В качестве творческого задания на одном из межфакультетских курсов МГУ им. М. В. Ломоносова нам было предложено написать эссе на тему "Радиоастрономия на Земле, на Луне и в космосе". Я получила за него высший балл, поэтому хочу поделиться с миром своим скромным творением. Надеюсь, кому-то будет интересно и полезно. :)
Прежде всего стоит начать с того, что, в отличие от оптической астрономии, которая даёт нам возможность изучать не только видимый свет, радиоастрономия, позволяет нам наблюдать явления, происходящие в более широком диапазоне электромагнитных волн, т.е. в диапазоне радиоволн.
Поговорим сначала об истории этого интереснейшего и чрезвычайно важного раздела астрономии. Предположения о том, что небесные тела излучают радиоволны было высказано учёными ещё в конце XIX века, например, британским физиком и математиком Джеймсом Максвеллом в его статье «О методе прямого сравнения электростатической силы с электромагнитной с замечанием по поводу электромагнитной теории света». Однако само открытие радиоволн было совершено лишь в XX веке.
В 1932 году Bell Telephone Labs снарядила своего инженера Карла Янского для изучения помех в атмосфере, мешающих трансатлантической радиосвязи. Он соорудил в пустынной местности антенну и случайно обнаружил помехи, повторявшиеся с периодом в одни звёздные сутки. Исходя из того, что звёздные сутки отличаются от солнечных суток, инженер понял, что странные сигналы приходят из-за пределов Солнечной системы.
Карл Янский опубликовал статью, в которой описал своё открытие, однако никто не обратил на неё внимание. Лишь спустя десятки лет открытием Янского заинтересовался Грот Рёбер. Он считал, что обычные радиоантенны не годятся для изучения слабых сигналов из космоса, поэтому попросил поддержку для строительства новой антенны. Но, не получив поддержки от Bell Telephone Labs, Рёбер самостоятельно соорудил во дворе своего дома первый радиотелескоп высотой в 9,5 метров. Примечательно, что уже тогда это изобретение сочетало в себе все элементы современных радиотелескопов: поворотное устройство, параболический концентратор радиоволн и приёмник в фокусе этого параболоида.
При помощи этого радиотелескопа он составил радиокарту неба, на которой отчётливо видны центральные области Млечного Пути и яркие радиоисточники Лебедь A (Cyg A) и Кассиопея A (Cas A). Эту радиокарту он впоследствии опубликовал в астрономическом журнале, что привело к резкому повышению уровня заинтересованности учёных в радиоастрономии. Так началось активное развитие радиоастрономии, которое, однако, было прервано Второй Мировой Войной. После войны же начался расцвет этой области астрономии. Были построены гигантские радиоантенны, а также были освоены миллиметровые и субмиллиметровые длины волн, которые позволяют достичь значительно больших разрешений.
Сейчас же развитие радиоастрономии не прекратилось. Наоборот, оно лишь набирает свои обороты. Благодаря этому разделу астрономии были получены знания о самых далёких галактиках и потенциально угрожающих Земле астероидах, о сверхмассивных чёрных дырах и слияниях галактик. Кроме того, радиоастрономия привела к открытию нескольких новых классов объектов, включая пульсары, квазары и радиогалактики, а также реликтового излучения, несущего информацию о Большом Взрыве. Таким образом, мы можем заметить, что радиоастрономия не перестаёт нас радовать удивительными и крайне интересными открытиями и по сей день.
Что касается перспектив развития радиоастрономии, можно выделить 3 основных направления: строительство радиотелескопов на Земле, на Луне и в космосе.
Говоря о радиоастрономии на Земле, можно сказать, что сейчас построено уже достаточно много радиотелескопов. Несмотря на то, что требования к месту их расположения немного ниже, нежели в случае с оптическими телескопами, следует также выделить некоторые условия, которые необходимо соблюдать. Во-первых, радиотелескоп следует размещать в радиотихих долинах или низинах для минимизации количества помех. Во-вторых, очень важно обеспечить заслонение от радиопомех искусственного происхождения, исходящих, например, от различных радаров, искрящихся двигателей, телерадиовещательных станций, сотовых телефонов и других предметов излучения. В-третьих, если мы хотим разместить несколько радиотелескопов, а точнее радиоинтерферометров, то мы должны выбирать достаточно большие пространства. Преимущество радиоинтерферометров заключается в том, что они состоят из нескольких антенн, что позволяет получить более высокое разрешение астрономических объектов в радиодиапазоне.
В настоящее время радиотелескопы работают как на земле, так и в космосе. Среди самых известных земных радиотелескопов следует выделить, например, «Аресибо» в Пуэрто-Рико (305 м), поскольку он работает не только как приёмник, но и как отправитель. Кроме того, с его помощью в 1974 году передавали сигналы внеземным цивилизациям. Также заслуживают внимания ДКР-1000 и РАТАН-600 в России и Atacama Large Millimeter Array (ALMA) в Чили на севере пустыни Атакама. В космосе тоже есть известная обсерватория SOHO, которая летает по орбите уже около 20 лет. Своими телескопами она непрерывно смотрит на Солнце и через антенну транслирует на Землю фотографии во всех жёстких диапазонах излучения.
Не стоит также забывать, что наша земная атмосфера пропускает не все электромагнитные излучения. Именно поэтому радиоастрономия вынуждена вести свои наблюдения в стратосфере или из космоса. Сейчас реализуется множество перспективных проектов, связанных с запуском различных астрономических приборов в космос. Одним из самых перспективных является проект «Радиоастрон». В 2011 году на орбиту был выведен радиотелескоп «Спектр-Р». Он является одним из элементов радиоинтерферометра и связан с приёмником, стоящим на Земле. В ходе этого проекта уже сделано немало важных открытий, например, было обнаружено сильное рассеяние радиоизлучения межзвёздной плазмой. Кроме того, появилась возможность изучать квазары, в центре которых, по предположениям, находятся черные дыры.
Другим весьма перспективным направлением является возможность размещения радиотелескопов на таком спутнике Земли как Луна. Благодаря отсутствию на ней атмосферы мы сможем наблюдать космические объекты в тех диапазонах излучения, которые недоступны на Земле. А благодаря отсутствию на Луне жизни не будет возникать проблемы «зашумленности».
В заключение хочется сказать, что радиоастрономия – это крайне удивительный и невероятно перспективный раздел астрономии. Я уверена, что он ещё принесёт огромное множество поразительных открытий, которые в будущем, возможно, даже позволят объяснить природу загадочной тёмной материи и тёмной энергии, раскрыть свойства чёрных дыр, найти новые источники энергии космоса. Вполне вероятно также, что удастся открыть ещё больше новых космических объектов и явлений, поскольку наша постоянно расширяющаяся Вселенная таит в себе превеликое множество тайн и загадок.