Как помочь астрономии, не вставая с дивана
Любители астрономии сыграли огромную роль в развитии наших представлений о космосе. Так, в марте 1781 г. музыкант и композитор Уильям Гершель открыл неизвестную ранее планету – Уран. (Это достижение позволило ему начать профессиональную карьеру в науке с должности придворного астронома.) В 1930-40-х годах инженер из США Гроут Ребер, построив 9-метровый радиотелескоп-тарелку у себя во дворе, впервые зафиксировал излучение активного ядра галактики Лебедь А и остатка сверхновой Кассиопея А, по сути заложив основы для развития радиоастрономии.
Переменная туманность Макнила, освещаемая молодой вспыхивающей звездой, сильно изменяет свою яркость и иногда полностью исчезает (как на нижнем фото). Она была открыта в 2004 г. любителем астрономии Джеем Макнилом, который фотографировал небо с 8-см телескопом. Представленная пара снимков получена в обсерваториях Ла-Силья (сверху) и Китт-Пик (снизу).
Вплоть до конца XX века любители вносили огромный вклад в поиск новых комет и до сих пор доминируют в обнаружении вспышек новых звёзд. Сейчас многочисленная армия непрофессиональных наблюдателей по всему миру, вооружённая небольшими телескопами и (иногда) бюджетными камерами, например, прописывает детальные кривые блеска переменных звёзд, изучает формы астероидов по звёздным покрытиям и отслеживает столкновения малых тел с атмосферой Юпитера.
Сегодня проекты с привлечением всех желающих для исследования тех или иных явлений, процессов называются «гражданская наука» или «научное волонтерство». Принять участие в таком проекте может каждый. Суть такого проекта – помочь обработать тот или иной массив данных. Да, в том случае, когда это можно сделать с помощью компьютера, на помощь ученых приходит компьютер. Но некоторые задачи требуют именно человеческого подхода, и даже искусственный интеллект не всегда с ними может справиться.
Если быть объективными, то такие проекты могут быть самые разные, не обязательно астрономические. Кто-то помогает считать птиц, кто-то изучает фото Земли из космоса в поисках мест для археологических раскопок, есть проекты по наблюдению за циклическими явлениями в природе и т.д., и т.п.
Но если вы увлекаетесь астрономией, то проектов связанных с изучением космоса более чем достаточно: от изучения опасных астероидов и упавших на Марс метеоритов до поиска экзопланет и внеземных цивилизаций. И чтобы принять в них участие никакого телескопа не требуется, порой можно обойтись простым смартфоном или планшетом.
Расскажем о трех из них. Сразу оговоримся, язык всех проектов - английский. Но если открыть страницу того или иного проекта в браузере в режиме переводчика, то освоить работу в нем не составит труда любому, даже тому, у кого иностранными языками совсем «печально».
Одна из особенностей астрофизики в том, что возможных целей для изучения на порядки больше, чем людей, которые профессионально исследуют их. Как правило, в этом обилии немного интересного: просто рядовые, похожие один на другой объекты. Однако, чтобы найти сверкающую золотинку, сперва нужно промыть, просмотреть и отсеять десятки тысяч ничем не примечательных кварцевых крупинок.
Цвет звезды определяется её температурой. Точно определить температуры можно, анализируя звёздные спектры.
Один из действующих сейчас общедоступных проектов – SCOPE (аббривиатура от Stellar Classification Online Public Exploration) создан для классификации сотен тысяч звёзд, свет которых уже разложен на спектры с помощью спектрографов – специальных устройств, оснащённых призмами. Анализируя спектры далёких светил, вы можете стать первым человеком, определившим их температуры и химический состав внешних слоёв! А если очень повезёт, даже отыскать уникальный объект – свой бриллиант в бесконечных просторах космоса.
На сайте проекта создан удобный инструмент для классификации звёздных спектров.
Учёные собрали около миллиона фотографий звёздных спектров, полученных несколькими поколениями астрономов, и сделали удобный инструмент для их анализа: сравнивая положение тёмных линий в спектре с образцами, вы поможете определить характеристики звезды. Может быть, она похожа на наше Солнце или является крошечным красным карликом (как самая близкая к нам звезда – Проксима Центавра). Или сияет как тысячи солнц, превосходя по яркости большинство своих галактических соседей, как голубой гигант Ригель из созвездия Ориона.
Марс – маленький (в два раза меньше Земли), холодный и безжизненный мир, обращающийся вокруг Солнца почти за два наших года. Несмотря на все особенности, красная планета во многом похожа на нашу – наклоном оси вращения (следовательно, и характером смены сезонов), продолжительностью суток (у Марса она немного больше 24 часов), наличием атмосферы, а значит, погоды и климата в нашем понимании. Здесь есть полярные шапки, разрастающиеся зимой и почти исчезающие летом. А высоко в небе, несмотря на отсутствие поверхностной жидкой воды, нередко появляются облака из водяных кристалликов или сухого льда – замёрзшего углекислого газа – главного компонента марсианской атмосферы. Изучению облаков четвёртой планеты посвящён ещё один научный проект Cloudspotting on Mars, в котором вы можете поучаствовать прямо сейчас.
На этом снимке Марса от Космического телескопа им. Хаббла (получен в 2016 г.) хорошо видны облака, которых особенно много вдоль лимба планеты.
Здесь учёные собрали для волонтёрской обработки снимки атмосферы красной планеты, полученные прибором Mars Climate Sounder (MCS). Он установлен на орбитальном аппарате Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который работает на орбите третьей планеты с марта 2006 г., в деталях фотографируя её поверхность.
Камера MCS смотрит вдоль марсианского горизонта, в видимом и инфракрасном диапазоне фотографируя разреженную атмосферу планеты на десятки километров в высоту. Нередко на этих снимках появляются облака, которые выглядят необычно – как светящиеся дуги. Дело в том, что отдельные снимки имеют длительную выдержку, и по мере движения аппарата по орбите вокруг планеты облака размазываются, принимая столь необычный вид. При этом наивысшая точка дуги соответствует реальной высоте облака в атмосфере.
Облака, попавшие на снимки MCS, выглядят как дуги (справа) из-за орбитального движения камеры (схема слева).
Отмечая облака на снимках марсианской атмосферы, вы не только можете помочь изучить широтные и сезонные климатические процессы на красной планете, но и создать базу данных. Эта база будет использована для дальнейшего обучения искусственного интеллекта, с помощью которого будет обработан намного бо́льший массив данных с MCS.
Идея о том, что в Солнечной системе может существовать ещё одна большая планета, возникла сразу после открытия Плутона в 1930 г. С 2006 г. Плутон планетой больше не считается, но идея вновь стала очень популярной после выхода статьи калифорнийских астрофизиков Константина Батыгина и Майкла Брауна в 2016 г. Анализируя орбиты далёких малых тел Солнечной системы, они отметили их сгруппированность и предположили, что к ней могло привести притяжение пока что неизвестной планеты.
С тех пор поисками занялись крупнейшие обсерватории мира, правда, пока что безрезультатно. В проекте Backyard Worlds: Planet 9 вам предлагают поработать с пятилетней базой снимков с космической инфракрасной обсерватории WISE, отыскивая движущиеся объекты, которые нужно отличать от более далёких и поэтому внешне неподвижных звёзд, в том числе переменных (изменяющих свою яркость), и дефектов изображений. И здесь наши глаза – намного лучше компьютера, которому поручили предварительную обработку.
В большинстве случаев такими объектами будут близкие звёзды, чаще всего красные карлики, а также бурые (они же коричневые) карлики – переходные объекты между звёздами и планетами. Несмотря на огромные расстояния, как правило измеряющиеся световыми годами, 5 лет наблюдений достаточно, чтобы самые близкие звёзды заметно сместились на небе. Но самое интригующее в том, что если особенно повезёт, можно наткнуться и на ту самую 9-ю планету.
Самые близкие звёзды и бурые карлики заметно смещаются за 5 лет наблюдений обзора WISE (Mover, справа).
Более далёкие объекты также могут чуть сдвигаться (Dipole, слева).
Инфракрасное (оно же – тепловое) излучение идеально подходит для поиска всех вышеперечисленных типов объектов. Красные и бурые карлики холодные, если сравнивать с более крупными звёздами, поэтому бо́льшая часть излучения уходит в тепловой диапазон. Девятая планета, если она существует, находится очень далеко от Солнца, поэтому получает и отражает очень немного видимого света. Поэтому и здесь поиск её теплового следа может быть лучшим решением.
---------------------------------
Если вам интересно использовать свободное время на благо науки, оставаясь при этом в уютных рамках собственной квартиры, обращайтесь к сайтам https://www.zooniverse.org/ и https://scistarter.org/. На них – большой выбор проектов, подобных описанным выше (и далеко не только в области астрономии).
Артем Новиченок (специально для "Звездочета")
