УДК 52
ББК 22.6
М73
М73 Многоканальная астрономия / Ред.-сост. А. М. Черепащук. — Эл. изд. — 1 файл pdf :
546 с. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe
Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-228-1
Прогресс в области астрономических исследований тесно связан с развитием новых методов
наблюдений небесных тел.
В первой части книги изложены методы исследования Вселенной в различных каналах: электромагнитном
(от радио до гамма диапазона), нейтринном, канале космических лучей, гравитационно-волновом
канале. Во второй — кратко описаны новейшие достижения астрономии и астрофизики,
которых удалось достичь, благодаря всеволновому и многоканальному характеру современной
астрономии.
Книга представляет собой совместный труд более двадцати ведущих ученых, работающих в различных
областях астрономии и астрофизики.
Насколько нам известно, это первая книга в нашей стране о современной многоканальной
астрономии и её методах и, по-видимому одна из первых в мире. Отличное дополнение к популярной
книге «Астрономия: век ХХ».
УДК 52
ББК 22.6
Электронное издание на основе печатного издания: Многоканальная астрономия / Ред.-сост. А. М. Черепащук.
— Москва : ДМК Пресс, 2022. — 528 с. : ил. — ISBN 978-5-89818-128-4. — Текст : непосредственный.
На 1-й стороне обложки — Запущенная в 2019 году орбитальная обсерватория «Спектр-РГ»,
Туманность «Кошачий глаз» — телескоп им. Хаббла (NASA), Монтаж — ИКИ/МРЕ/НПО им. Г. А. Лавочкина
На 4-й стороне обложки — Космический телескоп имени Джеймса Уэбба — орбитальная инфракрасная обсерватория,
которая заменит космический телескоп «Хаббл» (NASA).
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.
ISBN 978-5-89818-228-1
© Состав, оформление. Век 2, 2019
© Переиздание. ДМК Пресс, 2022
Стр.5
Оглавление
Предисловие редактора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Оптический диапазон (А. А. Белинский, С. А. Потанин) . . . . . . . . . . . . .9
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
История оптического телескопостроения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Приемники оптического излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Методы исследования в оптическом диапазоне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Методы наземных наблюдений в оптическом диапазоне
с высоким угловым разрешением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Современные крупные оптические телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Обзорные телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Роботизированные телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Проекты наземных оптических телескопов, вводимых в строй
в ближайшем будущем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Космические оптические телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Инфракрасная астрономия (А. М. Татарников) . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Поддиапазоны инфракрасного диапазона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Инфракрасное излучение и атмосфера Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Инфракрасные фотометрические системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Приёмники инфракрасного излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Инфракрасные приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Инфракрасные телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Космические инфракрасные телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
Объекты исследования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Радиодиапазон (Ю. Ю. Ковалев) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Что такое радиодиапазон электромагнитного спектра? . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Радиотелескопы с заполненной апертурой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
Радиотелескопы с незаполненной апертурой:
радиоинтерферометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Приемники радиоизлучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
Помехи и борьба с ними . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Будущее радиоастрономии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
523
Стр.524
Ультрафиолетовый диапазон (Б. М. Шустов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Что такое «ультрафиолетовая астрономия» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
Почему так важны астрофизические наблюдения в УФ . . . . . . . . . . . . . . . .84
Достижения УФ-астрономии и перспективные задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
О развитии, состоянии и перспективах
методов УФ-наблюдений в астрофизике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
Рентгеновская астрономия (А. А. Лутовинов, М. Н. Павлинский) . . . . . . 99
Первые наблюдения неба в рентгеновских лучах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Начало эры спутниковых измерений в рентгеновских лучах . . . . . . . . . . . . 102
Рентгеновские телескопы косого падения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Рентгеновские телескопы с кодирующей апертурой . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Новые шаги рентгеновской астрономии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Гамма-астрономия (К. А. Постнов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Рождение гамма-фотонов высоких энергий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Гамма-спектроскопия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Распространение гамма-фотонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Гамма-телескопы и детекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
НЕЙТРИННЫЙ КАНАЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Источники и регистрация нейтрино (С. В. Троицкий) . . . . . . . . . . . . 135
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Нейтрино как частица . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Солнечные нейтрино и радиохимический метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Нейтрино от сверхновых и детекторы на жидких сцинтилляторах . . . . . . . . 150
Астрофизические нейтрино высоких энергий
и водные черенковские детекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Будущее нейтринной астрофизики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Литература для дополнительного чтения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Странники Вселенной (М. И. Панасюк) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Атмосферные ливни космических частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Поймать космические лучи за пределами атмосферы . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Галактические частицы и их ускорители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Самые энергичные частицы во Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Многолетние поиски эффекта ГЗК-обрезания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Энергетический спектр КЛПВЭ – известен? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
524
Стр.525
Массовый состав КЛПВЭ — известен? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Где источники КЛПВЭ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
В космос за новыми знаниями о космических лучах . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Открытие гравитационных волн (С. П. Вятчанин) . . . . . . . . . . . . . . 205
Что такое гравитационные волны? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Гравитационные антенны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Величина измеряемых смещений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Фотонный дробовой шум и шумы светового давления . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Тепловые шумы поверхности зеркал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Шумы подвеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Сейсмические и ньютоновские шумы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Стандартный квантовый предел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Природа источников гравитационных волн (К. А. Постнов) . . . . . . . 221
Отличие гравитационных волн от электромагнитных . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Лазерные интерферометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Гравитационные сигналы – «космические сирены» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Слияние двойных черных дыр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Первое слияние двойных нейтронных звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Наблюдения «золотой» килоновой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Другие астрофизические источники гравитационных волн . . . . . . . . . . . . . . 234
Космологические гравитационные волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Локализация источника гравитационных волн (В. М. Липунов) . . . . . 239
Машина сценариев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Наблюдения гравитационно-волнового события GW 150914 . . . . . . . . . . . . . . 244
Почему первым открыто слияние черных дыр? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Почему массы черных дыр оказались много больше, чем ожидалось? . . . . . . 250
Нобелевская премия без наших соотечественников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Обнаружение килоновой в галактике NGC4993 —
первая локализация источника ГВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
История нейтронных звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Темп слияний нейтронных звезд в местной Вселенной. . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Будущее . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Ограничения на физические теории,
следующие из открытия ГВ (С. О. Алексеев) . . . . . . . . . . . . . . . 265
525
Стр.526
Гравитационные сигналы Вселенной (В. Н. Руденко) . . . . . . . . . . . . 277
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Текущая фаза ГВ эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Ступени модернизации детекторов ЛИГО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Европейский проект «Телескоп Эйнштейна» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Космический детектор eLISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Гравитационная интроскопия Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
АСТРОНОМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Исследования планет (М. Я. Маров) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Планеты Солнечной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Планеты земной группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Планеты-гиганты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Спутники и кольца планет-гигантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Малые тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
Экзопланеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Вместо заключения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Солнце – этапы познания (В. Н. Обридко) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Основные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
Становление физических исследований Солнца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Новая эпоха. Взгляд вглубь и наружу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Итак, что дальше? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
Звезды и звездные населения (А. С. Расторгуев, А. К. Дамбис, Н. Н. Самусь) 375
Звезды и созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Астрометрические, фотометрические и спектральные наблюдения звезд . . . . . 377
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела,
классификация звезд и звездная эволюция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Химический состав звезд и особенности звездных населений . . . . . . . . . . . . 384
Так ли «просты» шаровые скопления? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
Пульсирующие переменные звезды как «стандартные свечи» . . . . . . . . . . . . 391
Какие еще бывают переменные звезды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
Сверхновые звезды и гамма-всплески (С. И. Блинников, Д. Ю. Цветков) . 399
Сверхновые — наблюдения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
Физика сверхновых . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
Литература для дальнейшего чтения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
526
Авторский коллектив
Стр.527
(. . , . . ) . . . . . . . . . . . . 425
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
: GALEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
: COS/HST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
. . . . . . . . . . . . . . . 445
. . . . . . . . . . . 448
2
(. . ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
- . . . . . . . . . . . . . 466
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
(. . , . . ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
. . . . . . . . . . . . . . . 491
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
(. . ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
Стр.528