В 1963 году астроном Джерард Койпер арендовал частный самолет и взлетел над облаками, чтобы обогнуть вершину Мауна-Кеа на Гавайях. Ему нужна была гора, и первая, которую он увидел здесь, Халеакала, разочаровала его - слишком много тумана. Но Мауна-Кеа, самая высокая гора в Тихом океане, была еще выше. Воздух вокруг ее конуса сухой и холодный, а погода спокойная.
Койпер убедил губернатора штата помочь проложить дорогу к вершине, а затем потратил месяцы на сбор данных о качестве света в той области. В конце концов он убедился, что Мауна-Кеа - возможно, лучшее место в мире для астронома, идеальное, чтобы увидеть "Луну, планеты и звезды". Кеплер считал, что это настоящая жемчужина! И не зря: к концу 1970-х годов на вершине установили четыре мощных телескопа.
30-метровая "гигантская линза"
В настоящее время на Мауна-Кеа насчитывается 13 телескопов, а международный консорциум строит новую 30-метровую "гигантскую линзу". Группа ТМТ (Thirty Meter Telescope) была убеждена, так же как и компания Kuiper, что это лучшая площадка в мире для их проекта. Они знали, что местность имеет большое культурное и археологическое значение для населения, но все равно пошли на это. Было немало юридических баталий с местными жителями, которые хотели защитить наследие объекта, но на прошлой неделе, после многих лет юридических проволочек и протестов, Верховный суд Гавайев одобрил разрешение на строительство телескопа.
Когда TMT group решила найти место для этой беспрецедентной стройки, она начала с рассмотрения "всех потенциально интересных объектов на Земле" и закончила, возможно, самым известным и проверенным астрономическим местом на планете. То же самое произошло и с другим амбициозным телескопическим проектом: группа, построившая гигантский телескоп Магеллана, летом 2019 года открыла обсерваторию Лас-Кампанас в пустыне Атакама в Чили - еще один из любимых астрономических объектов в мире. Конечно, миллиардный проект захочет выбрать самое лучшее доступное место. Но что же в этих горных вершинах делает их столь неотразимыми для астрономов?
Свет - чистый и ясный
В каком-то смысле все просто. Астрономы хотят запечатлеть свет, чистый и ясный, когда он доходит до Земли с далеких звезд, планет и туманностей. И они хотят делать это максимум ночей каждый год. Есть несколько очевидных факторов, которые препятствуют достижению этой цели. Световое загрязнение от соседних населенных пунктов затрудняет видимость самых слабых объектов.
Ветер может сотрясать телескоп и влиять на его точность. Облака постоянно заслоняют обзор, особенно для телескопов, которые работают в видимом спектре света. Выбор участка начинается с мест на Земле с наибольшим количеством безоблачных ночей в году. Но даже этого недостаточно.
Как асфальт в жаркий день
"Как только вы нашли достаточно ясное место, вы должны обнаружить область, в которой есть небольшая турбулентность", - объясняет Марк Саразин, физик из Европейской южной обсерватории, отвечающий за мониторинг объекта. Эта тепловая турбулентность образуется при изменении высот горячих и холодных воздушных масс. "Это создает то, что вы видите в очень жаркий летний день на асфальте, когда едете по дороге", - объясняет Саразин. "Все как-будто движется, у вас нет четкого взгляда. То же самое происходит и с астрономами, когда они смотрят вверх, если есть слои, которые были искажены".
Это качество (острота света звезд) астрономы называют "сиинг", и это один из самых важных критериев при выборе объекта. Конечно, при выборе учитываются и другие детали. Воздух, наполненный водяным паром, может затуманить и заморозить приборы, нарушив видимость света в инфракрасном спектре. Радиоволны и микроволновое излучение способны испортить телескопы, а место, которое нагревается в течение дня и остывает ночью, также может принести лишние проблемы.
В поисках компромиссов
Некоторыми из этих параметров можно пренебречь, в зависимости от того, какой тип наблюдений нужен астрономам. Проект инфракрасного телескопа может заменить место с более облачными ночами, которые меньше беспокоят этот конец светового спектра, на местность с меньшей влажностью. "Все дело в нюансах", - говорит Саразин. "Всегда можно найти компромисс".
Кроме того, астрономы и обслуживающий обсерваторию персонал должны свободно добираться до рабочего места и трудиться в комфортных условиях. Мауна-Кеа настолько высока, что горная болезнь замедляла бригады, которые строили там первую обсерваторию в 1960-х годах.
Лас-Кампанас
Когда в ту же самую эпоху Хорас Бэбкок искал место для обсерватории в Южном полушарии, где Институт науки Карнеги мог бы заложить основы для своих будущих открытий, он беспокоился о наличии воды в одном многообещающем месте. "Лас-Кампанас, - сказал он позже журналистам, - с самого начала понравился мне больше всего - ясные ночи, отличный обзор. Вот только воды вокруг было маловато".
Поскольку на некоторых из этих удаленных объектов уже была построена базовая инфраструктура, они стали еще более привлекательными, отчасти потому, что это могло снизить стоимость проекта. В своем докладе о потенциальных объектах ТМТ-групп отметила, что значительная часть инфраструктуры, необходимой для телескопа, уже существует на Мауна-Кеа.
Тестируем местность
В наши дни испытатели потенциально привлекательных мест, такие как Саразин, имеют доступ к множеству данных, которые могут использовать для оценки, не поднимаясь на бесконечные горные вершины. Как правило, тесты начинаются с самых высоких гор с наименьшим числом соседей. Далее список сужается на основе данных, собранных в коротком списке мест. И даже на севере Чили до сих пор существуют сотни вершин, которые теоретически могли бы обеспечить хорошие астрономические условия.
Учитывая все факторы и компромиссы, на которые идут ученые, в мире существует три основных типа объектов, которые наиболее подходят для телескопов, наблюдающих видимый свет. Один из них - в Антарктиде. Высокие вершины засушливых плато имеют небольшую турбулентность и окружены темнотой. Условия жестокие, но отправка телескопа в Антарктиду дешевле, чем в космос.
Второй - это горные прибрежные районы, где ветер приходит с моря, сводя к минимуму турбулентность, бьющую по вершинам. Чили идеально подходит под это описание.
Третий - это изолированная гора на острове, где все остальные условия являются подходящими. На Гавайях тоже есть такие горы. Как и Канарские острова. И это еще не все.
География телескопов будет расширяться
Астрономы действительно допускают возможность того, что география телескопов в скором времени начнет расширяться. Исследователи TMT отметили, что в Узбекистане есть отличное место. Потенциал проявляют и Северная Мексика, и Северная Африка. Есть некоторый интерес к Маунт-Кения, да и Китай наверняка предложит свои кандидатуры. Но самые очевидные и наиболее желательные места для размещения гигантских оптических телескопов не изменились с 1960-х и 1970-х годов.
"Никто никогда не проводил комплексного обследования планеты", - говорит Саразин. "Мы не можем сказать, что искали везде. Мы знаем более или менее подходящие районы, но на Земле наверняка есть еще более подходящие места. Их нужно только найти".
