Все новости

«Будет ли в результате наблюдений «РадиоАстрона» в ближайшее время появляться все больше новых красивых картинок? Конечно, да!». Юрий Ковалев о том, что наука еще долго будет питаться результатами проекта «РадиоАстрон», даже если он и завершил свою работу

Юрий Ковалев, российский учёный-астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор РАН, член-корреспондент РАН. руководитель научной программы наземно-космического интерферометра «Радиоастрон»
© Фото: Михаил Почуев/ТАСС
15 февраля руководитель Астрокосмического центра Физического института академии наук (АКЦ ФИАН) Николай Кардашев сообщил, что «восстановить работоспособность космической обсерватории «Спектр-Р» путем проведения обслуживания на орбите не удастся. Спустя пару дней (вчера, в воскресенье) Роскосмос поделился в своем пресс-релизе словами заведующего лабораторией внегалактической радиоастрономии АКЦ ФИАН Юрия Ковалева: «С 10 января не удается наладить связь с аппаратом "Спектр-Р". Попытки продолжаются, а в это время нами собраны новые заявки на наблюдения до середины 2020 года. Верим в восстановление связи». Что бы ни случилось дальше с «РадиоАстроном», это целая большая эпоха в отечественной (и не только) астрофизике. Настало время поделиться с читателями большим рассказом Юрия Ковалева о том, зачем был нужен этот проект, к чему он привел и что дальше.

[Ch.]: Давайте сразу перейдем к насущному. То, что наш разговор сегодня («Чердак» говорил с Юрием в понедельник, 14 января 2019 года, — прим. «Чердака») перенесся на несколько часов, связано с тем, что что-то изменилось в положении дел с «РадиоАстроном»? Можете ли вы рассказать, что происходит с ним прямо сейчас?

[ЮК]:  Я хочу подчеркнуть, что непосредственную работу со спутником проводит НПО им. Лавочкина. Астрокосмический центр ФИАН готовит задания для научных наблюдений, сопровождает весь научный цикл на телескопе, занимается станциями слежения и сбора научной информации, корреляцией данных. Кроме того, мы согласовывали сегодня с Роскосмосом информационное сообщение «РадиоАстрона» по современной ситуации.

[Ch.]: Расскажете, в чем оно заключается?

[ЮК]: ФИАН является головной научной организацией проекта. А за техническое состояние отвечает НПО имени С.А. Лавочкина вместе с Роскосмосом. Так как это их зона ответственности и они сейчас активно всем этим занимаются и, более того, оперативно комментируют техническое состояние аппарата, мы его и не комментируем. Что будет завтра в информационном сообщении «РадиоАстрона»? Наверное, из технических вещей единственное новое, что там появится, — маленькая добавочка, которая описывает историю со связью с Грин-Бэнк (обсерватория в Западной Виргинии, США, также участвующая в работе с «РадиоАстроне» — прим. «Чердака»). Подтверждено: и Пущино, и Грин-Бэнк видят блуждающий сигнал на 8 ГГц от спутника. При этом мы бросаем с Земли сигнал на спутник на частоте 7 ГГц. На борту он сдвигается с 7 на 8 и на 8 ГГц возвращается обратно. Это так называемая замкнутая петля. Это сделано для возможности привязать бортовой комплекс к атомным часам, к водородному стандарту частоты, который находится на Земле. Даже когда у нас спутник не наблюдается и, соответственно, наша полутораметровая антенна, которая передает научные данные на Землю, не смотрит на Землю, а смотрит в другую сторону, эта антенна излучает. И когда Грин-Бэнк рано утром 14 января бросил на нее семигигагерцовый сигнал как часть этой самой замкнутой петли, спутник к нему привязался. И петля замкнулась. Мы увидели по характеристикам восьмигигагерцового сигнала из космоса, что он стабилизировался, то есть петля работает. Научная аппаратура действительно жива и функционирует. Сигнал с Земли был принят аппаратом, даже несмотря на то, что полутораметровая антенна не туда смотрит.

[Ch.]: Можно ли сказать, что вы с ним «поговорили»?

[ЮК]: Нет.

[Ch.]: А как можно назвать этот процесс? Мы просто потыкали его палочкой, и он сказал: «Я жив»?

[ЮК]: Это хороший вопрос. На самом деле, есть очень много путаницы в прессе на эту тему. Некоторые даже говорят, что мы продолжаем получать научные данные со спутника. Это не так.

[Ch.]: У нас как раз был уточняющий вопрос именно про это!

[ЮК]: Нет, мы не продолжаем получать научные данные со спутника. Полутораметровая антенна, которая сбрасывает научные данные, не повернута в сторону Земли. И широкополосный сигнал на 15 ГГц, который должен был бы сбрасывать эти самые научные данные на Землю, — мы его не можем увидеть, потому что там слишком слабый уровень излучения из-за отвернутой антенны. Собственно, для того чтобы его можно было увидеть, у нас на борту и стоит полутораметровая антенна, которая должна навестись на наземную станцию слежения. А наземная станция слежения, в свою очередь, тоже большая: в Пущино — 22 метра, в Грин-Бэнк — 43. И несерьезно думать, что мы можем получать научные данные, если полутораметровая (т.н. высоконаправленная) антенна не наведена на станцию слежения на Земле. Нет, научные данные мы не получаем. Однако мы видим излучение бортового комплекса!

Можно сказать, что мы крикнули в сторону спутника: «Привет!», а спутник крикнул: «Привет!» нам в ответ. Но этим общение и ограничилось.

«Спектр» с «РадиоАстроном» на борту
Описание
«Спектр» с «РадиоАстроном» на борту

[Ch.]:  У нас есть два вопроса про то, как это железо устроено. Вот есть спутник. Он называется «Спектр-Р». У него на борту сидит научное оборудование, которое занимается наукой. Ваши отношения с НПО так и строятся: вы рулите железом, которое занимается наблюдениями, — они рулят железом, которое этот самый телескоп на себе возит. Где проходит граница?

[ЮК]: На самом деле ситуация более сложная. Если коротко: по бортовой научной аппаратуре зона ответственности — Астрокосмического центра ФИАН. А зона ответственности НПО — все остальное. При этом управлением всего спутника занимается НПО имени Лавочкина.

[Ch.]: Вы присылаете им маленький кусок циклограммы, а они встраивают ее в свою?

[ЮК]: Совершенно верно. Мы присылаем в НПО кусок циклограммы, которая управляет космическим телескопом, проводя научные наблюдения. А НПО готовит полное полетное задание, которое уже заливается на борт.

[Ch.]: Собственно, тем не менее в некотором смысле можно сказать, что вы — этакие пассажиры на борту «Спектр-Р»?

[ЮК]: Да. Я считаю, что это правильное утверждение. Можно считать, что мы — пассажиры на борту «Спектра».

[Ch.]: Если все это время шли наблюдения, потом случилось так, что НПО не смогло достучаться до «Спектра-Р», то в некотором смысле наблюдения же продолжаются? Количество данных, возможно, сейчас на борту «РадиоАстрона» растет. Или нет?

[ЮК]: Я вам так скажу. Будет ли увеличиваться количество научных данных, получаемое с «РадиоАстрона», в случае, если проблема не будет решена? Нет. Если проблема не будет решена, научные наблюдения «РадиоАстрона» завершились.

[Ch.]:  Т.е. он уже ничего никогда не сможет вам прислать?

[ЮК]: Это очень общее утверждение. Я бы его не сделал. Но вот утверждение, что в случае, если связь со спутником не будет восстановлена, научная программа «РадиоАстрона» будет завершена, совершенно справедливо. Думаю, я ничего не упускаю, говоря так.

[Ch.]:  Правильно ли мы понимаем, что все это время продолжала выполняться какая-то научная программа? Еще в Новый год кто-то куда-то там смотрел?

[ЮК]: Вы правильно понимаете. Более того, вы можете сами ознакомиться с программой наблюдений «РадиоАстрона», потому что она находится в открытом доступе на сайте АКЦ ФИАН. У нас достаточно интересная программа января. У нас стоят и наблюдения близких галактик, и наблюдения пульсаров, и наблюдения источников мазерного излучения, и квазаров. И даже некоторые тестовые наблюдения в подготовке возможных будущих новых гравитационных экспериментов. Конечно, юстировочные сеансы, так как нам необходимо постоянно проверять и уточнять характеристики зеркала для высокоточной калибровки.

[Ch.]:  И все это просто называется «расширенной программой». Вы ведь в некотором смысле уже несколько лет дополнительные сливки снимаете с инструмента.

[ЮК]: Да. Программа «РадиоАстрона» у нас формировалась фактически следующим образом: примерно первые полгода после запуска «РадиоАстрона» в космос у нас проводились тесты, а потом полтора года — ранняя научная программа. В ней участвовали организации и научные группы, которые выполняли существенную роль в подготовке спутника, в его строительстве, в подготовке к запуску и во время первых тестов. Вот кто вложился, тот получил доступ к самым первым «сливкам». При этом другая цель ранней программы была в том, чтобы научиться работать с космическим аппаратом и превратиться в ведущую мировую обсерваторию. Опять же для формирования полноценной программы нам нужно было понять хотя бы базовые свойства космических объектов на тех угловых масштабах, на которых мы работаем. Потому что в этом уникальность «РадиоАстрона»: никто никогда не имел подобного наземно-космического интерферометра! Никто никогда раньше за всю историю человечества не исследовал космические объекты на таких мелких масштабах. Поэтому не было никаких гарантий, что свойства объектов будут одни или другие. И для того, чтобы потом полноценно организовывать научную программу, нам необходимо было понимать хотя бы в общих чертах, чего же нам ждать от исследуемых нами космических объектов.

Были некоторые неожиданности. Следует отметить, что в основном были неожиданности позитивного свойства. После того как ранняя научная программа закончилась, у нас стартовала открытая научная программа и продолжается по сей день. Мы каждый год объявляем конкурс научных заявок, собираем научные предложения. Наш международный программный комитет их рассматривает. И принимается решение о том, какие научные предложения и заявки были наиболее интересными и какие, соответственно, будут реализовываться на проекте «РадиоАстрон». У нас также увеличивается пул ученых, которые работают на «РадиоАстроне». Наибольшее количество авторов заявок — из России. При этом около 20 стран мира подают заявки, но не как страны, а как люди, которые аффилированы с той или иной страной. Да, конечно же, перед запуском «РадиоАстрона» в космос у нас были планы, какие ключевые направления «РадиоАстрона» и ключевые направления науки наиболее важны. Какие обязательно надо успеть реализовать в течение первых лет. И мы прилагали особые усилия для того, чтобы все подобные наблюдения были поставлены, причем были поставлены правильно и корректно. Принципиальное различие научных наблюдений, которые идут сейчас, от того, что было в течение первых лет, заключается в том, что теперь мы много лучше понимаем, чего ожидать. Т.е. сейчас научные наблюдения основаны на тех новых идеях и на тех первых результатах, которые «РадиоАстроном» получены и опубликованы. В этом смысле идущая в настоящий момент программа явно подпадает под понятие «расширенная».

[Ch.]:  А если смотреть на это с точки зрения сообщества ученых, которые занимаются радиоастрономией? Был один «РадиоАстрон». Потом появились еще инструменты: вот китайцы хотят запускать свой интерферометр, вот ALMA (англ. — Atacama Large Millimeter Array) раскочегарилась. Если бы «РадиоАстрона» не было в предыдущие годы, все было бы намного грустнее, потому что подобных наблюдений не было бы возможно в принципе. А сейчас, наверное, в целом знания продолжат производиться, если ваша программа сейчас закончится. Или нет? Не появится ли сейчас огромная дыра в области наблюдений, из-за которой прогресс научного знания, связанный объектами подобного масштаба, существенно замедлится?

[ЮК]: Дыры появиться не должно. И это связано не с тем, что введены в строй другие телескопы типа ALMA и т.д. Кстати, это очень хороший пример. Дыры не будет по той простой причине, что «РадиоАстрон» (ох, здесь я сам нас и хвалю — конструкторов и инженеров НПО, АКЦ, других организаций, ученых, которые сделали этот проект)... оказался крайне успешным! Намного более успешным, чем мы ожидали в своих самых лучших снах. Баллистику нам Институт прикладной математики очень хорошо поддерживает. В общем, все действительно потрясающе отработали. От лица ученых громадное всем спасибо! Итак, почему не останется дыры? Раз «РадиоАстрон» хорошо отработал, это означает, что ключевые научные вопросы, которые до его запуска в космос не были решены, — сейчас на них есть ответы. «РадиоАстрон» проработал а) качественно, б) настолько долго, что все эти задачи удалось решить. Сейчас мы продолжаем исследования на основе первых результатов. Это очень здорово и важно!

Это принципиально отличается от ситуации с предыдущим проектом наземно-космического интерферометра у японцев. Он назывался VSOP (VLBI Space Observatory Programme). С ним было два печальных момента. Во-первых, его запустили на небольшую орбиту вокруг Земли, 2,5 диаметра. Если сравнивать размеры наземно-космического интерферометра VSOP и наземных, то они различались всего в три раза. Во-вторых, у VSOP оказался неисправен самый коротковолновый диапазон 1,3 см. То, что они достигали на своем наземно-космическом интерферометре, это то, что с Земли можно было сделать на двух сантиметрах. В общем, принципиально нового научного результата они не дали. Поэтому запустили или не запустили — к сожалению, прорыва не было.

Что касается «РадиоАстрона», то тут прорыв есть. И это потрясающе и здорово — для нас, для отечественной и мировой науки, для ученых вообще. При этом повторять в будущем то, что уже удалось сделать на «РадиоАстроне», нет смысла. Поэтому следующий шаг будет более сложный и тяжелый. Иначе не получить новых результатов. Как раз мы, коллектив Астрокосмического центра, предлагаем проект «Миллиметрон»: тоже 10-метровое зеркало, но только с намного более точной поверхностью, охлаждаемым зеркалом (для того чтобы аппарат работал уже не на сантиметровых, а на миллиметровых длинах волн). Тут два плюса. Первый — еще более высокое угловое разрешение и, соответственно, еще большая четкость изображений. И второй плюс — прозрачность. Чем короче длины волн, тем прозрачнее объекты, которые мы исследуем, тем глубже в них можем заглянуть. За рубежом есть какие-то другие идеи. Но никто никогда не пойдет на повторение того, что уже было сделано. Вот был «Хаббл», сейчас он заканчивается — никто же не предлагает послать второй такой же «Хаббл». Предлагают послать что-то новое, что даст новые результаты, — телескоп JWST. В нашем случае проект «Миллиметрон» как раз базируется на результатах и идеях, реализованных в «РадиоАстроне». Это будет наш следующий шаг. Поэтому — нет, дырки не будет. Будет основа для дальнейшего развития.

[Ch.]:  «Миллиметрон» запланирован на 2025 год, так ведь? А китайцы чуть раньше полетят, но у них, насколько я понимаю, те показатели, которые про сантиметры, — немного другой набор?

[ЮК]: На сегодняшний день дата запуска «Миллиметрона» находится за 2024 годом. Теперь про китайцев. У них была идея послать два радиотелескопа в космос. «РадиоАстрон» был один, а теперь давайте пошлем два, и тогда качество изображений будет значительно лучше. Проблема заключается в том, что база космического интерферометра, «космос—космос», будет очень малочувствительной. Потому что будут две маленькие антенны в космосе. Вы выигрываете именно на базах «космос—земля» из-за больших земных антенн. В общем, новых прорывных задач такой проект на сантиметровых волнах не решит, а стоить будет очень дорого. Тогда чем это будет лучше «РадиоАстрона»? В общем, пока этот проект у китайцев не очень хорошо развивается в смысле государственной поддержки.

[Ch.]:  То есть возможно, что они и не полетят вообще?

[ЮК]: Возможно. У этого проекта немало сложностей, он развивается медленно.

[Ch.]:  Года три назад сырых данных у вас уже было полтора петабайта. Сколько их сейчас примерно?

[ЮК]: Их сейчас всего собрано около 4 петабайт. Не забывайте, что это данные как с космического телескопа, так и с наземных. И в сумме за все эти годы (мы недавно посчитали и сами удивились) «РадиоАстрон» наблюдал с около 60 наземными радиотелескопами.

[Ch.]:  Это ведь как с тем же «Кеплером» — он вроде бы уже всё, а с него все еще достают и достают что-то. С «РадиоАстрона» можно еще будет годами доставать?

[ЮК]: Да, так и будет. Собственно, ради этого мы все и работаем. Мы уже достаточно давно это поняли. Когда бы «РадиоАстрон» ни закончил свои наблюдения, мы оцениваем, что нам лет на пять будет работы по обработке и анализу данных, публикации статей, получению новых результатов.

[Ch.]:  Там порядка десятка статей вышло в 2017-м, примерно столько же в 2018-м. И, по вашему мнению, в 2019-м, 2020-м и в следующие пять лет по десятку статей будет еще выходить?

[ЮК]: Не берусь предсказывать. Скорее, больше. Мне рассказывали коллеги, что когда Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга МГУ потерял свои наблюдательные базы во время развала Советского Союза из-за того, что республики стали независимыми и некоторые обсерватории отошли другим республикам и перестали наблюдать, то количество статей в год у ГАИШ увеличилось. Сотрудники стали меньше наблюдать, и у них появилось больше времени на статьи. Опять же, например, в ближайшее время готовится отдельный выпуск журнала Advances in Space Research, который будет посвящен наземно-космической интерферометрии. И там будет сразу в одном номере много «радиоастроновских» статей.

[Ch.]:  А мы можем сейчас начать загибать пальцы, считая самые «вкусные» результаты? Смотрели объект в Деве-А. Смотрели в машину, которая в центре Млечного Пути, где находится Стрелец A*. Были квазары, которые оказались куда ярче, чем думалось ученым последние полвека. Есть также результат, связанный с облаками пыли в Галактике и открытием нового эффекта рассеяния. Это то, что нам известно в качестве главных результатов за все эти годы. Что я упускаю и над чем грядущим вы уже можете приподнять завесу?

[ЮК]: Во-первых, вы совершенно не упомянули вот о чем: мы не говорили с вами про проверку Общей теории относительности Эйнштейна. Смотрите, какая штука: в основе ОТО есть несколько базовых постулатов. И один из них называется принципом эквивалентности. Он говорит о том, что инертная масса и гравитационная масса равны. Инертная масса — та, которая описывается вторым законом Ньютона. Гравитационная масса — та, которая стоит в законе всемирного тяготения. Надо проверять, так это или нет.

И около полувека назад был реализован Gravity Probe A, эксперимент, когда американцы запустили на ракете водородный стандарт частоты, атомные часы, которые взлетели на некую высоту, а потом упали вниз. Они так и должны были упасть. Зачем это было сделано? Для того чтобы на борту спутника иметь тикающие часы, которые, удаляясь от Земли, двигаются в меняющемся гравитационном поле. Причем это гравитационное поле меняется сильно. Настолько, что удастся увидеть различие между темпом хода часов на Земле, в достаточно сильном гравитационном поле, и на значительном удалении от Земли. В результате этого эксперимента принцип эквивалентности удалось проверить с точностью до четвертого знака после запятой.

На борту «РадиоАстрона» тоже находится водородный стандарт частоты, который замечательно проработал первые шесть лет нашего полета. И в это время у нас проводился гравитационный эксперимент на борту, цель которого — проверить принцип эквивалентности с точностью в 10 раз лучше, чем то, что было сделано Gravity Probe A. Мы проверяли справедливость общей теории относительности, точнее базового принципа, на котором она построена. Либо мы подтверждаем: окей, общая теория относительности справедлива, с точностью в 10 раз выше, либо мы начинаем видеть расхождения, что позволит ученым серьезно развить ОТО.

Собственно, такая задача нами решалась. У нас есть группа, которая этим занимается. Она регулярно, на протяжении многих десятков экспериментов, измеряла темп хода часов на борту, сравнивая его с темпом хода часов на Земле. Есть первые результаты, которые опубликованы. Они показывают, что в рамках одного выделенного эксперимента, который фактически повторяет Gravity Probe A, они достигают точности, сравнимой с американским Gravity Probe A. Но у нас такой эксперимент не один, их под сотню. Вы можете, обработав и усреднив все данные, увеличить точность как раз на порядок. Они этим и занимаются. Вы попросили меня открыть завесу? Это одно из направлений исследований, которое обещает дать потенциально очень интересные результаты. Сейчас на эту тему начинают идти публикации, которые получены со спутников Galileo. Там парочка была неудачно запущена — они аналогичный эксперимент проводили. Но мы считаем, что у нас результаты будут точнее и интереснее. Я рассчитываю на то, что наша группа получит результаты и опубликует их в 2019 году, ведь все данные для этого уже собраны. Надо подождать — в настоящий момент происходит обработка научных данных.

Теперь немного подробнее про квазары. Они оказались как минимум в 10 раз ярче, чем мы думали, чем предсказывала современная теория. В результате это приводит к необходимости переосмыслить, пересмотреть природу излучения ядер квазаров. Наверное, самое интересное, что в этой связи мы можем добавить, — возможно, центры далеких квазаров могут ускорять протоны до скорости света. И протоны обеспечивают наблюдаемую нами рекордную яркость излучения. Ранее считалось, что это невозможно, потому что очень непросто их разогнать до световых скоростей. Протоны тяжелые — примерно в 2000 раз тяжелее, чем электроны! Интересно, что результаты телескопа IceCube прошлого года по детектированию нейтрино, по первой ассоциации нейтрино с квазаром, фактически свидетельствуют в пользу существования протонных джетов у квазаров.

[Ch.]:  Он подтвердил ваш более ранний результат?

[ЮК]: Не то чтобы подтвердил. Он пролил воду на одну из наших мельниц [гипотез, которые мы выдвигали]. Там любое объяснение непростое.

Еще один момент, который — я уверен! — будет вам интересен и мы его не обсуждали раньше, таков: «РадиоАстрон» помогает строить не просто красивые, но подробные и глубокие изображения этих самых джетов у галактик. И существует наилучший кандидат на галактику, в центре которой находится двойная сверхмассивная черная дыра, одна вращается вокруг другой. Это может приводить к прецессии потока плазмы, который из них вылетает. И «РадиоАстрон», построив изображение джета в данной галактике, обнаружил его закрутку. Т.е. подтвердил, что в центре этой галактики с большой вероятностью находится двойная сверхмассивная черная дыра.

[Ch.]:  Давайте вернемся к Стрельцу, и вы немного про него расскажете. Есть проект, который называется Event Horizon Telescope. Они смотрят туда же, куда и «Радиоастрон», и хотят увидеть тень черной дыры. И наверняка они опираются на наблюдения, которые вы предпринимали.

[ЮК]: Этот телескоп, «Горизонт событий» — наземный интерферометр, который работает на длине волны 1,3 миллиметра. И вот, начиная с весны 2017 года, к его наблюдениям подключилась фазированная решетка ALMA. ALMA представляет собой множество телескопов, которые складывают принимаемое излучение вместе. Этот чувствительный телескоп стал частью сети EHT. Благодаря чему весь EHT достиг намного более высокой чувствительности, чем раньше.

Совершенно верно, мы очень тесно сотрудничаем. В некотором смысле вначале мы конкурировали за формальные показатели типа «у кого рекорд углового разрешения». Сейчас мы активно вместе  работаем. Весной 2017 года «Горизонт событий» наблюдал два объекта, которые являются наилучшими кандидатами для того, чтобы увидеть тень черной дыры. Первый — это центр нашей Галактики, Стрелец А*. Второй — достаточно близкая к нам галактика М 87, объект Дева А. Дева А находится дальше, чем центр нашей галактики. Однако там и черная дыра значительно массивнее, соответственно,  тень должна быть побольше. В принципе и та и другая должны иметь размеры, которые и телескоп «Горизонт событий», и «РадиоАстрон» могут увидеть.

В случае телескопа «Горизонт событий» — им не хватало, как минимум, чувствительности. Они об этом знали и поэтому, собственно, работали в сторону привлечения в свои ряды ALMA. Что касается «РадиоАстрона», то нам всего хватало. Мы проводили наблюдения на длине волны 1,3 см.

Давайте-ка я начну с центра нашей Галактики. Мы даже вначале и не собирались связываться с центром Галактики. Это связано с тем, что мы точно знаем: центр нашей Галактики спрятан от наблюдателей за достаточно плотным облаком межзвездной плазмы. И его излучение сильно рассеивается на тех длинах волн, которые доступны «РадиоАстрону». Вплоть до самой короткой нашей длины волны — 1,3 см. Поэтому единственный шанс — это уйти на более короткие длины волн для того, чтобы побороть это рассеяние.

Честно говоря, эта проблема стоит у кого угодно, и у наземных телескопов тоже. Если говорить про центр Галактики, то это явно задача «Миллиметрона». Это то, что мы думали в самом начале, и даже не собирались его наблюдать на «РадиоАстроне». Но ситуация изменилась, когда мы открыли новый эффект рассеяния. Мы это сделали на пульсарах, потом проверили с помощью наземных телескопов по центру Галактики и увидели, что у центра Галактики новый эффект рассеяния хорошо виден. Это дало нам надежду попробовать увидеть центр Галактики, спрятанный за рассеивающим экраном, с помощью очень хитрой и математически очень тяжелой процедуры восстановления изображения, испорченного рассеянием. Мы используем открытый нами же эффект рассеяния для того, чтобы оценить и измерить характеристики рассеивающего облака, применить их и, соответственно, получить истинное изображение объекта, спрятанного за облаком.

«РадиоАстрон» провел большущий международный эксперимент с самыми чувствительными наземными телескопами, которые видели Стрелец А* — это достаточно низкий объект, -27° склонения, его хорошо видят южные телескопы. Мы использовали VLA, VLBA, австралийские, корейские и китайские телескопы вместе с космическим. До сих пор продолжаем обрабатывать данные. Очень тяжелый с точки зрения обработки массив данных.

Что касается телескопа «Горизонт событий», для них изначально это был объект, который давал наибольшую надежду увидеть тень черной дыры. По результатам «РадиоАстрона» оказалось, что ситуация может быть непростой даже на 1,3 мм, в 10 раз короче нашей. Открытый нами эффект рассеяния приводит к тому, что, скорее всего, и у них должны быть сложности. После нашего открытия в 2014 году уже вышел ряд статей. Последняя, как раз по Стрельцу А*, — в Astrophysical Journal несколько месяцев назад (см. The Scattering and Intrinsic Structure of Sagittarius A* at Radio Wavelengths, Michael D. Johnson et al., August 27, 2018). И там говорится о том, что многие предыдущие результаты по Стрельцу А* неправильно анализировались и интерпретировались. Там сложная физика распространения радиоволн. В общем, возможно, Стрелец А* не такой тривиальный объект для поиска тени черной дыры. Это не означает, что на нем можно поставить крест, конечно.

Второй объект, про который я говорил, Дева А, галактика М87, находится на расстоянии 16 мегапарсеков, десятки миллионов световых лет. Что касается эффектов рассеяния, то они намного более слабы в направлении М87. Поэтому это был один из первых наших объектов исследований на «РадиоАстроне». Мы снова наблюдали с наиболее чувствительными наземными телескопами. И там вопрос был следующим: в центрах далеких галактик обязательно есть пыль, газ, плазма. Значит, поглощение. Мы беспокоились, мы заранее не знали; никто же не пробовал с таким угловым разрешением наблюдать Деву А ранее. Мы не знали уровня поглощения на нашей самой короткой длине волны 1,3 см. Оно закроет от нас центр М87 или нет? Позволит нам увидеть тень от черной дыры или нет? Провели наблюдения, несколько штук, и — не смогли увидеть тень черной дыры в центре М87. Наши оценки показывают, что т.н. эффект синхротронного самопоглощения и пыль тому виной. «Миллиметрон» в этом смысле силен и хорош как следующий шаг не только потому, что у него угловое разрешение будет выше. А еще и потому, что прозрачность космических объектов на более коротких длинах волн конечно же выше. Так вот, телескоп «Горизонт событий» тоже наблюдал М87 весной 2017 года. На сегодняшний день пока мы не знаем результатов этих наблюдений. Если какие-то результаты будут, мы ожидаем, что они будут объявлены в течение ближайших месяцев.

А пока что я слышал на конференции, которая проходила несколько месяцев назад в Европе, что первая наблюдательная кампания весной 2017-го с точки зрения техники и погоды была более успешна, нежели вторая, весной 2018-го. Поэтому если у них какие-то результаты есть, то это как раз из первой кампании, о которых они и будут рассказывать.

[Ch.]:  Можно ли говорить о том, что некоторая гонка за тем, чтобы стать первым, кто эту картинку получит, все еще идет? И в этом смысле «Миллиметрон» вполне на дистанции, несмотря на то что это не очень быстро?

[ЮК]: Во-первых, да. Конечно, гонка еще не закончена. Во-вторых, примерно как с LIGO — была большая волна, когда гравитационные волны продетектировали. Но ученых, конечно же, интересуют следующие шаги, когда LIGO получит еще более высокую чувствительность. Будут введены в строй новые чувствительные гравитационные интерферометры. Они будет детектировать значительно большее количество событий со значительно большими подробностями о характеристиках получаемых сигналов. Тогда это позволит проводить глубокие исследования природы объектов, которые генерируют гравитационные волны. То же самое и здесь: кто первым увидит тень черной дыры — «РадиоАстрон»? «Миллиметрон»? Телескоп «Горизонт событий»? Это с точки зрения пиара очень важно. Но намного важнее и интереснее, собственно, иметь возможность глубоко и планомерно изучать черные дыры в максимальном количестве объектов. Для этого, очевидно, нужны проекты типа «Миллиметрона».

[Ch.]:  А что еще? Есть «Миллиметрон», EHT, ALMA…

[ЮК]: Шанс увидеть тень черной дыры есть либо у «Горизонта событий», а ALMA является его частью... Либо «Миллиметрон» — и для него нам все равно нужна будет наземная поддержка. Точно так же, как и у «РадиоАстрона», потому что это наземно-космический интерферометр. Мы тоже планируем и надеемся, что ALMA будет в нем участвовать. Диапазоны частот «Миллиметрона» выбираются таким образом, чтобы идеально соответствовать диапазону частот ALMA.

[Ch.]:  Хорошо. Что мы упустили в этом разговоре?

[ЮК]: Мы с вами совершенно не обсуждали источники мазерного излучения, облака водяного пара. Есть разные результаты. Наверное, все-таки наиболее интересный — это облака водяного пара в дисках галактик. В частности, в галактике NGC 4258 (Мессье 106). Они оказались экстремально компактными. Снова, только «РадиоАстрон» смог это увидеть. Намного более компактными, чем народ думал раньше. Это меняет наше понимание физики областей водяного пара в дисках галактик.

А давайте вернемся к джетам активных галактик? У нас есть еще два ключевых направления в научной программе, которые мы с вами не обсуждали. Одно связано с исследованием природы распространяющейся в релятивистских выбросах плазменной нестабильности. У нас есть значительное количество результатов, публикаций, которые исследуют природу плазменной нестабильности в джетах квазаров и галактик. Тот же самый объект «Дева А», про который мы с вами очень много разговаривали. Чуть ли не красивейшее изображение джета этого объекта получено именно в «РадиоАстроне». Фактически оно позволяет увидеть спиральную структуру, закрученность этого джета, которая, скорее всего, является указанием на распространяющуюся в джете плазменную нестабильность. Второе, о чем я совершенно не говорил, но это принципиально важно. Смотрите, у нас уже полвека стоит вопрос о том, как формируются энергичные выбросы плазмы в галактиках. Как вы, наверное, уже поняли, галактики — это основное направление исследований «РадиоАстрона». Так вот, как же из центров галактик получаются узкие, коллимированные (с раскрытием всего в пару градусов) струи? Понятно, что в этом очень важную роль играет магнитное поле. Структура магнитного поля в началах этих выбросов, которые «РадиоАстрон» сумел сфотографировать или восстановить изображение, она принципиально важна. Это место, где происходит формирование джетов. Если вы возьмете любую книгу или диссертацию про квазары, есть кусок с формулировкой актуальности темы. Там будет обязательно написано: вопрос формирования, ускорения и коллимации джетов до сих пор непонятен. Так вот,  важным моментом является структура магнитного поля. «РадиоАстрон» смог увидеть, что она, скорее всего, спиральная.

[Ch.]: А вот у нас есть вопрос про картинки! Вы об этом уже даже говорили. «РадиоАстрон» не такой визуальный, как какой-нибудь «Хаббл». Что из этого является наиболее визуальным на сегодняшний день? 

[ЮК]: Картинка, которая сейчас наиболее хорошо расходится, это именно картинка Персея А. В частности, потому что мы выпустили по ней пресс-релиз в середине прошлого года. Но картинка джета в галактике М87, наверное, еще более красивая. Просто мы пока еще ее должным образом не отрекламировали.

[Ch.]:  Тогда еще один уточняющий вопрос. Мы его уже с вами касались некоторое время назад. Правильно ли я понимаю, что картинки — это дело наживное? Вас, как ученых, в первую очередь интересуют данные, а это графики и прочие, гораздо менее визуальные штуки. Но при дальнейших наблюдениях, даже сделанных с других инструментов подобного уровня, картинка будет становиться лучше, потому что данных становится все больше? И в какой-то момент можно будет сесть и по данным построить большую красивую картинку? И этот момент нас еще ждет — возможно, даже в ближайшие годы?

[ЮК]: Вопрос ваш совсем непростой, особенно если пытаться отвечать на него корректно. Отвечу сначала на вопрос, который сам же и сформулирую: будет ли в результате наблюдений «РадиоАстрона» в ближайшее время появляться все больше и больше новых красивых картинок? Конечно, да. Потому что у нас все большее количество экспериментов по картографированию коррелируется и выдается научным группам для того, чтобы они эти самые красивые картинки «рисовали». В ближайшее время завершается работа над очередной серией таких научных статей. Если отвечать на вопрос: «Будет ли в радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой время, когда ты нажал на кнопку и сразу автоматически вылезла красивая картинка?» — это непросто. У нас сегодня один космический элемент. Причина, по которой наши китайские коллеги хотели сделать два, заключается именно в этом: чтобы виртуальный наземно-космический телескоп полнее и лучше формировался при участии большего количества его элементов — участвующих телескопов. Чем их больше, тем проще и быстрее будет получать картинки. Вот оптический, точнее инфракрасный, интерферометр VLTI картинки вообще не рисует.

[Ch.]:  Там ведь еще математика, грубо говоря, так? По большому счету для того, чтобы получить картинку, это модель плюс данные? 

[ЮК]: В некотором смысле — да. Мы решаем некорректную обратную задачу при восстановлении изображения. В этом сложность.

[Ch.]:  Есть некоторое приближение, потому что модель?

[ЮК]: Совершенно верно! В общем, это достаточно большая проблема как раз для наших коллег из телескопа «Горизонт событий». У них есть разные научные группы, которые обрабатывают одни и те же данные телескопа «Горизонт событий» разными методами картографирования. А потом сравнивают результат. У нас все-таки ситуация более простая или консервативная.

[Ch.]:  А почему?

[ЮК]: Я не знаю точно, какова ситуация сейчас, когда ALMA стала частью телескопа «Горизонт событий». Я этих данных не видел и руками не щупал. Но до ALMA явно чувствительность наших данных была выше, чем чувствительность «Горизонта событий» на 1,3 мм. И телескопов у нас больше. На 1,3 мм можно копить сигнал значительно меньшее время, чем у нас. Чем короче длина волны, тем меньше можно копить. Конечно, добавка ALMA для них все значительно улучшила.

[Ch.]:  А накопление — что это? У них планета поворачивается и они не успевают фокусироваться? Или что происходит?

[ЮК]: Нет. Просто-напросто характеристики сигнала, который проходит через атмосферу Земли, очень быстро «портятся». Турбулентная атмосфера тем быстрее портит фазовые характеристики сигнала, чем короче длина волны. Когда падает на Землю радиоволна длиной 6 см, мы можем копить минут 10–15. А когда падает на Землю сигнал на длине волны 1,3 мм, то у вас есть секунд 20. Вот и сравните!

[Ch.]:  Если научная программа наблюдений сейчас остановится, что же будет  с командой?

[ЮК]: Если говорить про команду Астрокосмического центра ФИАН, то есть научные сотрудники, есть инженеры, конструкторы. Последние уже достаточно давно занимаются «Миллиметроном» — и успешно. Что касается ученых, то на ближайшие пять лет имеется накопленный объем данных наблюдений «РадиоАстрона», который надо продолжать обрабатывать, анализировать, публиковать. Кроме того, есть немалое количество научных проектов, которые основаны на результатах  «РадиоАстрона». При этом делаются уже без прямого использования данных космического телескопа. Нам есть что делать.

[Ch.]:  «РадиоАстрон» — огромная, долгая история, затянувшаяся совершенно не из-за связанных с наукой проблем, а с развалом Советского Союза, долгим ожиданием, всем остальным. И в некотором смысле это вышел проект «на поколение». У вас сейчас оно сменится? Или это всё те же самые люди?

[ЮК]: Я сомневаюсь, что произойдет нечто вроде резкой смены поколений. Надеюсь, нет. Разговоры про это могут вести люди, которых не особо заботит завтрашний день. Если вас профессионально беспокоит, как будет развиваться ваша организация и научное направление, вы будете каждого профессионала использовать по полной. В российской науке, что хорошо всем известно, наблюдается серьезный кадровый голод. Поэтому все профессионалы, которые могут продолжать заниматься делом — наукой, техникой — и которые получают от этого удовольствие… было бы глупо кого-то насильно менять. Я надеюсь, что мы продолжим работать так же, как работали раньше. А если какие-то смены и будут, то естественным образом, без резких скачков. Знаю другие примеры, и они печальны.

[Ch.]:  Мы не совсем про это. Полетали вы долго, и тут целое поколение могло вырасти за это время. Теперь люди, которые студентами к вам пришли, сейчас уже успели наверняка защитить кандидатскую диссертацию.

[ЮК]: Так оно и есть. Достаточно быстро у нас выросло новое поколение ученых, которые имеют уникальный опыт. В эксплуатационном сопровождении «РадиоАстрона» участвует значительное количество сотрудников Астрокосмического центра, включая нашу молодежь. Нет, не студентов — аспирантов, молодых ученых. Меня беспокоило, что из-за того, что значительная часть их времени тратится на работу  «РадиоАстрона», задерживается выход научных статей и защита диссертаций. Я делился беспокойством с коллегами, которые говорили: «Не переживай! Вся ваша молодежь получает настолько бесценный опыт, что возможная задержка защиты диссертации на один-два года — это мелочь по сравнению с тем, какими уникальными специалистами они вырастут». Так оно и оказалось.

[Ch.]:  Т.е. у вас, вообще-то, на много лет есть какой-то «костяк»?

[ЮК]: Я бы ответил на этот вопрос «да», однако если прекращать вкладываться в подготовку молодых кадров, ничем хорошим это не кончится. Сейчас почивать на лаврах совершенно неправильно. Работа по подготовке профессиональных кадров категорически не должна останавливаться, потому что действительно их не хватает. Нигде не хватает: ни в науке, ни в том же самом hi-tech. У всех об этом болит голова. В частности, по этой причине я больше времени провожу в МФТИ в надежде получить поток профессионально обученных и подготовленных студентов и аспирантов.

[Ch.]:  Понятно. И если «Миллиметрон» запустить, то они все будут там.

[ЮК]: Именно! Я пытаюсь чиновникам министерства и руководителям вузов сформулировать это утверждение чуть более широко. Потому что «Миллиметрон» — это наш прямой интерес. Мы о нем постоянно думаем и беспокоимся. Но ситуация более общая. По моему мнению, важна статистика не того процента молодежи, которая уехала, а того процента, который вернулся. Уезжая за рубеж, молодые ученые получают новый важный опыт в ведущих мировых научных центрах. Для нас это реально полезно. А для того, чтобы люди возвращались в Россию, — опять же очень упрощенно — нужно соблюдение двух основных условий. Первое — это адекватные условия по заработной плате. Второе — это интересный сильный потенциал того места, куда вы возвращаетесь, на проведение научных исследований мирового уровня. Если мы сможем предложить больше подобных возможностей для наших молодых ученых, тем большее количество будет возвращаться. И наоборот, не предложим — не будут.

[Ch.]:  Чтобы в Россию возвращались ученые, нужно, чтобы Россия летела в космос?

[ЮК]: Совершенно верно!

 Иван Шунин, Егор Быковский