Введение
Междуправительственная организация и обсерватория в Чили
Европейская организация астрономических исследований в Южном полушарии, обычно называемая Европейской южной обсерваторией (ESO), является межправительственной исследовательской организацией, состоящей из 16 государств-членов, занимающихся наземной астрономией. Созданная в 1962 году, ESO предоставила астрономам современные исследовательские возможности и доступ к южному небу. Организация насчитывает более 750 сотрудников и получает ежегодные взносы государств-членов в размере около 162 миллионов евро. Обсерватории организации расположены на севере Чили. ESO построила и эксплуатирует одни из самых больших и технологически передовых телескопов. К ним относятся 3,6-метровый телескоп новых технологий, ставший одним из первых, применивших активную оптику, и Очень большой телескоп (VLT), состоящий из четырех отдельных 8,2-метровых телескопов и четырех небольших вспомогательных телескопов, которые могут работать как совместно, так и независимо друг от друга. Атакамский большой миллиметровый массив наблюдает Вселенную в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн и является крупнейшим на сегодняшний день проектом наземной астрономии. Он был завершен в марте 2013 года в рамках международного сотрудничества Европы (представленной ESO), Северной Америки, Восточной Азии и Чили. В настоящее время ведется строительство Чрезвычайно большого телескопа. Он будет использовать сегментированное зеркало диаметром 39,3 метра и станет крупнейшим в мире оптическим отражающим телескопом после ввода в эксплуатацию к концу этого десятилетия. Его светособирающая способность позволит проводить детальные исследования планет вокруг других звезд, первых объектов во Вселенной, сверхмассивных черных дыр, а также природы и распределения темной материи и темной энергии, которые доминируют во Вселенной. Наблюдательные возможности ESO привели к астрономическим открытиям и созданию нескольких астрономических каталогов. Среди ее достижений – открытие самого далекого гамма-всплеска и доказательства существования черной дыры в центре Млечного Пути. В 2004 году VLT позволил астрономам получить первое изображение экзопланеты (2M1207b), вращающейся вокруг коричневого карлика на расстоянии 173 световых лет. Прибор для высокоточного измерения радиальных скоростей планет (HARPS), установленный на старом 3,6-метровом телескопе ESO, привел к открытию экзопланет, включая Глизе 581c – одной из самых маленьких планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы.
История
Идея о том, что европейские астрономы должны создать общую большую обсерваторию, была высказана Вальтером Бааде и Яном Оортом в Лейденской обсерватории в Нидерландах весной 1953 года. Оорт продолжил работу над этой идеей, собрав группу астрономов в Лейдене 21 июня того же года для ее обсуждения. Сразу после этого вопрос был дополнительно рассмотрен на конференции в Гронингене, Нидерланды. 26 января 1954 года астрономы из шести европейских стран подписали Декларацию ESO, выражая желание основать совместную европейскую обсерваторию в южном полушарии. В то время все рефлекторные телескопы с апертурой 2 метра и более располагались в северном полушарии. Решение о строительстве обсерватории в южном полушарии было обусловлено необходимостью наблюдения южного неба, поскольку некоторые объекты исследований (такие как центральные области Млечного Пути и Магеллановы Облака) были доступны только из южного полушария. Генеральный директор: Отто Хекманн 1962–1969, Адриан Блау 1970–1974, Лодевик Волтьер 1975–1987, Гарри ван дер Лан 1988–1992, Риккардо Джакони 1993–1999, Кэтрин Сезарски 1999–2007, Тим де Зеу 2007–2017, Ксавье Барконс 2017–настоящее время. Источник: www.eso.org, о ESO.
Первоначально планировалось разместить телескопы в Южной Африке, где уже располагались несколько европейских обсерваторий (например, обсерватория Бойдена), но результаты испытаний, проведенных с 1955 по 1962 год, показали, что место в Андах предпочтительнее. Когда Юрген Сток (астроном) с энтузиазмом доложил о своих наблюдениях из Чили, Отто Хекманн решил приостановить южноафриканский проект. ESO, находившаяся на стадии подписания контрактов с Южной Африкой, приняла решение основать свою обсерваторию в Чили. Конвенция ESO была подписана 5 октября 1962 года Бельгией, Германией, Францией, Нидерландами и Швецией. 1 ноября 1962 года Отто Хекманн был назначен первым генеральным директором организации. 15 ноября 1963 года Чили была выбрана местом для обсерватории ESO. Предварительное предложение о конвенции астрономических организаций этих пяти стран было разработано в 1954 году. Хотя в первоначальный документ были внесены некоторые поправки, продвижение конвенции шло медленно до 1960 года, когда она была обсуждена на заседании комитета. Новый проект был тщательно изучен, и член совета CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям) подчеркнул необходимость конвенции между правительствами, помимо организаций. Вопрос о конвенции и участии правительств стал актуальным из-за быстро растущих затрат на экспедиции по исследованию площадок. Окончательная версия 1962 года была в значительной степени основана на конвенции CERN из-за сходства между организациями и двойного членства некоторых участников. В 1966 году первый телескоп ESO на площадке Ла-Силла в Чили начал свою работу. Европейские подразделения ESO переехали в новую штаб-квартиру ESO в Гархинге (недалеко от Мюнхена), Германия, в 1980 году.
Ла Силла
Ла-Силла, расположенная в южной части пустыни Атакама к северу от Сантьяго-де-Чили на высоте около 2400 метров, является местом расположения первого наблюдательного пункта ESO. Как и другие обсерватории в этом районе, Ла-Силла находится вдали от источников светового загрязнения и обладает одним из самых темных ночных неб на Земле. В Ла-Силле ESO эксплуатирует три телескопа: 3,6-метровый телескоп, телескоп новых технологий (NTT) и 2,2-метровый телескоп Макса Планка ESO. Обсерватория принимает инструменты, предоставляемые другими организациями, которые прикрепляются к телескопу на время наблюдательной сессии, а затем демонтируются. На Ла-Силле также расположены национальные телескопы, такие как 1,2-метровый швейцарский и 1,5-метровый датский телескопы. Около 300 рецензируемых научных публикаций ежегодно связаны с работой обсерватории. Среди открытий, сделанных с помощью телескопов Ла-Силла, – обнаружение спектрографом HARPS планет, обращающихся вокруг планетной системы Gliese 581, в которой была найдена первая известная каменистая планета в обитаемой зоне за пределами Солнечной системы. Несколько телескопов в Ла-Силле сыграли роль в установлении связи между вспышками гамма-лучей – самыми мощными взрывами во Вселенной после Большого взрыва – и взрывами массивных звезд. Обсерватория ESO Ла-Силла также внесла вклад в изучение сверхновой SN 1987A.
3,6-метровый телескоп ESO
3,6-метровый телескоп ESO начал работу в 1977 году. Он был модернизирован, в том числе путем установки нового вторичного зеркала. Этот телескоп с подковообразным креплением, имеющий традиционную конструкцию, изначально использовался главным образом для инфракрасной спектроскопии, а сейчас оснащен спектрографом HARPS, применяемым для поиска экзопланет и звездной сейсмологии. Телескоп был разработан для обеспечения очень высокой долгосрочной точности измерений радиальной скорости (порядка 1 м/с).
Телескоп новой технологии
Телескоп Новой Технологии (NTT) — это альт-азимутальный 3,58-метровый телескоп Ричи-Кретьена, введенный в эксплуатацию в 1989 году и первый в мире с главным зеркалом, управляемым компьютером. Форма гибкого зеркала корректируется во время наблюдения для поддержания оптимального качества изображения. Положение вторичного зеркала также регулируется в трех направлениях. Эта технология (разработанная ESO и известная как активная оптика) теперь применяется ко всем крупным телескопам, включая VLT и будущий ELT. Конструкция восьмиугольного купола, в котором размещен NTT, является инновационной. Купол телескопа относительно небольшой и вентилируется системой заслонок, направляющих воздушный поток плавно по зеркалу, уменьшая турбулентность и обеспечивая более четкие изображения.
2,2-метровый телескоп MPG/ESO
2,2-метровый телескоп работает в Ла-Силья с начала 1984 года и находится в бессрочной аренде у ESO от Общества Макса Планка (Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, или MPG, на немецком языке). Время работы с телескопом распределяется между наблюдательными программами MPG и ESO, в то время как эксплуатация и техническое обслуживание телескопа возложены на ESO. В его оснащение входит широкопольный изобразитель (WFI) с разрешением 67 миллионов пикселей и полем зрения, сравнимым с размером полной луны, который сделал множество снимков небесных объектов. К другим используемым приборам относятся GROND (оптический и инфракрасный детектор гамма-всплесков), предназначенный для поиска послесвечения гамма-всплесков – самых мощных взрывов во Вселенной, и спектрограф высокого разрешения FEROS (оптический спектрограф с волоконной подачей и расширенным диапазоном), используемый для проведения детальных исследований звезд.
Другие телескопы
На Ла-Силле также расположены несколько национальных и проектных телескопов, не управляемых ESO. Среди них — швейцарский телескоп Эйлера, датский национальный телескоп и телескопы REM, TRAPPIST и TAROT. Телескоп Эйлера — это 1,2-метровый телескоп, построенный и эксплуатируемый Женевской обсерваторией в Швейцарии. Он используется для проведения высокоточных измерений радиальной скорости, в основном применяемых при поиске крупных экзопланет в южном небесном полушарии. Первым открытием стала планета, обращающаяся вокруг Gliese 86. Другие программы наблюдений сосредоточены на переменных звездах, астеросейсмологии, гамма-всплесках, мониторинге активных галактических ядер (AGN) и гравитационных линзах. 1,54-метровый датский национальный телескоп был построен компанией Grubb Parsons и используется в Ла-Силле с 1979 года. Телескоп имеет монтировку с отклонением от оси, а его оптика выполнена по схеме Ричи-Кретьена. Из-за конструкции монтировки и ограниченного пространства внутри купола телескоп имеет значительные ограничения по наведению. Телескоп Rapid Eye Mount — это небольшой автоматический телескоп быстрого реагирования с основным зеркалом. Телескоп, установленный на альт-азимутальной монтировке, начал работу в октябре 2002 года. Основная цель телескопа — следить за послесвечением гамма-всплесков, обнаруженных спутником Swift Gamma Ray Burst Mission. Бельгийский TRAPPIST — это совместный проект Университета Льежа и Женевской обсерватории. 0,60-метровый телескоп специализируется на кометах и экзопланетах и был одним из немногих телескопов, наблюдавших звездную оккультацию карликовой планеты Эрида, что позволило предположить, что она может быть меньше Плутона. Телескоп быстрого действия для наблюдения переходных объектов, TAROT, — это очень быстро движущийся оптический роботизированный телескоп, способный наблюдать гамма-всплеск с момента его начала. Спутники, обнаруживающие гамма-всплески, посылают сигналы в TAROT, который может предоставить астрономическому сообществу положение с точностью менее одной угловой секунды. Данные телескопа TAROT также полезны для изучения эволюции гамма-всплесков, физики огненного шара и окружающего его вещества. Управляется он из Обсерватории Верхней Провансы во Франции.
Паранал
Паранальская обсерватория расположена на вершине Серро Параналь в пустыне Атакама на севере Чили. Серро Параналь — это гора, расположенная примерно в километрах к югу от Антофагасты и в километрах от тихоокеанского побережья. Обсерватория располагает семью крупными телескопами, работающими в видимом и инфракрасном диапазонах: четырьмя телескопами Очень Большого Телескопа, Обзорным телескопом VLT (VST) и Телескопом видимого и инфракрасного обзора для астрономии. Кроме того, имеются четыре вспомогательных телескопа, образующих массив, используемый для интерферометрических наблюдений. В марте 2008 года на Паранали снимались некоторые сцены из 22-го фильма о Джеймсе Бонде «Квант милосердия».
Очень большой телескоп
Основным объектом на Паранале является VLT, который состоит из четырех почти идентичных модульных телескопов (UT), каждый из которых оснащен двумя или тремя приборами. Эти большие телескопы могут также работать совместно группами по два или три, образуя гигантский интерферометр. Интерферометр Очень Большого Телескопа (VLTI) позволяет астрономам видеть детали в 25 раз более тонкие, чем с отдельных телескопов. Световые лучи объединяются в VLTI с помощью сложной системы зеркал в туннелях, где расхождение световых путей должно быть менее 1/1000 мм на 100 метрах. VLTI может достичь углового разрешения в миллисекунды дуги, что эквивалентно возможности увидеть фары автомобиля на Луне. Первый из UT получил «первый свет» в мае 1998 года и был представлен астрономическому сообществу 1 апреля 1999 года. Остальные телескопы последовали примеру в 1999 и 2000 годах, что сделало VLT полностью работоспособным. К VLTI были добавлены четыре 1,8-метровых вспомогательных телескопа (AT), установленные в период с 2004 по 2007 год, для обеспечения доступности, когда UT используются для других проектов. Данные, полученные с VLT, привели к публикации в среднем более одной рецензируемой научной статьи в день; в 2017 году на основе данных VLT было опубликовано более 600 рецензируемых научных статей, посвященных отслеживанию движения отдельных звезд вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути и наблюдению послесвечения самого далекого известного гамма-всплеска. На церемонии открытия Паранала в марте 1999 года имена небесных объектов на языке мапуче были выбраны для замены технических обозначений четырех модульных телескопов VLT (UT1–UT4). Был предварительно организован конкурс эссе для школьников региона на тему значения этих имен, привлекший множество работ, посвященных культурному наследию страны-хозяйки ESO. 17-летний подросток из Чукикаматы, недалеко от Каламы, представил победившее эссе и получил любительский телескоп во время церемонии открытия. Четыре модульных телескопа, UT1, UT2, UT3 и UT4, с тех пор известны как Antu (солнце), Kueyen (луна), Melipal (Южный Крест) и Yepun (Вечерняя звезда), причем последний изначально был ошибочно переведен как «Сириус», а не «Венера».
Обзорные телескопы
Видимый и инфракрасный обзорный телескоп для астрономии (VISTA) размещен на вершине, смежной с вершиной, на которой расположен VLT, разделяя условия наблюдения. Главное зеркало VISTA имеет диаметр , являясь высокоизогнутым зеркалом для своих размеров и качества. Его отклонения от идеальной поверхности составляют менее нескольких тысячных толщины человеческого волоса, и его изготовление и полировка представляли собой сложную задачу. VISTA была разработана и построена консорциумом из 18 университетов Соединенного Королевства под руководством Королевского колледжа Лондона (Queen Mary, University of London) и стала вкладом в ESO в рамках ратификационного соглашения Великобритании. Проектированием и строительством телескопа занимался Центр астрономических технологий Великобритании (STFC, UK ATC). Официальное принятие VISTA было формально подтверждено ESO на церемонии в декабре 2009 года в штаб-квартире ESO в Гарчинге, в которой приняли участие представители Королевского колледжа Лондона и STFC. С тех пор телескоп управляется ESO, получая качественные изображения с момента начала работы. Телескоп обзора VLT (VST) – это современный телескоп, оснащенный OmegaCAM, 268-мегапиксельной ПЗС-камерой с полем зрения, в четыре раза превышающим площадь полной Луны. Он дополняет VISTA, проводя обзоры неба в видимом свете. VST (введенный в эксплуатацию в 2011 году) является результатом совместного проекта ESO и Астрономической обсерватории Каподимонте (Неаполь), исследовательского центра при Итальянском национальном институте астрофизики INAF. Научные цели обоих обзоров охватывают широкий спектр вопросов – от природы темной энергии до оценки опасности околоземных объектов. Европейские астрономические группы будут проводить обзоры: одни охватят большую часть южного неба, другие сосредоточатся на меньших участках. Ожидается, что VISTA и VST будут генерировать огромные объемы данных: одно изображение, полученное с помощью VISTA, имеет разрешение 67 мегапикселей, а изображения с OmegaCam (на VST) – 268 мегапикселей. Два обзорных телескопа собирают больше данных каждую ночь, чем все остальные инструменты на VLT вместе взятые. VST и VISTA производят более 100 терабайт данных в год.
Эксперимент с "Атакамой"
ESO принимает эксперимент Atacama Pathfinder Experiment, APEX, и осуществляет его эксплуатацию от имени Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR). APEX – это телескоп диаметра, работающий в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн – между инфракрасным светом и радиоволнами.
Атакама Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив
ALMA – это астрономический интерферометр, изначально состоящий из 66 высокоточных антенн, работающих на длинах волн от 0,3 до 3,6 мм. Его основная сеть будет включать 50 антенн, функционирующих как единый интерферометр. Также доступен дополнительный компактный массив, состоящий из четырех 12-метровых и двенадцати антенн, известный как массив Морита. Антенны могут быть размещены на пустынном плато на расстояниях от 150 метров до, что обеспечит ALMA переменный "зум". Эта система позволит исследовать Вселенную на миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн с беспрецедентной чувствительностью и разрешением, в десять раз превышающим четкость зрения космического телескопа Хаббл. Эти изображения дополнят данные, полученные с помощью интерферометра VLT. ALMA – это совместный проект Восточной Азии (Япония и Тайвань), Европы (ESO), Северной Америки (США и Канада) и Чили. В число научных целей ALMA входят изучение происхождения и формирования звезд, галактик и планет посредством наблюдений молекулярного газа и пыли, исследование далеких галактик вблизи границы наблюдаемой Вселенной и изучение реликтового излучения Большого взрыва. 31 марта 2011 года был объявлен приём заявок на научные исследования с использованием ALMA, а первые наблюдения начались 3 октября.
Оказание помощи
Просветительская деятельность осуществляется Департаментом образования и популяризации науки (ePOD) ESO. ePOD также управляет Планетарием и Центром для посетителей ESO Supernova, астрономическим центром, расположенным на территории штаб-квартиры ESO в Гарчинге близ Мюнхена, открытие которого состоялось 26 апреля 2018 года.