Кіріспе

Чилидегі үкіметаралық ұйым және обсерватория

Еуропалық оңтүстік жарты шардағы астрономиялық зерттеулер ұйымы, көбінесе Еуропалық оңтүстік обсерваториясы (ESO) деп аталады, жердегі астрономия үшін 16 мүше мемлекеттерден құралған үкіметаралық зерттеу ұйымы болып табылады. 1962 жылы құрылған ESO астрономдарға заманауи зерттеу құралдарын және оңтүстік аспанға қол жеткізу мүмкіндігін ұсынып келеді. Ұйымда 750-ден астам қызметкер жұмыс істейді және мүше мемлекеттерден жыл сайын шамамен 162 миллион еуро көлемінде қаржы түседі. Оның обсерваториялары Чилидің солтүстігінде орналасқан. ESO ең ірі және технологиялық тұрғыдан дамыған телескоптарды салған және пайдаланған. Оларға белсенді оптиканы қолданудың алғашқы үлгілерінің бірі болған 3,6 метрлік «Жаңа технологиялық телескоп» және төрт жеке 8,2 метрлік телескоптан және төрт кішігірім қосалқы телескоптан тұратын «Өте үлкен телескоп» (VLT) кіреді. Атакама үлкен миллиметрлік массиві ғаламды миллиметрлік және субмиллиметрлік толқын ұзындығы диапазондарында бақылайды және бүгінгі күнге дейін әлемдегі ең ірі жердегі астрономиялық жоба болып табылады. Ол 2013 жылдың наурыз айында Еуропа (ESO атынан), Солтүстік Америка, Шығыс Азия және Чили арасындағы халықаралық ынтымақтастық нәтижесінде аяқталды. Қазіргі уақытта «Өте үлкен телескоп» салынып жатыр. Ол 39,3 метр диаметрлі сегменттелген айнаны пайдаланады және осы онжылдықтың соңында пайдалануға берілген кезде әлемдегі ең үлкен оптикалық шағылыстыратын телескопқа айналады. Оның жарық жинау қабілеті басқа жұлдыздар маңындағы планеталарды, ғаламдағы алғашқы нысандарды, аса массивті қара тесіктерді, сондай-ақ ғаламды басып алатын қара материя мен қара энергияның табиғатын және таралуын егжей-тегжейлі зерттеуге мүмкіндік береді. ESO-ның бақылау құралдары астрономиялық жаңалықтар жасап, бірнеше астрономиялық каталогтарды жасады. Оның нәтижелері ең алыстағы гамма-сәулелердің жарлымын және Құс жолы галактикасының ортасындағы қара тесіктің бар екендігін көрсетті. 2004 жылы VLT ғалымдарға 173 жарық жылы қашықтықтағы қоңыр ергежейлі айналып жүрген Күннен тыс планетаның (2M1207b) алғашқы суретін түсіруге мүмкіндік берді. Ескі ESO 3,6 метрлік телескопына орнатылған жоғары дәлдікті радиалды жылдамдық планета іздеу құралы (HARPS) Күн жүйесінен тыс жердегі ең кішкентай планеталардың бірі – Глизе 581c-ті қоса алғанда, Күннен тыс планеталарды табуға әкелді.

Тарих

Еуропалық астрономдар ортақ үлкен обсерватория құру идеясын 1953 жылдың көктемінде Нидерландтағы Лейден обсерваториясында Вальтер Бааде және Ян Оорт ұсынды. Осы идеяны Оорт одан әрі дамытты, сол жылдың 21 маусымында Лейденде астрономдар тобын жинап, оны қарастырды. Содан кейін мәселе Нидерландтағы Гронинген конференциясында талқыланды. 1954 жылдың 26 қаңтарында алты еуропалық елдің астрономдары ESO декларациясына қол қойып, Оңтүстік жарты шарда бірлескен еуропалық обсерватория құру ниеттерін білдірді. Ол кезде 2 метр немесе одан жоғары апертурасы бар барлық рефлекторлық телескоптар Солтүстік жарты шарда орналасқан. Обсерваторияны Оңтүстік жарты шарда салу шешімі Оңтүстік аспанды бақылау қажеттілігінен туындады, себебі кейбір зерттеу нысандары (мысалы, Күн жүйесінің орталық бөліктері және Магеллан бұлттары) тек Оңтүстік жарты шардан ғана көрінетін. Бас директор: Отто Хекман 1962–1969, Адриан Блау 1970–1974, Лодевик Волтжер 1975–1987, Гарри ван дер Лаан 1988–1992, Риккардо Джакони 1993–1999, Кэтрин Сезарски 1999–2007, Тим де Зеу 2007–2017, Ксавье Барконс 2017 – қазіргі уақытқа дейін. Бастапқыда телескоптарды Оңтүстік Африкада орналастыру жоспарланған, онда бірнеше еуропалық обсерваториялар бар (Бойден обсерваториясы), бірақ 1955 жылдан 1962 жылға дейінгі сынақтар Анд тауларындағы орынның артық екенін көрсетті. Юрген Сток (астроном) Чилиден алған байқауларын үлкен ынтамен баяндаған кезде Отто Хекман Оңтүстік Африка жобасын тоқтатты. ESO сол кезде Оңтүстік Африкамен келісімшартқа қол қоюға дайын тұрған болатын, бірақ Чилиде обсерватория құруға шешім қабылдады. ESO конвенциясына 1962 жылдың 5 қазанында Бельгия, Германия, Франция, Нидерланды және Швеция қол қойды. Отто Хекман 1962 жылдың 1 қарашасында ұйымның бірінші бас директоры болып тағайындалды. 1963 жылдың 15 қарашасында Чили ESO обсерваториясының орны ретінде таңдалды. 1954 жылы осы бес елдің астрономиялық ұйымдары арасында конвенция жасау туралы алдын ала ұсыныс жасалды. Бастапқы құжатқа бірнеше түзетулер енгізілгенімен, конвенция 1960 жылға дейін баяу ілгеріледі, ол сол жылы өткен комитет отырысында талқыланды. Жаңа жоба егжей-тегжейлі қарастырылды, сондай-ақ CERN (Еуропалық ядролық зерттеулер ұйымы) кеңесінің мүшесі ұйымдармен қатар үкіметтер арасында да келісім жасау қажеттігін атап өтті. Конвенцияға және үкіметтің қатысуына себеп – сынақ экспедицияларының құнының жылдам өсуі. 1962 жылғы түпкі нұсқа, ұйымдардың ұқсастығы және кейбір мүшелердің екі есе мүшелігіне байланысты, CERN конвенциясынан көбінесе алынған. 1966 жылы Чилидегі Ла-Силла обсерваториясында ESO-ның алғашқы телескопы жұмыс істей бастады. 1980 жылы ESO-ның еуропалық бөлімдері Германияның Мюнхен қаласына жақын Гархинг қаласындағы ESO штаб-пәтеріне көшті.

Ла Силла

Ла Силла, Чилидің Сантьяго қаласынан солтүстікке қарай, Оңтүстік Атакама шөлінде орналасқан. Ла-Силладағы басқа обсерваториялар сияқты, Ла-Силла жарық ластану көздерінен алыс және Жер бетіндегі ең қараңғы түнгі аспанның біріне ие. Ла-Силлада ESO үш телескопты пайдаланады: 3,6 метрлік телескоп, Жаңа технология телескопы (NTT) және 2,2 метрлік Макс Планк ESO телескопы. Обсерваторияда телескопқа уақытша бекітіліп, бақылау аяқталған соң алынып тасталатын құралдар орналасады. Ла-Силлада сондай-ақ 1,2 метрлік швейцарлық және 1,5 метрлік даниялық телескоптар сияқты ұлттық телескоптар да бар. Обсерваторияның жұмысына байланысты жыл сайын шамамен 300 ғылыми мақала жарияланады. Ла Силла телескоптары арқылы жасалған жаңалықтардың ішінде, Күн жүйесінен тыс жердегі мекендеу аймағында табылган алғашқы тасты планетаны қамтитын Глизе 581 планеталық жүйесіндегі планеталарды HARPS спектрографының анықтауы бар. Ла-Силладағы бірнеше телескоп, ғаламдағы ең күшті жарылыстар – ғаламның пайда болуынан бергі гамма-сәулелердің жарлыстарын, массивті жұлдыздардың жарылыстарымен байланыстыруға көмектесті. ESO La Silla обсерваториясы SN 1987A суперновасын зерттеуде де маңызды рөл атқарды.

ESO 3,6 метрлік телескопы

ESO-ның 3,6 метрлік телескопы 1977 жылы жұмысын бастады. Ол жаңартылды, соның ішінде жаңа екіншілік айна орнатылды. Дәстүрлі жылқының ілгегі тәрізді конструкциядағы телескоп негізінен инфрақызыл спектроскопия үшін қолданылды; қазір ол күн жүйесінен тыс планеталарды іздеу және астеросейсмология үшін пайдаланылатын HARPS спектрографына орналасқан. Телескоп өте жоғары ұзақ мерзімді радиалды жылдамдық дәлдігі үшін (шамамен 1 м/с) жобаланған.

Жаңа технологиялы телескоп

Жаңа технологиялық телескоп (NTT) – бұл 3,58 метрлік Ричи-Кристиан телескопы, ол 1989 жылы қолданысқа енгізілді және компьютерлік басқарудағы негізгі айнасы бар әлемдегі алғашқы телескоп. Иілгіш айнаның пішіні бақылау барысында оптималды бейне сапасын сақтау үшін түзетіледі. Екінші айнаның орны да үш бағытта реттеледі. Бұл технология (ESO әзірлеген және «белсенді оптика» деп аталатын) қазіргі таңда VLT және болашақ ELT сияқты барлық ірі телескоптарда қолданылады. NTT-ны қоршайтын сегізбұрышты құрылыстың дизайны инновациялық. Телескоптың күмбезі салыстырмалы түрде кішкентай және айна арқылы ауа ағынын тегіс бағыттайтын жақтаулар жүйесімен желдетіледі, бұл турбуленттікті азайтып, суреттердің айқындығын арттырады.

MPG/ESO 2,2 метрлік телескопы

2,2 метрлік телескоп 1984 жылдың басынан бері Ла-Сильяда қолданылып келеді және Макс Планк қоғамы (неміс тілінде Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften немесе MPG) ESO-ға мерзімі белгіленбегенге дейін берілген. Телескоптық уақыт MPG және ESO бақылау бағдарламалары арасында бөліседі, ал телескопты пайдалану және күтіп-жөндеу ESO-ның жауапкершілігінде. Оның құрамына 67 миллион пикселдік кең өрісті бейнелеу құралы (WFI) кіреді, оның көру бұрышы толық ай сияқты үлкен, және ол көптеген аспан денелерінің суреттерін түсірген. Басқа құралдардың ішінде GROND (гамма сәулесінің жарылысын оптикалық және инфрақызыл диапазонда анықтағыш), ол ғаламдағы ең қуатты жарылыстар – гамма сәулесінің жарылысынан кейін қалған сәулені іздейді, сондай-ақ жұлдыздарды егжей-тегжейлі зерттеуге қолданылатын жоғары ажыратымды спектрограф FEROS (Fiber fed Extended Range Optical Spectrograph) бар.

Басқа телескоптар

Ла-Силлада ESO басқармайтын бірнеше ұлттық және жобалық телескоптар орналасқан. Олардың арасында Швейцарияның Эйлер телескопы, Данияның Ұлттық телескопы және REM, TRAPPIST және TAROT телескоптары бар. Эйлер телескопы – Швейцариядағы Женева обсерваториясы салған және басқаратын 1,2 метрлік телескоп. Ол жоғары дәлдікті радиалды жылдамдық өлшемдерін жүргізу үшін қолданылады, негізінен оңтүстік аспан жарты шарсындағы ірі экзопланеталарды іздеуде пайдаланылады. Оның алғашқы ашылуы – Глизе 86 планетасының айналысы болды. Басқа бақылау бағдарламалары өзгермелі жұлдыздарға, астеросейсмологияға, гамма сәулелерінің жарқылына, белсенді галактикалық ядроларды (АГН) бақылауға және гравитациялық линзаларға бағытталған. 1,54 метрлік Данияның Ұлттық телескобын Grubb Parsons салған және 1979 жылдан бері Ла-Силлада қолданылуда. Телескоптың орнатылуы оске байланысты емес, ал оптикасы Ричи-Кретиен конструкциясына сәйкес келеді. Телескоптың орнатылуы мен күмбездің ішіндегі шектеулі кеңістікке байланысты оның бағыттау мүмкіндігі шектеулі. Rapid Eye Mount телескопы – негізгі айнасы бар шағын, жылдам реакциялық автоматты телескоп. Алтазимуттық орнатылысқа ие телескоп 2002 жылдың қазан айында жұмысын бастады. Телескоптың басты мақсаты – Swift Gamma Ray Burst Mission спутнигімен анықталған гамма-шарқудың (GRB) кейінгі жарқылын бақылау. Бельгиялық TRAPPIST – Лиеж университеті мен Женева обсерваториясының бірлескен жобасы. 0,60 метрлік телескоп кометалар мен экзопланеталарға маманданған, және Эрис кіші планетасының жұлдыздық тұтылуын байқаған аз ғана телескоптардың бірі болды, бұл оның Плутоннан кіші болуы мүмкін екенін көрсетті. Тез әрекет ететін телескоп (TAROT) – өте жылдам қозғалатын оптикалық роботтық телескоп, гамма-шарқудың бастапқы кезеңдерін бақылай алады. Гамма-шарқуды анықтайтын спутниктер TAROT-қа сигнал жібереді, ол астрономиялық қауымдастыққа бір секундтық бұрыштан да дәл бағытты ұсынады. TAROT телескопынан алынған деректер гамма-шарқудың эволюциясын, от шарының физикасын және оны қоршаған материалды зерттеуде де пайдалы. Ол Францияның Жоғарғы Прованс обсерваториясынан басқарылады.

Паранал

Параналь обсерваториясы Чилидің солтүстігіндегі Атакама шөліндегі Серро Паранал тауының үстінде орналасқан. Серро Паранал тауы Антофагаста қаласынан оңтүстікке қарай және Тынық мұхитының жағалауынан шамамен арақашықтықта жатыр. Обсерваторияда көрінетін және инфрақызыл сәулелерде жұмыс істейтін жеті негізгі телескоп бар: Өте Үлкен Телескоптың (Very Large Telescope) төрт телескопы, VLT зерттеу телескопы (VST) және Астрономияға арналған Көрінетін және Инфрақызыл Зерттеу Телескопы. Бұған қоса, интерферометриялық байқаулар үшін қолданылатын массив құрайтын төрт қосалқы телескоп бар. 2008 жылдың наурыз айында Паранал 22-ші Джеймс Бонд фильмі – «Квант жұбанышы» («Quantum of Solace») фильмінің бірнеше сахналарының түсірілу орны болды.

Өте үлкен телескоп

Параналдағы негізгі құрылым – VLT, ол әрқайсысында екі немесе үш құрал бар төрт дерлік бірдей бірлік телескоптан (UT) тұрады. Бұл үлкен телескоптар екі немесе үш топта бірлесіп, алып интерферометр ретінде жұмыс істей алады. ESO-ның өте үлкен телескопының интерферометрі (VLTI) астрономдарға жеке телескоптармен көрінетінге қарағанда 25 есеге дейін егжей-тегжейлі көріністерді алуға мүмкіндік береді. VLTI-де жарық сәулелері туннельдердегі күрделі айналар жүйесімен біріктіріледі, мұнда жарық жолдары 100 метрлік қашықтықта 1/1000 мм-ден аспауы керек. VLTI миллиондық секундтық бұрыштық ажыратымдылыққа жетеді, бұл Ай бетіндегі автомобильдің фараларын көруге тең. Алғашқы UT 1998 жылдың мамырында алғашқы жарығын көрсетті және 1999 жылдың 1 сәуірінде астрономиялық қауымдастыққа ұсынылды. 1999 және 2000 жылдары қалған телескоптар да осы қадамды жасады, соның арқасында VLT толыққанды жұмыс істеуге кірісті. 2004-2007 жылдар аралығында орнатылған төрт 1,8 метрлік қосымша телескоп (AT) UT басқа жобаларға жұмсалған кезде қолжетімділікті арттыру үшін VLTI-ге қосылды. VLT деректері нәтижесінде күніне орташа есеппен бірден астам рецензияланған ғылыми мақала жарияланды; 2017 жылы VLT деректеріне негізделген 600-дан астам рецензияланған ғылыми мақала жарияланды. Олардың арасында Галактика ортасындағы аса ауыр қара тесік айналасында қозғалатын жеке жұлдыздарды бақылау және ең алыс белгілі гамма-шашудың қалдық сәулесін байқау зерттеулері бар. 1999 жылдың наурыз айында Параналдағы ашылу салтанатында төрт VLT бірлік телескопының (UT1–UT4) техникалық белгілеулерін алмастыру үшін мапуче тіліндегі аспан денелерінің аттары таңдалды. Аймақтағы мектеп оқушылары арасында осы аттардың мағынасын анықтау бойынша эссе байқауы бұрыннан ұйымдастырылған, нәтижесінде ESO-ның үй иесі елдің мәдени мұрасына қатысты көптеген жұмыстар түсті. Калама қаласына жақын Чукикаматадан келген 17 жасар жасөспірім жеңімпаз эссесін ұсынды және салтанатты шарада әуесқой телескопымен марапатталды. Төрт бірлік телескоп, UT1, UT2, UT3 және UT4 енді Antu (күн), Kueyen (ай), Melipal (Оңтүстік крест) және Yepun (кеш жұлдызы) деп аталады, соңғысы бастапқыда «Венера» емес, «Сириус» деп қате аударылған.

Зерттеу телескоптары

Астрономияға арналған көрінетін және инфрақызыл зерттеу телескопы (VISTA) байқау шарттарын бөлісіп, VLT орналасқан шыңның іргесіндегі шыңда орналасқан. VISTA-ның негізгі айнасы – көлденеңі 1.8 метр, оның мөлшері мен сапасына қарағанда өте қисық айна. Оның нақты беттен ауытқуы адам шашының қалыңдығынан бірнеше мың есе кем, сондықтан оның құрастырылуы мен жылтыратылуы үлкен қиындық тудырды. VISTA-ны Лондон университетінің Queen Mary колледжі жетекшілігінде Ұлыбританияның 18 университетінен құралған консорциум жасап, дамытты және ол Ұлыбританияның ратификациялық келісімінің бір бөлігі ретінде ESO-ға материалдық үлес ретінде табысталды. Телескоптың жобалау және құрылысын Ғылым және технологиялық мүмкіндіктер кеңесінің (STFC) Ұлыбритания астрономиялық технологиялық орталығы (UK ATC) басқарды. VISTA-ның алдын ала қабылдануы ESO тарапынан 2009 жылдың желтоқсанында Гарчингтегі ESO штаб-пәтерінде өткен ресми салтанатта расталды, онда Queen Mary колледжі және STFC өкілдері қатысты. Сол кезде бастап телескоп ESO басқаруымен жұмыс істейді және жоғары сапалы суреттер түсіріп келеді. VLT зерттеу телескопы (VST) – 268 мегапиксельдік CCD камерасы бар, OmegaCAM жабдықталған, оның көру ауданы толық айдың төрт еселенген ауданына тең заманауи телескоп. Ол VISTA-ны аспанды көрінетін жарықпен зерттеу арқылы толықтырады. VST (2011 жылы пайдалануға берілді) – ESO мен Италияның Ұлттық астрофизика институтының (INAF) Каподимонте астрономиялық обсерваториясының (Неаполь) бірлескен жобасының нәтижесі. Екі зерттеудің де ғылыми мақсаттары қараңғы энергияның табиғатын зерттеуден бастап, Жерге жақын объектілерді бағалауға дейін жетеді. Еуропалық астрономдар тобы зерттеулерді жүргізеді, олардың кейбіреуі Оңтүстік аспанның көп бөлігін, ал қалғандары кішкентай аудандарға назар аударады. VISTA және VST көп мөлшерде деректерді өндіруі күтілуде; VISTA түсірген бір суреттің ажыратымдылығы 67 мегапиксель, ал OmegaCAM (VST) суреттерінің ажыратымдылығы 268 мегапиксель болады. Екі зерттеу телескопы әр түнде VLT-дегі барлық басқа құралдардан да көп дерек жинап тұрады. VST және VISTA жылына 100 терабайттан астам дерек өндіреді.

Атакама жол іздеуші эксперименті

ESO Атакама Pathfinder экспериментін, APEX-ті қонаққа шақырып, оны Макс Планк радиоастрономия институты (MPIfR) атынан пайдаланады. APEX – инфрақызыл сәуле мен радио толқындар арасындағы миллиметрлік және субмиллиметрлік ұзындықтағы толқындарда жұмыс істейтін телескоп.

Atacama үлкен миллиметрлік/субмиллиметрлік массив

ALMA - бұл бастапқыда 66 жоғары дәлдікті антеннадан тұратын және 0,3-тен 3,6 мм-ге дейінгі толқын ұзындығында жұмыс істейтін астрономиялық интерферометр. Оның негізгі массиві 50 антеннадан тұрады, олар бір интерферометр ретінде жұмыс істейді. Сонымен қатар, 12 метрлік төрт антеннадан және он екі антеннадан тұратын қосымша компакт массив, Морита массиві деп аталады. Антенналар шөлдік платода 150 метрден бастап, арақашықтықта орналастырылуы мүмкін, бұл ALMA-ға өзгермелі "зум" мүмкіндігін береді. Бұл массив ғаламды миллиметрлік және миллиметрден төмен толқын ұзындығында бұрын-соңды болмаған сезімталдықпен және ажыратымдылықпен зерттей алады, оның көру қабілеті Хаббл ғарыш телескопынан он есе өткір. Бұл суреттер VLT интерферометрімен алынған суреттерді толықтырады. ALMA – Шығыс Азия (Жапония және Тайвань), Еуропа (ESO), Солтүстік Америка (АҚШ және Канада) және Чили арасындағы ынтымақтастық. ALMA-ның ғылыми мақсаттарына молекулалық газ бен шаңды бақылау арқылы жұлдыздардың, галактикалардың және планеталардың пайда болуы мен қалыптасуын зерттеу, байқалатын ғаламның шетіне қарай алыстағы галактикаларды зерттеу және Ұлы жарылыстан қалған сәулеленуді зерттеу кіреді. 2011 жылдың 31 наурызында ALMA ғылыми жобаларына қатысуға шақыру жарияланды, ал алғашқы байқаулар 3 қазанда басталды.

Қатысу

Танысу шаралары ESO білім беру және қоғаммен байланыс бөлімі (ePOD) тарапынан жүзеге асырылады. ePOD сонымен қатар ESO Supernova Планетариум және келушілер орталығын басқарады, ол 2018 жылдың 26 сәуірінде ашылған Мюнхен қаласының Гарчинг аймағындағы ESO штаб-пәтерінде орналасқан астрономия орталығы.