Четыре шага до черной дыры или ударная неделя МАСТЕРа

Первая неделя сентября выдалась удивительной: американский гамма-телескоп "Свифт" зарегистрировал 4 гамма-всплеска (примерно столько же он выловил за все лето). Но сначала несколько слов об истории.

Напомним, что гамма-всплески — это самые мощные взрывы во Вселенной, которыми сопровождается (по-видимому) образование быстровращающихся черных дыр. Благодаря своей яркости, гамма-всплески можно наблюдать даже небольшими телескопами в видимом свете. Небольшими, но необычными — телескопами-роботами. Идея этого глобального эксперимента заключается в следующем(см.Рис.):

1). Гамма-всплески регистрируются космическими гамма-телескопами ("Свифт", "Ферми", "Интеграл" и пр.),

2). После обработки принятого гамма-излучения на борту, координаты всплеска направляются в Центр Международной сети изучения гамма-всплесков, расположенном на сайте НАСА (GCN).

Первых два шага занимают примерно от 10 до 40 сек.

3).Полученные координаты рассылаются по сети Интернет по всем наземным телескопам роботам (0.5 сек)

4). Телескопы роботы наводятся по полученным координатам (на это тратиться от 7 до 40 сек у небольших телескопов (до полуметра) и от нескольких минут до часов у двухметровых и более телескопов) и получают изображения в оптическом или инфракрасном свете.

Очень важно, чтобы эти 4 шага делались за несколько десятков секунд, потому что сама гамма-вспышка длится, как правило, не более минуты. Опоздал — и увидел только послесвечение. То же важное явление, которое можно наблюдать обычными телескопами.

Если наблюдение послесвечения могло быть произведено и в прошлом веке, то наблюдение самого гамма-всплеска, то есть наблюдение самого процесса образования черных дыр в реальном времени стало возможным только благодаря появлению Интернета и телескопов-роботов.

Но и для робота это непростая задача.

Сейчас в мире произведено тысячи наблюдений послесвечения и только несколько наблюдений собственно гамма-всплеска. Почему? Потому что сделать быстро эти 4 шага — очень трудная научно-техническая задача.

Такие телескопы есть только в самых передовых странах мира — США, Японии, Франции, Италии, Испании и в России.

В России, первый и единственный робот-телескоп МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов Роботов) заработала в подмосковье в 2002, благодаря поддержке частного предприятия — Московского Объединения "Оптика" и его генерального директора — Сергея Михайловича Бодрова, который просто купил нам самую большую в мире ПЗС камеру из своего кармана.

А начиная с 2008 года началось строительство общероссийской сети МАСТЕР. Теперь команда МАСТЕР — это профессора, ученые, студенты и аспиранты 5-ти унивеситетов и обсерваторий — Московского, Уральского, Иркутского, Благовещенского Педагогического и Пулковской обсерватории!

Это стало возможным благодаря творческому сотрудничеству ученых, аспирантов и студентов ГАИШ МГУ и Московского Объединения "Оптика", которое теперь наладило серийное производство телескопов-роботов МАСТЕР II. В отличие от западных аналогов, которые можно назвать черно-белыми, российские телескопы — цветные. Благодаря уникальной конструкции они способны одновременно снимать небо в разных цветах и даже в разных поляризациях!

Робот-телескоп МАСТЕР II на Кавказской обсерватории ГАИШ МГУ

И так вернемся в первую неделю сентября 2010 года. Все началось 1-го сентября, когда космическая обсерватория "Свифт" зарегистрировала всплеск GRB100901. Первых два шага (обработка на борту КА) длились 56 секунд (что не быстро). Через полсекунды наш телескоп в Бурятии (долина Тунка, 50 км от озера Байкал) получил координаты гамма-всплеска по Интернет и телескоп поехал. Через 47 секунд началась съемка. Таким образом наше изображение (через 103 секунды после начала вспышки) оказалось первым в мире. Но не в России! Потому что, на 2 секунды раньше начал снимать собрат байкальского телескопа в Благовещенске. Правда, Благовещеснкая установка пока не оснащена двумя настоящими телескопами МАСТЕР II и чувствительность его невелика.

Что же мы увидели на первом тункинском кадре? Да ничего! Опять неудача — а ведь мы почти 8 лет ждем момента когда наконец впрямую увидим гамма-всплеск (имеется в виду синхронное с гамма-всплеском оптическое излучение).

Через полчаса наша телеграмма уже красовалась на сайте GCN Circular, где ученные всех стран мира публикуют горячие новости по наблюдению гамма-всплесков.

В Тунке была полночь (наши коллеги и соратники из Иркутского университета мирно спали, как спим мы когда у нас ночь — и наоборот наши коллеги неустанно следят за системой МАСТЕР), гамма-всплеск восходил над бескрайними просторами Сибири, телескоп продолжал работать. Да и в Москве время шло к 8-ми вечера и мы уже решили пойти по домам. Но перед самым выходом все-таки посмотрели свежие кадры с Байкала и у видели на них новый неизвестный яркий источник оптического излучения.

Очень быстро выяснилось, что мы имеем дело с уникальным гамма-всплеском. Обычно оптическое излучение гамма-всплеска падает, а тут — наоборот!

Просмотрев обработанные роботом кадры мы тут же выяснили, что на 420 секунде (от начала всплеска) источник появляется, а потом опять исчезает. К этому времени команда Свифт уже опубликовала данные гамма и рентгеновских наблюдений и тут выяснилось, что ровно на этой же 420 секунде видна гамма и рентгеновская вспышка. Самая мощная во Вселенной машина гамма-всплесков продолжала работать!

Синяя — рентгеновское излучение (Свифт), красное — оптическое излучение (МАСТЕР)

Вот таких наблюдений в мире можно посчитать по пальцам.

Тем временем, наше сообщение о поярчании гамма-всплеска инициировало съемки почти на всех континентах. Например, 8-ми метровый телескоп на Гавайях Gemini-North (United States, United Kingdom, Canada, Chile, Australia, Brazil and Argentina.) снял оптический спектр и определил расстояние до гамма-всплеска — около 10 млрд. световых лет!

Невольно повторишь: большое видится на расстоянии!

Уже ночью к наблюдениям подключились и другие телескопы сети МАСТЕР — на Урале и на Кавказе. Благодаря бескрайности нашей Родины, мы смогли на однотипных инструментах наблюдать излучение гамма всплеска непрерывно в течении 11 часов!

Мы этот всплеск видели еще три ночи, а крупные телескопы наблюдают его и по сей час.

Получив поздравления с нашим открытием от западных коллег мы решили посвятить время анализу полученных данных. Но не тут-то было.

2 сентября Свифт регистрирует еще один всплеск. Уральский телескоп сети МАСТЕР наводится через 27 секунд после получения сигнала, но бортовая обработка затянулась и первый кадр оказался на 104 секунде после гамма-всплеска. К счастью, этот всплеск оказался долгим и мы опять попали на активную стадию. Но, уже к сожалению (хотя в науке отрицательный результат — тоже результат) никакого оптического излучения мы не обнаружили, хотя и опять первыми в мире получили изображения гамма-всплеска.

Как выяснилось позже (а всплеск в оптическом диапазоне так никто и не увидел) в этом направлении весь оптический свет поглощается газово-пылевыми туманностями.

Третий всплеск грянул 4-го сентября, но он оказался слишком близко к Солнцу и потому недоступен всем телескопам мира.

Четвертый всплеск гамма-телескопа Свифт был зарегистрирован 5 сентября. Теперь навелся Тункинский робот. И снова раньше всех и снова в момент когда всплеск еще излучал в гамма-диапазоне (через 55 секунд после начала всплеска).В этом случае опять не было оптического излучения.

В промежутке мы еще навелись на два всплеска с космического гамма-телескопа Ферми! Но там были очень неточные координаты.

6 сентября еще один всплеск с аппарата Свифт. Тункинский телескоп навелся на 38 секунде после начала всплеска (а полная его длительность была 120 секунд). Четыре шага за 38 секунд — этьо совсем неплохо. Мы увидели как появляется синхронное с гамма оптическое излучение. Вот кривая всплеска прямо с монитора компьютера, построенная роботом:

По вертикальной оси — звездная величина, по горизонтальной — всемирное время. Желтая кривая — это первые 20 минут оптического потока гамма-всплеска GRB100906A (МАСТЕР)Всплеск оказался в оптическом свете очень ярким (13-ая звездная величина в максимуме).

Повторюсь и уточню. Вот таких наблюдений в мире можно посчитать по пальцам, а если учесть, что мы вели измерения с применением поляризационных фильтров — то просто таких наблюдений еще не было.

А теперь посмотрите фильм, на котором запечатленно (как мы думаем) образование черной дыры на другом конце Вселенной:

Видео. Собственное оптическое излучение гамма-всплеска GRB100906A переходящее в послесвечение. Россия. Байкал. Тунка. Телескоп-робот МАСТЕР II

Обозрение "Физические явления на небесах" профессора В.М. Липунова.