Сеть taos ловит чёрные тени в чёрном небе
Международная команда астрономов придумала новый способ поиска малых объектов в поясе Койпера — гигантском кольце из камней и астероидов, лежащем за орбитой Плутона. Вместо того, чтобы пытаться уловить слабенький отблеск, отражённого от таких удалённых объектов света, учёные будут следить за их тенями.
Проект «Тайваньско-американский обзор затмений» (Taiwanese American Occultation Survey — TAOS) реализуется при участии специалистов ряда университетов, институтов и лабораторий США, Тайваня и Южной Кореи.
Идея развивалась несколько лет, но вот недавно проект заработал, его участники приступили к наблюдениям неба.
Нужно заметить, что с 1992 года в поясе Койпера найдена одна тысяча объектов. От Солнца они находятся на расстоянии от 30 до 50 астрономических единиц, то есть эти объекты расположены в 30-50 раз дальше от нашего дневного светила, чем Земля.
Размеры объектов, исходя из их яркости, оцениваются в 100-1000 километров. За исключением загадочной Седны.
Её диаметр составляет примерно 1,7 тысячи километров. И потому в отношении этой малой планеты до сих пор идут дискуссии — причислить ли её к астероидам, или назвать десятой планетой Солнечной системы.
По предположениям астрономов, в поясе Койпера есть множество объектов куда меньшего размера — в десятки километров, считанные километры и ещё меньше.
В таком живописном месте расположилась новая система, охотящаяся за небесными тенями (иллюстрация с сайта taos.asiaa.sinica.edu.tw).
Но до недавних пор человечество было не в состоянии увидеть столь малые тела на таком огромном расстоянии.
Лишь орбитальный телескоп Hubble несколько раз сумел на таком удалении поймать тела с поперечником в несколько километров. Но этот случайный улов совершенно недостаточен, чтобы делать какие-либо научные выводы.
А ведь обнаружение таких небольших «летающих скал» может многое рассказать не только о поясе Койпера, но и об эволюции всей Солнечной системы, ведь этот пояс — своего рода «строительный мусор», курсирующий на задворках Солнечной системы вот уже 4,5 миллиарда лет.
И вот Чарльз Олкок (Charles Alcock), директор Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) и его коллеги «по цеху» изобрели оригинальный способ наблюдения таких неуловимых объектов.
Вместо того, чтобы наращивать размер телескопов, астрономы решили обойтись несколькими маленькими (всего лишь 50-сантиметровыми, с разрешением ПЗС-матриц в 2048 х 2048 точек), только искать они будут не свет, а тень.
Схема затмения звезды (иллюстрация с сайта taos.asiaa.sinica.edu.tw).
Каждую ночь телескопы будут следить за тремя тысячами звёзд в надежде, что напротив одной из них случайно пролетит астероид из пояса Койпера, затмив её свет на доли секунды.
Так можно будет поймать объекты, размером от 3 километров, удалённые на расстояние до 100 астрономических единиц (одна астрономическая единица — 150 миллионов километров). Они слишком слабы для традиционных наблюдений.
Чтобы снизить влияние помех, к примеру, птиц и самолётов, летающих в ночном небе, будет использован метод «совпадения». Три телескопа, расположенных неподалёку, будут нацеливаться на одну звезду.
При прохождении «небесного камня» между ними и звездой — в каждом будет наблюдаться короткое затмение с минимальной разницей во времени.
Примерно так выглядит маленький фрагмент с цифровой матрицы (негатив). Чёрточки — прохождение звёзд через линию визирования. Крошечный пропуск в одной из них — проскочивший астероид.
Внизу — кривая яркости (иллюстрация с сайта taos.asiaa.sinica.edu.tw).
Таким образом, вероятность ошибки будет снижена до 10 в минус 11-й степени.
При этом само «выключение» звезды будет длиться всего 0,2 секунды. Учитывая это, а также ничтожные шансы на такое затмение, следить за звёздами будет автоматика.
Людям не хватило бы никакого терпения.
По расчётам астрономов, за один год отдельных наблюдений конкретных звёзд будет проведено 100 миллиардов, а затмений ожидается поймать — от десяти штук до четырёх тысяч.
Такой разброс в прогнозе улова говорит о том, сколь мало ещё астрономы знают о поясе Койпера.
Ну а если ничего поймать не удастся, или затмения будут чрезвычайно редки? Астрономы говорят, что отрицательный результат — тоже результат.
Это будет означать, что такие объекты, размером всего несколько километров, почти отсутствуют в поясе, так как давно превратились в пыль и щебень при взаимных столкновениях.
Кстати, такие рассуждения наводят учёных на мысль провести аналогию между поясом Койпера и пылевыми кольцами, найденными вокруг некоторых звёзд.
Интересно, что сами авторы идеи называют такой поиск объектов «актом отчаяния», имея в виду его низкую производительность и уязвимость к помехам. Но пока ничего другого — для достижения такой цели — у астрономов под рукой нет.
А значит, на маленькие телескопы, установленные на вершине одной из гор на Тайване, возлагается большая ответственность.
Black smokey eyes | Матовый черный смоки
