Кіріспе

Массачусетс штатындағы астрономиялық обсерватория. Гарвард және Смитсонов астрофизика орталығы (CfA), бұрын Гарвард-Смитсонов астрофизика орталығы деп аталатын, Гарвард колледжі обсерваториясы мен Смитсонов астрофизика обсерваториясы бірлесіп басқаратын астрофизика ғылыми-зерттеу институты. 1973 жылы құрылған және штаб-пәтері АҚШ-тың Массачусетс штатының Кембридж қаласында орналасқан CfA астрономия, астрофизика, Жер және ғарыш ғылымдары, сондай-ақ ғылым білімін тарату саласындағы кең ауқымды зерттеулерді жүргізеді. CfA электромагниттік спектрдегі он бестен астам жер және ғарышқа орналасқан астрономиялық зерттеу обсерваторияларын дамытуға және жұмыс істеуге жетекшілік етеді немесе қатысады, оның ішінде болашақтағы Гигант Магеллан телескопы (GMT) және NASA-ның Ұлы обсерваторияларының бірі – Чандра рентгендік обсерваториясы бар. 850-ден астам ғалым, инженер және техникалық персоналды жұмысқа алып отырған CfA әлемдегі ең ірі астрономиялық зерттеу институттарының бірі болып табылады. Оның жобаларына космология және жоғары энергиялы астрофизика саласындағы Нобель сыйлығына ие болған жаңалықтар, көптеген экзопланеталардың табылуы және қара тесіктің алғашқы суреті кіреді. CfA сонымен қатар жаһандық астрофизика ғылыми-зерттеу қауымдастығында маңызды рөл атқарады: мысалы, CfA-ның Астрофизикалық деректер жүйесі (ADS) астрономия және физика бойыншағы ғылыми еңбектердің жаһандық онлайн дерекқоры ретінде кеңінен қабылданды. Тарихының көп бөлігінде "Гарвард-Смитсонов астрофизика орталығы" деп белгілі болған CfA 2018 жылы Гарвард университеті мен Смитсонов институты арасындағы бірегей серіктестік екенін көрсету үшін қазіргі атауымен қайта аталды. CfA-ның қазіргі директоры (2022 жылдан бері) – Лиза Кьюли, ол Чарльз Р. Алкоктан (2004-2022 жылдар аралығында директор), Ирвин И. Шапиродан (1982-2004 жылдар аралығында директор) және Джордж Б. Филдтен (1973-1982 жылдар аралығында директор) кейін қызметке келді.

CfA тарихы

Гарвард және Смитсонов институтының астрофизика орталығы ресми түрде тәуелсіз құқықтық ұйым емес, Гарвард университеті мен Смитсонов институты арасындағы өзара түсіністік туралы меморандумға сәйкес жұмыс істейтін институционалдық бірлестік. Бұл ынтымақтастық 1973 жылғы 1 шілдеде Гарвард колледжінің обсерваториясы (HCO) мен Смитсонов астрофизикалық обсерваториясының (SAO) байланысты зерттеу қызметін үйлестіру мақсатымен, бір директордің басшылығымен және Массачусетс штатындағы Гарвард кампусының бір ғимарат кешенінде орналастырылды. Сондықтан CfA тарихы – оны құрайтын екі толыққанды тәуелсіз ұйымның тарихы болып табылады. Бірлескен тарихы 300 жылдан астам уақытты қамтитын HCO және SAO, CfA құрылғанға дейін астрономия тарихындағы маңызды оқиғаларға куә болды. Олар туралы қысқаша төменде айтылады.

Смитсониялық астрофизикалық обсерваторияның тарихы

Смитсонийдің үшінші хатшысы Сэмюэл Пирпонт Лэнгли 1890 жылдың 1 наурызында Смитсоний қамалының оңтүстік ауласында (АҚШ Ұлттық алаңында) Смитсоний астрофизикалық обсерваториясын құрды. Астрофизикалық обсерваторияның бастапқы, негізгі мақсаты – "Күннің жылу мөлшері мен сипатын тіркеу" болды. Чарльз Грили Аббот SAO-ның бірінші директоры болып тағайындалды, ал обсерватория күн телескоптарын пайдаланып, күн сайын Күннің оптикалық электромагниттік спектрдің әртүрлі аймақтарындағы қарқындылығын өлшеді. Осы арқылы обсерватория Абботтың Күн тұрақтысына маңызды түзетулер енгізуіне, сондай-ақ Күннің өзгеруін кездейсоқ түрде ашуына мүмкіндік берді. SAO-ның күн обсерваториясы ретіндегі ерте тарихы, 1965 жылы Кримлида Понтес жасаған Смитсонийдің "күн сәулесі" логотипіне шабыт берген болуы мүмкін. 1955 жылы SAO ғылыми бас кеңсесі Вашингтон қаласынан Массачусетс штатындағы Кембриджге, Гарвард колледжінің обсерваториясына (HCO) көшірілді. Бұл, АҚШ Әуе күштерімен бірлесіп, "Космос жолы" жобасы аясында спутниктік бақылау желісін құруға мүмкіндік берді. Келесі жылы НАСА құрылғаннан кейін және ғарыш кеңістігіндегі бәсекелестік кезеңінде SAO орбиталық обсерваториялар мен үлкен жер үсті телескоптарын, зертханалық және теориялық астрофизиканы, сондай-ақ астрофизикалық мәселелерді шешу үшін компьютерлерді қолдануды дамытуға басты күш салды.

Гарвард колледжінің обсерваториясының тарихы

1835 жылы Галлей кометасының қайтып оралуынан кейін астрономияға деген қоғамдық қызығушылықтың жаңадан оянуына байланысты, Гарвард колледжінің обсерваториясы 1839 жылы құрылды. Гарвард корпорациясы Уильям Кранч Бондты «Университеттің астрономиялық бақылаушысы» лауазымына тағайындады. Обсерваторияның алғашқы төрт жылы Гарвард ауласының жанындағы Дана Палмер үйінде (Бонд сонда тұрды) орналасқан, ол үш кішкентай телескоптан және астрономиялық сағаттан тұрды. Осы кезеңде обсерватория деректерді талдау үшін жаппай өндіріс әдістерін қолданды. Осы уақыт ішінде HCO астрономия тарихындағы маңызды жаңалықтарға қол жеткізді, олар Пикерингтің астрономиялық деректерді өңдеу үшін жалдаған білікті жұмысшылар – «компьютерлер» (әйелдер) арқылы жүзеге асырылды. Бұл «компьютерлер» қатарында Уильямина Флеминг, Энни Джамп Каннон, Генриетта Свон Ливитт, Флоренс Кушман және Антония Мори болды, олардың барлығы бүгінде ғылым тарихындағы маңызды тұлғалар ретінде танылады. Мысалы, Генриетта Свон Ливитт классикалық Цефеидтердің период-жарықтық қатынасын ашты, бұл галактикаларға дейінгі қашықтықты өлшеуге мүмкіндік берген алғашқы маңызды «стандартты шам» болды. Қазір «Ливитт заңы» деп аталатын бұл жаңалық астрономия тарихындағы ең маңызды жаңалықтардың бірі саналады. Эдвин Хаббл сияқты астрономдар кейіннен Ливитт заңын пайдаланып, Әлемнің кеңейіп жатқанын анықтады, бұл Ұлы жарылыс теориясының негізгі дәлелі болды. Пикеринг 1921 жылы зейнетке шыққаннан кейін HCO директоры Харлоу Шэплиге (1920 жылғы «Ұлы пікірталасқа» белсенді қатысушы) жүктелді. Обсерваторияның осы кезеңі Сесилия Пэйн Гапочкиннің жұмысымен танымал болды, ол Рэдклифф колледжінен астрономия ғылымдарының докторы дәрежесін алған алғашқы әйел болды (обсерваториядан жақын жерде). Пэйн Гапочкиннің 1925 жылғы диссертациясында жұлдыздардың негізінен сутегі мен гелийден тұратыны көрсетілді, бұл идея сол кезде абсурдты саналды. Шэплинің қызметі мен CfA құрылуы арасында обсерваторияны Дональд Х. Мензель, содан кейін Лео Голдберг басқарды, екеуі де күн және жұлдыздық астрофизика саласында кеңінен танылған бағдарламаларды жүргізді. Мензель Смитсониялық астрофизикалық обсерваторияны Кембриджге көшіруге және HCO-мен тығыз ынтымақтастық орнатуға ықпал етті.

Астрофизика орталығы (CfA) ретінде бірлескен тарих

Астрофизика орталығының құрылуына негіз болған ынтымақтастық 1955 жылы SAO-ның Кембриджге көшуімен басталды. Фред Уиппл, бұл кезде Гарвард астрономия кафедрасының төрағасы (1931 жылдан бері HCO құрамында), осы жаңа кезеңнің басында SAO-ның жаңа директоры болып тағайындалды; бұл HCO және SAO арасындағы біріктірілген басшылық үлгісінің алғашқы сынағы еді. Келесі 18 жыл бойы екі тәуелсіз мекеме бірте-бірте жақындасып, тиімді (бірақ ресми емес) түрде бір үлкен зерттеу орталығы ретінде жұмыс істеді. Осы бірлескен қарым-қатынас 1973 жылдың 1 шілдесінде жаңа Гарвард-Смитсонов астрофизика орталығы ретінде ресми түрде бекітілді. Бұл орталықтың алғашқы директоры болып, бұрын Берклимен байланысы бар Джордж Б. Филд тағайындалды. Сол жылы жаңа астрономиялық журнал – CfA Preprint Series құрылды, ал Skylab бортындағы CfA/SAO құралы Күндегі короналық тесіктерді ашты. CfA-ның құрылуымен бірге рентген астрономиясының жаңа, маңызды саласы пайда болды, оның алғашқы жылдарында CfA ғалымдары басымдық танытты. "Рентген астрономиясының әкесі" саналатын Риккардо Джаккони 1973 жылы зерттеу тобының көп бөлігін (бұрын American Sciences and Engineering-те) SAO-ға көшіріп, жаңа CfA құрамында Жоғары Энергиялық Астрофизика бөлімін құрды. Бұл топ кейіннен 1976 жылы Эйнштейн обсерваториясын (алғашқы рентгендік телескоп) іске қосты және Чандра рентгендік обсерваториясы болатын құрылымның ұсыныстарын және дамуын жетекшілік етті. НАСА-ның Ұлы обсерваторияларының екіншісі және тарихындағы ең қуатты рентгендік телескоп саналатын Чандра, бүгінде CfA-ның Чандра рентгендік орталығының құрамында жұмыс істеуде. Джаккони кейіннен 2002 жылы рентген астрономиясындағы негізгі еңбектері үшін физика бойынша Нобель сыйлығын жеңіп алды. Эйнштейн обсерваториясының іске қосылғаннан кейін көп ұзамай CfA-ның Стивен Вайнберг электроәлсіз біріктіру жөніндегі жұмысы үшін 1979 жылы физика бойынша Нобель сыйлығын алды. Келесі онжылдық CfA Қызыл Ауытқу Зерттеуінің (Ғаламның кең ауқымды құрылымын картаға түсіруге жасалған алғашқы әрекет) басталуын және шығып бара жатқан CfA директоры Джордж Филд төрағалық еткен, аса ықпалды Астрономия және Астрофизика онжылдық зерттеуінің ("Field Report") жарық көргенін куә болды. 1982 жылы оның орнына Ирвин Шапиро келді, ол директорлық қызметінің кезеңінде (1982-2004) CfA-ның әлемдегі бақылау мүмкіндіктерін кеңейтті, оның ішінде жаңадан аталған Фред Лоуренс Уиппл обсерваториясы, ғарыш шаттлының бортындағы Инфрақызыл телескоп (IRT), 6,5 метрлік Көп Айналы Телескоп (MMT), SOHO спутнигі және 1999 жылы Чандраның іске қосылуына бақылау жасады. Осы кезеңде CfA жетекшілік еткен жаңалықтарға 1987A жұлдыздық жарылысы, "CfA2 Ұлы қабырғасы" (сол кездегі Ғаламдағы ең үлкен белгілі үйлесімді құрылым), супермассивті қара тесіктердің болуына ең сенімді дәлелдер және экзопланетаның табылуы жатады. 1980-ші жылдары CfA компьютерлік ғылым мен Интернет тарихында ерекше рөл атқарды: 1986 жылы SAO SAOImage-ті, әлемдегі алғашқы X11 негізделген қосымшалардың бірін, жалпы қолжетімділікке ұсынды (оның мұрагері DS9 бүгінде әлемде ең көп қолданылатын астрономиялық FITS бейне қараушысы болып табылады). Осы кезеңде CfA ғалымдары мен бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілер әлемдегі алғашқы онлайн ғылыми-зерттеу деректер базасының бірі – Астрофизикалық деректер жүйесіне (ADS) жұмыс істей бастады.

CfA-дағы зерттеулер

Чарльз Алкок, массивті компактты гало объектілеріне қатысты көптеген маңызды жұмыстарымен танымал, 2004 жылы CfA-ның үшінші директоры болып тағайындалды. Бүгінде Алкок әлемдегі ең ірі және ең өнімді астрономиялық институттардың біріне жетекшілік етеді. CfA Фред Лоуренс Уиппл обсерваториясының, Субмиллиметрлік Массивтің, MMT обсерваториясының, Оңтүстік полюс телескопының, VERITAS және басқа да көптеген кішірек жердегі телескоптардың жұмысында жетекші немесе маңызды серіктес болып табылады. CfA-ның 2019–2024 жылдарға арналған Стратегиялық жоспарында орталық үшін басты басымдық ретінде Гигант Магеллан телескобын салу көзделген. Чандра рентгендік обсерваториясымен бірге, CfA ғарыштағы көптеген бақылау құрылымдарында орталық рөл атқарады, оның ішінде жақында ұшырылған Паркер Күн зерттеушісі, Кеплер ғарыш телескобы, Күн динамикасы обсерваториясы (SDO) және Хинод. CfA, Смитсонов астрофизикалық обсерваториясы арқылы, NASA-ның 2020 жылғы Астрономия және Астрофизика онжылдығының зерттеуі ("Astro2020") аясында тапсырылған үлкен миссиялық концепциялық зерттеуді қаржыландыратын Lynx рентгендік обсерваториясында маңызды рөл атқарды. Lynx ұшырылса, ол бүгінге дейін салынған ең қуатты рентгендік обсерватория болады және Чандраның мүмкіндіктерін едәуір арттыруға мүмкіндік береді. SAO – Event Horizon Telescope Board-тың 13 мүдделі институтының бірі, ал CfA өзінің Array Operations Center-інде өткізеді. 2019 жылы жоба қара тесіктің алғашқы тікелей суретін ашты. Бұл нәтиже кеңінен байқау астрономиясының ғана емес, теориялық астрофизикамен байланысының да үлкен жетістігі деп есептеледі. Астрофизиканың байқау және теориялық салаларын біріктіру CfA құрылғаннан бері маңызды мәселе болып табылады. 2018 жылы CfA өзінің ресми атауын "Астрофизика орталығы | Гарвард & Смитсонов институты" деп өзгертіп, Гарвард университеті мен Смитсонов институты арасындағы бірегей серіктестік ретіндегі ерекше статусын көрсетуге тырысты. Бүгінде CfA қаржыландырудың шамамен 70% -ын NASA-дан, 22% -ын Смитсонов институтының федералдық қаражатынан және 4% -ын Ұлттық ғылым қорынан алады. Қалған 4% АҚШ Энергетика министрлігі, Анненберг қоры және басқа да сыйлықтар мен қорлардан түседі.