20 ноября 2015
"Открылась бездна, звезд полна…"

Среди приоритетных направлений деятельности КФУ особое место занимают информационные и космические технологии. И это неспроста, ведь они - одна из наиболее активно развивающихся областей российской науки. А космическая промышленность РФ находится на одном уровне с военно-промышленным комплексом по объему экспорта услуг.

Поэтому исследованиям космического пространства в Казанском университете придается большое значение. При Институте физики создан Межкафедральный образовательно-научный центр космических исследований и технологий, куда, помимо АОЭ, планетария и метрологического полигона, входят кафедры радиоастрономии и астрономии и космической геодезии, а также НИЛ «Широкоугольного мониторинга быстротекущих процессов на небесной сфере», «Солнечно-земных связей», «Космология», «Рентгеновская астрономия», «Исследование быстропеременных процессов во Вселенной» и «Исследования ближнего космоса».

О работе последней рассказывает ее старший научный сотрудник, директор АОЭ, профессор Института физики Юрий Нефедьев: «Деятельность НИЛ «Исследования ближнего космоса» - проведение исследований мирового уровня по приоритетному направлению Программы повышения конкурентоспособности «Информационные и космические технологии», которое тесно связано с научным направлением «Исследование ближнего и дальнего космоса.

Один из основных векторов наших исследований - изучение солнечной активности, которая проявляется в генерации сильных магнитных полей на Солнце, вариациях солнечной радиации и потоках высокоэнергичных частиц. Все это оказывает большое влияние на Землю и Солнечную систему в целом: на состояние околоземного космического пространства и земной атмосферы, биологические, химические и другие процессы. Сейчас подобные исследования, а также прогнозирование солнечной активности стали особо актуальны в связи с развитием космических технологий, спутниковых коммуникационных систем и освоением космического пространства. Поэтому они находятся в центре целевых национальных и международных научно-исследовательских программ, таких, как международная программа «Жизнь со звездой».

В основе этого проекта лежит задача - развитие методов реалистического моделирования процессов солнечной активности с использованием современных компьютерных систем. Она необходима для понимания фундаментальных физических процессов, лежащих в основе магнитной активности Солнца, их влияния на Землю, а также их прогноза, тем более, что нашими учеными уже накоплен большой материал наблюдений, полученных российскими и зарубежными обсерваториями – как наземными, так и  космическими (КОРОНАС, ИНТЕРБОЛ, SOHO, SDO, ACE, Hinode). Он позволяет установить взаимосвязь солнечной активности с земными явлениями и с космической погодой в целом.

Другое направление исследовательской работы НИЛ «Исследования ближнего космоса» - обнаружение и исследование быстропротекающих явлений неизвестной заранее локализации в ближнем и дальнем космическом пространстве. Оно проводится с помощью «MMT» (Mini-MegaTORTORA) - уникальной системы оптического широкопольного мониторинга небесной сферы с высоким временным разрешением. В процессе этих исследований мы обнаруживаем новые и исследуем уже известные нестационарные космические объекты различной природы и локализации. Важно то, что впервые в мире мы получаем непрерывно обновляющуюся динамическую картину ближнего и дальнего космического пространства с субсекундным временным разрешением.

Очень важно, что в работе НИЛ «Исследования ближнего космоса»  принимают участие приглашенные ученые, чьи исследования космоса получили мировое признание. Это, во-первых, Омар Куртанидзе (индекс Хирша – 35), который участвует во многих международных проектах, сотрудничая с более 40 наземными оптическими и радиообсерваториями (WEBT) и Черенковскими телескопами (Whipple, VERITAS, HESS и MAGIC), а также с космическими обсерваториями COMPTON, RXTE, BEPOSAX, AGILE, SWIFT, GLAST/FERMI и NUSTAR. В этом сотрудничестве принимает участие ряд ведущих мировых научных центров: Boston University, Landessternwarte Heidelberg, Torino Observatory, Turku Observatory, С.-ПбГУ, Крымская астрофизическая обсерватория и др.

Это и Леонид Пилюгин (индекс Хирша – 22) - профессор, член-корреспондент Национальной Академии наук  Украины, завлабораторией физики галактик Главной астрономической обсерватории  НАУ. В этом году он прочитал в КФУ для наших студентов и сотрудников серию лекций по изучению галактик и происходящих в них процессов. В них ученый представил, в частности, результаты исследований, полученные совместно с астрофизиками Астрономического центра Гейдельбергского университета (Германия), Института астрофизики Андалусии (Гранада, Испания), Университета Вирджинии (Шарлоттесвиль, США), Института Нильса Бора (Копенгаген, Дания) и других астрономических научных центров.

Кроме того, Л.Пилюгин – автор метода определения содержания химических элементов в областях ионизованного водорода, основанного на измерениях интенсивности сильных линий в их спектрах. Поскольку используются только сильные линии, надежно измеряющиеся в спектрах и близких, и дальних галактик, то этот метод позволяет определить химический состав почти любой из них. С его помощью уже определен химический состав более 100000 галактик, спектры которых были получены в рамках беспрецедентного по масштабности цифрового обзора Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Система Mini-MegaTORTORA

Это позволило проследить эволюцию содержания кислорода и азота в галактиках разных масс и разного возраста - от эпохи образования Солнца до наших дней. С помощью предложенного Л.Пилюгиным метода было также исследовано распределение химических элементов в дисках 130 близких галактик. В ходе исследования было, в частности, установлено, что максимально достижимое содержание кислорода в галактиках всего лишь в 2 раза выше содержания кислорода в окрестностях Солнца в современную эпоху. Эта величина существенно ниже той, что принималась ранее.

Кстати, Л.Пилюгин – выпускник alma mater. Он обучался в КГУ в 1972-1977 годах. Ученый отмечает, что именно курсы лекций по разным разделам астрофизики, которые читали прекрасные преподаватели (профессора А.Нефедьев, Н.Сахибуллин, М.Лавров и др.), заложили основы его астрофизической подготовки и способствовали выбору направления научных исследований.

Третий ученый мирового уровня - Зиновий Малкин (индекс Хирша – 8), ведущий научный сотрудник Главной астрономической обсерватории РАН, также прочитавший курс лекций для сотрудников и студентов КФУ. Их темой была ICRF3 - новая опорная небесная система координат, основанная на РСДБ-наблюдениях внегалактических радиоисточников. Она должна к концу текущего десятилетия сменить ICRF2, которая в настоящее время является официальной опорной системой координат, рекомендованной МАС еще в 2009 г.

Несмотря на значительное улучшение ICRF2 по сравнению с ICRF (с 1997 г. бывшей официальной системой МАС, сменившей оптическую систему FK5), она имеет существенные недостатки: низкую точность координат большинства радиоисточников (в первую очередь источников программы VCS), неравномерное распределение источников и ошибки координат (из-за недостаточного числа станций в Южном полушарии). Работа над каталогом ICRF3 ведется в направлении решения этих проблем.

Планетарий КФУ

Здесь в первую очередь надо отметить появление 3 новых станций в Южном полушарии: в Австралии, Новой Зеландии и ЮАР, активная работа которых началась в 2010-2012 гг. За прошедшее время уже накоплено много ценного наблюдательного материала для улучшения ICRF в Южном полушарии, например, для улучшения точности координат источников VCS проведено их перенаблюдение. Кроме того, проведены все запланированные 8 сессий наблюдений, предварительная обработка которых показала многократное понижение ошибок координат.

Еще одна важная задача - расширение ICRF на другие длины волн. Предыдущие радиоастрометрические каталоги ICRF и ICRF2 были получены по наблюдениям в диапазонах S/X. Однако многие важные практические приложения, в первую очередь - космическая навигация, нуждаются в точных положениях радиоисточников в диапазонах более коротких волн K, Ka, и отчасти Q. На этих волнах радиоисточники имеют более компактную структуру, но меньшую яркость, что требует применения больших антенн.

Сколько еще непознанного таит в себе эта завораживающая картина...

Кроме создания ICRF3, к концу десятилетия также ожидается высокоточный каталог внегалактических источников в оптическом диапазоне, полученный по результатам работы миссии Gaia. Для их взаимной связи необходимо иметь как можно больше достаточно ярких в радио- и оптическом диапазонах источников. Поэтому ведется программа выбора таких объектов и их активных РСДБ-наблюдений. Важной астрометрической задачей будет также объединение радио- и оптических систем в одно- или многоволновую или же выбор одной из них в качестве новой системы МАС.

Наконец, повышению качества каталога ICRF3 послужит общее увеличение числа наблюдений. Для этого создается сеть РСДБ-станций нового поколения, реализующих усовершенствованную технологию наблюдений VLBI-2010. Но сейчас существует острый дефицит таких станций, поэтому создание новых, в том числе, по разрабатываемому в КФУ проекту, очень важно для развития радиоастрометрии и решения многих других научных задач, где используется метод РСДБ.

В заключение хочу отметить, что наши сотрудники, занимающиеся также исследованиями в области космической астрометрии, селенодезии и радиоастрономии, в текущем году опубликовали около 20 статей в самых престижных рецензируемых международных журналах с общим импакт-фактором более 70».

Астрономическая научная школа всегда была одной из наиболее развитых в Казанском университете. И сегодня она по-прежнему находится на переднем крае науки, помогая человечеству узнать ответы на загадки, которые так любит загадывать Вселенная.

Источник информации: Алексей Леонтьев