Моя жизнь в астрономии
Шрифт:
И тут произошел досадный конфуз. В МГУ было два типа розеток: на 127 и на 220 вольт. Они отличались конфигурацией контактных щелей, поэтому, если использовать стандартные в МГУ электрические вилки, перепутать розетки невозможно. Но мы, как настоящие радиолюбители, естественно, не пользовались стандартными электрическими вилками, а включали наши электронные инструменты, напрямую втыкая концы силовых проводов в контактные щели розетки. И вот мы на сцене ГАИШ. Я – с электрогитарой, Витя – с электрофоном. Раздаются аплодисменты сидящих в зале наших учителей, которые с нетерпением ждут электронной музыки (это был 1961 год, и тогда электронная музыка была уникальным явлением в нашей жизни). Мы включаем нашу аппаратуру, которая рассчитана на питание напряжением в 127 вольт, в розетку, соответствующую 220 вольтам (от волнения мы перепутали розетки). Естественно, аппаратура перегорает и наше выступление позорным образом проваливается. В зале раздается гомерический смех и новые продолжительные аплодисменты наших учителей, которых все это сильно позабавило. Такого острого чувства стыда я, пожалуй, никогда в жизни не испытывал. Мы с Витей что-то пролепетали в порядке извинения и быстро ретировались. Потом наши учителя нас успокаивали – говорили, что они от того, что произошло, получили гораздо большее удовольствие, чем если бы мы выступили успешно. Но это нас мало утешало. Мы приняли решительные меры по усилению надежности нашей аппаратуры и весной на праздновании Первомая выступили
Я предложил Вите, одному из ведущих исследователей ядер активных галактик, использовать мой «красный» клиновидный интерференционный фильтр для наблюдений ядер сейфертовских галактик в частотах континуума и эмиссионных линий. Мы начали эту программу наблюдений летом 1970 года на телескопе ЗТЭ (зеркальный телескоп имени Энгельгардта) с зеркалом диаметром 1,25 метра. Использовалась стандартная методика дифференциальных фотометрических наблюдений с привязкой к звездам сравнения. Это давало нам возможность выразить интенсивность эмиссии H? в абсолютных энергетических единицах, причем с весьма высокой точностью, раз в десять лучшей, чем при обычных спектральных фотографических наблюдениях (в те годы еще не было ПЗС-матриц и спектры астрономических объектов получались в основном фотографическим методом). Принципиально важно то, что мы в наших наблюдениях могли независимо следить за изменениями интенсивности линии H? и континуума. При классических спектральных наблюдениях обычно получают лишь эквивалентную ширину линии, то есть интенсивность линии, выраженную в долях интенсивности соседнего континуума, что не позволяет независимо изучать переменность линии и континуума.
Первые же ночи наблюдений показали, что интенсивность линии H? переменна на временах в несколько суток для всех исследуемых ядер выбранных нами сейфертовских галактик NGC4151, 3516, 1068. Причем амплитуда этой переменности значительно превосходит ошибки наблюдений. Дальнейшие наблюдения обнаружили следующую закономерность: хотя и континуум, и линия H? меняются хаотически, между этими изменениями существует корреляция. Изменения интенсивности линии повторяют изменения интенсивности континуума, но с запаздыванием на время, величина которого для разных галактик составляет от десяти до тридцати суток. Мы сразу сообразили, что это время запаздывания ?t представляет собой время пролета жестких ионизирующих квантов от центрального компактного объекта (по современным данным – это сверхмассивная черная дыра) до газовых облаков, излучающих в частотах линии H?.
Все эти результаты, по мере накопления наблюдательных данных, мы с Витей Лютым опубликовали в 1970–1973 годах в двух изданиях: в советском «Астрономическом циркуляре» и в международном журнале Astrophysical Letters. В течение десяти лет не было никакой реакции международной астрономической общественности на эти наши статьи. Мы также доложили наши результаты на научном семинаре И. С. Шкловского. Иосиф Самуилович положительно оценил нашу работу. Однако большинство сотрудников ГАИШ отнеслись к нашим результатам с большим сомнением. Казалось невероятным, что объем газа в центре галактики размером в парсеки может менять интенсивность излучения на столь коротких временах, порядка нескольких суток. Ведь один парсек равен 3,26 светового года, и изменения в разных частях столь большого объема газа должны усредняться. Никакой быстрой переменности линий излучения быть не должно. Поэтому, хотя французские астрономы Андрийя и Суфрен в 1969 году обнаружили переменность линий в ядре галактики NGC3516 на временах в десятки лет, трудно было поверить в то, что линии в ядрах галактик могут меняться на временах порядка нескольких суток.
Но мы были уверены в наших результатах, поскольку точность наших наблюдений была высока. И, несмотря на этот «заговор молчания», мы продолжали накапливать наблюдательный материал по быстрой переменности линий в спектрах ядер сейфертовских галактик. И только когда в астрономии стали применяться панорамные, координатно-чувствительные фотоэлектрические приемники излучения, наши результаты по быстрой переменности линий в спектрах ядер сейфертовских галактик были подтверждены. И что нас особенно порадовало, был подтвержден открытый нами эффект запаздывания переменности линий относительно переменности континуума. Этот эффект лег в основу метода определения масс сверхмассивных черных дыр методом эхокартирования. Суть этого метода состоит в том, что, зная время пролета ионизующих квантов ?t от центрального компактного объекта до газовых облаков, окружающих его, мы, путем умножения ?t на скорость света, можем оценить расстояние от центральной черной дыры до газовых облаков – «пробных тел», двигающихся в гравитационном поле черной дыры: r ? c • ?t. По ширине эмиссионных линий оцениваются характерные скорости v газовых облаков, поскольку линии уширены из-за действия эффекта Доплера. Зная скорости газовых облаков v и их характерное расстояние r до центральной черной дыры, можно найти массу черной дыры:
где G – универсальная гравитационная постоянная. В настоящее время метод эхокартирования является одним из самых надежных методов определения масс сверхмассивных черных дыр в ядрах большинства удаленных галактик, для которых разрешающей способности телескопа недостаточно, чтобы непосредственно увидеть пробные тела (звезды, газовые диски, газовые облака), двигающиеся в гравитационном поле центральной черной дыры. Этим методом измерены массы более сотни сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. Приятно сознавать, что в основе этих результатов лежит открытый нами с В. М. Лютым в 1970 году эффект запаздывания переменности линий относительно переменности континуума в спектрах активных ядер галактик. На эти наши работы имеется много ссылок в мировой научной литературе. Программа поиска эффекта запаздывания в ядрах галактик была включена в программу наблюдений космического телескопа «Хаббл». С помощью наземных оптических телескопов ведется многолетняя международная программа координированных спектральных и фотометрических наблюдений активных ядер галактик, нацеленная на поиск эффектов запаздывания. От ГАИШ в этой программе активно участвует профессор Н. Г. Бочкарев.
Илл. 15. Крымская станция ГАИШ, башня 125-сантиметрового рефлектора ЗТЭ
Как астроном-наблюдатель, хочу рассказать о той атмосфере творчества и вдохновенного труда, которая царила на Крымской станции ГАИШ МГУ – нашей главной наблюдательной
До 13 часов дня на территории станции запрещено шуметь и громко разговаривать, поскольку астрономы-наблюдатели до этого времени отдыхают. Между 13 и 14 часами мы обычно шли завтракать (обедать) в столовую Крымской астрофизической обсерватории АН СССР, расположенной по соседству с нашей станцией. При этом в столовой можно было услышать такой странный, на первый взгляд, разговор между наблюдателями: «Ты повесился?» «Нет еще, я буду вешаться ближе к вечеру». В переводе на нормальный язык этот сленг означает: «Ты прикрепил (повесил) свой прибор к телескопу?» «Нет еще, я это сделаю ближе к вечеру». Или вот еще один забавный диалог: «Ну, как вчера небцо?» «Безнадега. Только под утро удалось порубиться». Это означает: «Было ли вчера ночью ясное небо?» «Нет. Почти всю ночь небо было затянуто облаками. Только под утро облака разошлись, и мне удалось интенсивно понаблюдать перед самым рассветом». После посещения столовой мы, по пути на станцию ГАИШ, обычно заходили в главное здание КрАО, встречались и общались с нашими друзьями и коллегами из КрАО, а также посещали библиотеку КрАО, в которой часто выставлялись новейшие публикации по астрономии. Мы также посещали научные семинары КрАО, например семинар по физике звезд, руководимый выдающимся астрономом и прекрасным человеком Роальдом Евгеньевичем Гершбергом. Когда в КрАО организовывались всесоюзные или международные научные конференции, мы также старались их посещать. Все это помогало нам быть в курсе новейших достижений в области астрономии.
К наблюдениям мы начинали готовиться примерно за час до наступления темноты, а перед этим иногда нам удавалось часок поспать, чтобы бодрее себя чувствовать во время ночных наблюдений. На каждом телескопе существует расписание для наблюдателей, которое неукоснительно выполняется: каждому наблюдателю выделяются определенные ночи для наблюдений на данном телескопе. Наблюдатель должен установить (повесить) свой прибор на телескоп и каждую ясную ночь проводить наблюдения своих объектов. При этом необходимо использовать каждую ясную ночь. Пропустить ясную ночь без уважительной причины считается верхом позора. При наблюдениях время бежит незаметно, поскольку внимание наблюдателя сосредоточено на выполнении ответственных операций: наведении телескопа на исследуемый объект и звезды сравнения, переключении светофильтров, регулировке рабочей длины волны клиновидного интерференционного фильтра (в моей наблюдательной программе), регистрации показаний измерительных приборов и фиксации моментов времени наблюдений. Только к концу наблюдательной ночи, когда начинает значительно возрастать отсчет сигнала от фона неба, чувствуется некоторая усталость. Обычно в этот момент, несмотря на то что рассвет еще не наступил, наблюдения прекращаются, наблюдатель выключает часовое ведение телескопа, отключает свой прибор от сети, закрывает купол и отправляется спать. Однако часто мы не ложились спать до восхода Солнца. Уж очень красиво и величественно выглядит появление этого дневного светила из-под горизонта! Возможность любоваться восходом Солнца была для нас наградой за труд во время наблюдательной ночи. Впрочем, не всем молодым астрономам нравились ночные наблюдения. Одна студентка-практикантка из Казанского университета по имени Альфия после нескольких ночей наблюдений заявила, что она будет заниматься исследованием Солнца, а не звезд, чтобы иметь возможность проводить свои наблюдения днем, а ночью спокойно отдыхать. Когда через несколько лет я снова встретил ее в КрАО и спросил, довольна ли она своей работой в области солнечных исследований, она ответила, что нет, не довольна. Оказывается, чтобы наблюдать Солнце, нужно очень рано вставать, чтобы проводить наблюдения в ранние утренние часы, когда земная атмосфера еще не успела прогреться солнечными лучами и потому в ней нет значительных турбулентных движений, приводящих к искажению изображения Солнца. Но в ранние утренние часы так сладко спится! Поэтому вставать очень рано утром гораздо мучительнее, чем наблюдать целую ночь. Такова специфика нашего астрономического труда.
Илл. 16. На Крымской станции ГАИШ. 1980 г. Слева направо: В. А. Липовецкий, В. Л. Афанасьев, М. А. Аракелян, А. М. Черепащук, А. К. Кривошеин
Сейчас в связи с возможностью применения ПЗС-приемников излучения, компьютеров и систем дистанционного управления телескопами процесс астрономических наблюдений значительно облегчился. Но при этом астроному при исследовании звезд и галактик все равно приходится не спать по ночам.
Как уже было сказано выше, главный принцип астронома-наблюдателя – это использовать каждую ясную ночь. Особенно важно соблюдать этот принцип нам – исследователям затменных переменных звезд. Затменные минимумы на кривой блеска сравнительно узкие, а орбитальный период затменной двойной системы в подавляющем большинстве случаев не кратен суткам. Поэтому моменты затменных минимумов (наблюдения которых наиболее интересны) приходятся то на ночное время, то на дневное. И если вам не повезло с погодой при попытке наблюдать затменный минимум в данную ночь, то следующую ночь, когда реализуется затменный минимум, приходится ждать довольно долго. Однажды мне повезло: была ясная погода, и затменный минимум моей тесной двойной системы приходился как раз на середину ночи. И надо же было случиться тому, что как раз в начале этой наблюдательной ночи на моем телескопе АЗТ-14 вышел из строя кварцевый генератор, который синхронизирует электродвигатель часового ведения телескопа. В результате синхронный электродвигатель стал сильно греться и появилась угроза его выхода из строя. А терять эту наблюдательную ночь мне было никак нельзя. И я придумал простое решение возникшей проблемы: налил воды в ведро и мокрую тряпку положил на горячий электродвигатель. Через некоторое время тряпка высыхала, я ее снова смачивал в воде и снова клал на электродвигатель.
В итоге мне удалось успешно провести наблюдения в эту ночь, и я, уставший, но довольный, отправился отдыхать. Утром меня разбудил разгневанный главный механик станции Михаил Константинович Коленцев и объявил, что я испортил электродвигатель часового ведения телескопа: вода от влажной тряпки попала на обмотку статора двигателя, изоляция испортилась и электродвигатель перестал функционировать. Я пришел в ужас: завтра на Крымскую станцию ГАИШ должен приехать мой шеф, профессор Д. Я. Мартынов, и он планировал проводить свои наблюдения как раз на телескопе АЗТ-14, часовой механизм которого был испорчен по моей вине! Но Михаил Константинович, после того как он меня обматерил, сразу же помог исправить мою ошибку. Он посоветовал мне пойти в КрАО к Павлу Федоровичу Чугайнову, у которого было несколько старых электронных самописцев, вышедших из строя. В каждом из них имеется синхронный электродвигатель. И если Павел Федорович извлечет из самописца такой двигатель для меня, то Михаил Константинович готов быстро приспособить двигатель к моему телескопу. Так и произошло: Павел Федорович снабдил меня синхронным электродвигателем, а Михаил Константинович установил его на телескопе, и к вечеру телескоп был готов для наблюдений. На следующий день на личном автомобиле приехал Дмитрий Яковлевич со своей супругой Таисией Диомидовной. Он был в радостном и приподнятом настроении от сознания того, что ему удалось на своем автомобиле, а не на поезде добраться из Москвы до Крымской станции ГАИШ. И как я был рад от сознания того, что благодаря помощи М. К. Коленцева и П. Ф. Чугайнова я своей оплошностью не испортил настроения моему дорогому шефу!