу ни дождинки нет, а там, над горами, гром и молния – всё красиво и здорово! Но когда здесь ясная погода, да ещё на высоте 3 тысячи метров, – у нас чистейший воздух. Пылевой компоненты нет. Влаги нет. Поэтому астрономы сейчас все бегут в горы. В горах строят свои обсерватории.

– И обсерватория наша, по докладу 1990 года, вот это вот наше место, и Ассы-Тургень – второе место в мире занимали по качеству астроклимата. Первое место занимали обсерватории в Чили. Там удивительно: гора, с двух сторон океаны, никакой пыли нет – идеально прозрачная атмосфера. Правда, всё испортилось с того момента, как американцы стали бомбить Хусейна, а тот поджёг нефтяные скважины. И там ещё рванул где-то дополнительно вулкан, и в результате атмосфера стала такой серой, что ли…(извержение вулкана Пинатубо на филиппинском острове Лусон в 1991 году. – Авт.) Потому что вот эти пылевые частицы поднялись на высоту 11 километров, и там они висели месяцами и годами. Из-за них у нас здесь прекратились наблюдения Солнца, потому что в такой плохой атмосфере не видно солнечной короны в телескопах. Ещё в Центральной Азии, на наших широтах примерно, есть обсерватории в Таджикистане – в Мургабе и Санглоке. И была обсерватория в Туркмении, на горе Душак. Что там сейчас, я не знаю. В Таджикистане была гражданская война, а в Туркмении был туркменбаши.

Что такое астросейсмология?

– В молодости я не думал, что буду этим заниматься. Есть так называемая астросейсмология.

Один умный и хитрый польский астроном (Влодзимеш Зонн. – Авт.) пришёл там к своим чиновникам и объявил, что открыл новое направление. Просил выдать под это деньги. Деньги они выделили. Но на самом деле речь шла о так называемых переменных звёздах. Они бывают двух типов: пульсирующие звёзды и вот эти затменные звёзды, о которых я говорил. Есть такие, как тот самый белый карлик, перед которым пробегали остатки планеты, а есть звёзды, которые вращаются вокруг общего центра тяжести.

– И вот сейчас у нас удивительная звезда АS chameleon pardalis. Нам понадобилось 36 лет, для того чтобы набрать материал и опубликовать его. Эта затменная звезда состоит из двух компонент. Вращаются они вокруг общего центра тяжести с периодом 5 дней. И вот удивительная вещь, малопонятная: там с точностью до секунды минимум – уменьшение яркости, а тут – то на 5 минут в одну сторону кривая, то на 5 минут – в другую. В течение десятков лет мягкие такие гармонические колебания. На самом деле всё просто: в системе присутствует третье тело, которое влияет на этот процесс. Представляете, 36 лет смотреть в телескоп, чтобы это понять.

– И наконец, есть красивая затменная звезда, которая называется RZ Cassiopeia. Мы её начали наблюдать лет 20-30 назад. Потом пришли к выводу, что она какая-то странная. Сейчас уже обнаружено около 50 звёзд с такими пульсирующими компонентами. И благодаря нашим пионерским работам сейчас такие звёзды именуют как класс ОEA (осциллирующие затменные спектрального класса A) – это значит порядка 8-10 тысяч градусов температура – они такие белые звёзды.

– И вот эта звездочка RZ Cassiopeia оказалась удивительной! По-видимому, это полуразделённая система, и между компонентами этой системы происходит обмен масс. И звезда, одна из них, пульсирует в силу каких-то там эволюционных процессов. И раздевает другую звезду: с неё постепенно материя переходит. И когда материя переходит, пульсация тоже может меняться. Если с одной звёзды на другую падает большой кусок материи, период пульсации будет изменяться. Одесский юмор: "Если на камертон сядет муха, то камертон изменит тон". Эти пульсации короткопериодические, скажем, если период затменный 5 суток, а эти пульсации – 30, минут, 40 минут, час, может два часа… И оказывается, когда мы это всё наблюдаем методом временного спектрального анализа, мы как бы проникаем внутрь этой звёзды.

Всё началось в 1957 году

– 1957-й был первым Международным геофизическим годом. Руководство МГУ, в частности академик Сергей Михайлович Никольский, рекомендовало найти в Центральной Азии, в горах Казахстана место для астрономической обсерватории. Это необходимо было для проведения солнечных наблюдений и наблюдения звезд. В 1941 году астрономы выехали в Алма-Ату в эвакуацию и основали здесь астрофизический институт. Вдохновителем идеи был академик Василий Григорьевич Фесенков. Ну а Московскому университету была нужна наблюдательная точка с хорошим астроклиматом. Солнечница была такая выдающаяся в СССР – Елена Александровна Макарова, дали ей задание найти место, где можно поставить экспедицию. На лыжах тут обошла все ущелья. Нашла эту точку. И здесь они установили солнечный телескоп. Стали наблюдать Солнце. В 1957 году, 60 лет назад, вышла первая публикация о работах по Солнцу здесь. И это считается официальным началом нашей высокогорной астрономической экспедиции.

– Затем приобрели звёздный телескоп, стали наблюдать звёзды. Где-то в 1985 году были выделены средства на преобразование экспедиции в обсерваторию. Построили лабораторный корпус, два звёздных телескопа. Построили также гостиничный комплекс, который предназначался для студентов, аспирантов. Здесь очень хорошо было проводить научные конференции. И проводились работы по составлению звёздных атласов. Очень хороший звёздный каталог вышел на 13,5 тысяч звёзд с высоченной точностью. Международная общественность это оценила как очень серьёзную и обстоятельную работу

– Потом задумались, как сделать каталог гораздо больше. На метровых телескопах планировали закартировать до полумиллиона звёзд до 10-й звёздной величины. Для сравнения – звёзды 7-й величины можно увидеть в театральный бинокль, а тут надо было фиксировать, измерять такие звёзды, которые вообще практически не видно. Но, к сожалению, империя развалилась. Немцы нам помогали строить телескоп – компания Carl Zeiss Jena, расположенная в Дрездене, на территории ГДР. Сейчас, говорят, они перешли на производство очков. Венгерская фирма Vilaty, которая нам поставила электронные вычислительные машины для управления телескопом, тоже развалилась.

– В конце концов всё отказало из-за отсутствия запчастей. В 1994 году обсерватория перешла в ведение Госкомимущества Казахстана. Началось безвременье. Финансирования не было. Я тут работал на полуметровом телескопе. Изготовил сам одноканальный фотометр. На нём проводил работы по исследованию звёзд, и таким образом научная работа продолжалась

– Потом худые времена ушли, тут стали реанимировать телескопы. Один телескоп из двух был в рабочем состоянии, но к нему была необходима какая-то приёмная аппаратура. Её долго не было. Спустя какое-то время появились новые матрицы и возобновилась работа. И с приходом новых лиц инженерно-технического состава, в частности Максима Анатольевича Кругова, который очень хорошо разбирается в астрономии, в электронике, в компьютерном деле, – с его помощью бригада пассионарных ребят образовалась. Конечно, при содействии руководства центра, в который входил ещё институт ионосферы и пр., стала приобретаться новая регистрирующая и другая необходимая аппаратура. Замечательные германские телескопы, с отличной оптикой и механикой, получили новую аппаратную часть.

– И таким образом мы смогли возобновить исследования звёзд на международном уровне. Используя расположение наших алматинских обсерваторий – это и Ассы-Тургень, и Тянь-Шаньская обсерватория, и в конце концов – обсерватории на Каменском плато – стали принимать участие в международных кооперативных работах. Стали публиковаться в хороших рейтинговых журналах и делать свои научные работы.

Мне как наблюдателю переменных звезд, специализирующемуся в области астросейсмологии, всего хватает. Всё есть сегодня на самом хорошем мировом уровне. Сюда ведёт отличная дорога, 30 км всего до цивилизации – о чём ещё можно мечтать!

Следы другого времени

– Есть замечательная такая вещь как гамма-всплески. Информацию о них мы получаем из тех источников, которые находятся на расстоянии где-то 5 миллиардов световых лет от нас, у самого края Вселенной. Это события других измерений – того, что когда-то происходило и не существует уже колоссальный отрезок времени, а мы только сейчас получаем электромагнитные волны. Причём речь идёт об уникальных событиях и экзотических объектах. К примеру, двойная система – чёрная дыра и нейтронная звезда или две чёрных дыры. И они тоже вращаются вокруг общего центра. В конце концов они сливаются, и в этот момент происходит взрыв на несколько порядков больше мощности, которую Солнце за всю свою жизнь не сгенерирует. Из этих джетов струя энергии, всего чего надо и не надо, идёт очень далеко, и не дай бог, если мы находимся близко – сожжет и Землю, и всё что угодно.

– Орбитальные спутники разные, работающие в рентгеновском диапазоне, ловят эти вспышки. В частности, я вот на этот телефон тут же получаю информацию с такого спутника – координаты вспышки. Но эта вспышка не только в рентгене, но она ещё в оптике, и в течение первых 6-10 минут мы фотометрическими методами должны её засечь. Как результат получаем огромнейшую информацию. Такие астрономически события – разовая вещь, больше вспышка в этом месте Вселенной не произойдёт, но там есть хорошее такое явления – послесвечение. Мы его в течение месяца где-то наблюдаем.

В этот момент по какой-то счастливой случайности на телефон Анатолия Кусакина пришло сообщение о гамма-вспышке, и он ненадолго прервал свой рассказ.

Кооперативная астрономия

– Институт даёт нам задание на месяц или больше, какие объекты нам надо наблюдать. Мы поддерживаем контакты с самыми разными группами астрономов, для того чтобы с ними были совместные публикации. И естественно, мы разбрасываемся на все эти темы, а у каждого есть ещё и свои личные наработки. Какие ещё другие темы? Сейчас ребята их Харькова просили наблюдать астероид. Когда астероид пролетает, то же самое – международное сотрудничество. Я тут наблюдаю, потом коллеги из других стран продолжают наблюдение этого астероида и по длинному ряду наблюдений уточняют его природу и траекторию его полёта. Это тоже очень важно, потому что никуда не денешься: это угроза из космоса. Сейчас разрабатывают различные проекты по снижению такой угрозы, но без особых успехов – всё в теории: например, как изменить траекторию такого объекта с помощью специально запущенных космических аппаратов. Но наблюдать надо постоянно.

– Очень выгодно нам здесь заниматься международными исследованиями. В нас ребята нуждаются, и если видят, что у нас хорошие телескопы и мы мирового уровня, качественный наблюдательный материал получаем – естественно, нас приглашают во всевозможные международные кампании. Потому что сейчас, для того чтобы изучить физику звёзд, надо кооперироваться. В одиночку я понаблюдаю звёздочку, потом пойду спать, опубликую результат, но он никому не нужен. Это одиночная работа с небольшим объёмом наблюдений. Тонких эффектов не получишь. Необходимы 3-6 человек, равномерно распределённых на континентах. Передавать друг другу эстафету – это выгодная вещь.

– И мы очень сильно сейчас стараемся координировать свои работы с другими коллегами. Например, удачно с японцами совместно поработали. Мы удачно поработали в рамках проекта "Всемирный телескоп", когда стали наблюдать белые карлики. Их необходимо наблюдать непрерывно. Мы можем вытаскивать частоты и амплитуды колебания этих звезд. Если наблюдают непрерывно несколько обсерваторий на разных континентах, то тогда мы получаем данные, которые можно обрабатывать математическим методом. Мы стараемся участвовать во множестве международных проектов.

Чем любители могут помочь науке?

– Мы сейчас стараемся контактировать с любителями. У молодёжи сейчас недорогое оборудование с небольшими телескопчиками. Казалось бы, несерьёзное дело. Но не тут-то было! Я бы с удовольствием продолжил наблюдения этой самой RZ Cassiopeia на метровом телескопе, но кто мне даст разрешение его занять на год и в течение этого года наблюдать только одну звезду? А с небольшими, относительно недорогими телескопами мы можем постоянно наблюдать, и хотя бы крупные амплитуды можем вылавливать. Мы этой любительской группе предложили: "Xватит красивые снимки делать! А давайте попробуем серьёзно заниматься!.."

– Почему хороша эта RZ Cassiopeia? Ну открыл я там маленькую звёздочку, ну опубликовал! Да их там миллион этих звездочек открытых, опубликованных. Они до поры до времени никому не интересны. А здесь наша банда – человек 20, может, больше, и 10-15 самых разных научных институтов, обсерваторий со всего мира её изучало, и если мы будем продолжать наблюдения и публиковать результаты, они обязательно воспользуются этим делом и будут цитировать нас. И рейтинг нашего института поднимется. А ребятам хорошо засветить свое имя, как авторам исследований. Вот сейчас ребята эту RZ Cassiopeia мониторят. Это будет началом нашей работы.

– Я на большом телескопе наблюдать эту звёздочку не могу – она яркая, 6-й величины, а вблизи неё нет таких же звёзд, которые я мог бы использовать в качестве стандарта. Я должен выбрать пару звёзд, которые были бы святее папы римского, то есть чтобы они не гуляли. И к ним привязывать эту звезду. А на этих небольших телескопчиках – там поле 2 градуса, там это всё может обрабатываться.

– Примерно с 2010 года, даже немного раньше я увлёкся астрофотографией, – рассказывает Денис. – Пробовал подключить к телескопу камеру. Вообще, ещё в детстве отец меня познакомил с телескопами. Примерно лет 7 назад начал фотографировать. Ездил на съёмки чаще всего один. Это было примерно до 2015 года. Сейчас нас набралось человек примерно 30. Сейчас активно ездят человек так до десяти. Снимаем какие-то интересные события – Персеиды там и т.п. Один раз собралось до 40 человек.

– Я больше увлекаюсь именно художественной астрофотографией, но Анатолий Васильевич рассказал про переменные звёзды – что там можно исследовать, как исследовать, какие там процессы интересные. И меня заинтересовала эта часть астрономии. Сейчас пробуем наблюдать RZ Cassiopeia c помощью фотометрии. Научная работа нравится, интересно очень.

Мы получаем на наших телескопах новую информацию о поведении звёзд. Далее проводится математический анализ параметров поведения звёзд, которые меняются со временем. Это дает возможность более глубокого знания внутренней физики звёзд в её эволюционном статусе и развитии. Это очень важный параметр.

Посмотреть снимки Вселенной от участников казахстанского Клуба любителей астрономии можно здесь.