Неудобно е да ходи човек на конференция в собствения си институт, защото никой не отменя ежедневните задължения, работата си остава, съвещанията, а също задачите и сроковете. Казвам това като извинение за пропуснатите доклади. Но днес специално отидох да слушам обзорен доклад за транзитни явления – това е общо наименование на всички променливи обекти, които се появяват на небето за кратко и изчезват – не защото се изпаряват (макар че с някои свръхнови става точно това), а защото стават прекалено слаби за наблюдения. Антонио де Угарте – испанец, който работи в Ница, Франция разказа за различните начини да се регистрират такива обекти. Някога астрономията е била ограничена до областта от електромагнитния спектър, в която са чувствителни очите. Постепенно нашата наука се разширява до целия електромагнитен спектър, включвайки радио и излъчване с високи енергии. Но последното десетилетие се появи гравитационната астрономия, а преди това – неутринната. Точно за тези алтернативни канали стана дума. Те регистрират катастрофални явления като избухвания на свръхнови или сливания на черни дупки и не се поглъщат от праха, както електромагнитната радиация. Друг важен аспект беше организирането на последващите наблюдения – нещо, с което се занимавам и аз. Основният извод беше, че са необходими полуавтоматични канали за бързи наблюдения, едновременно в много диапазони, по възможност с един и същи инструмент. Антонио спомена и за един сравнително нов проект – да се построи 1.2-метров инфрачервен телескоп в Антарктика с поле от близо 50 квадратни градуса. Строят го французи (не само) и се очаква той да започне работа в края на 2026 година. Направих си труда да потърся – вече има статия с описанието му:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1538-3873/adc629
и тя е свободно достъпна тук:
https://arxiv.org/abs/2502.06950
Те планират да наблюдават със специален филтър, оптимизиран да пропуска само светлина в област, където фонът е най-нисък – а в инфрачервената област небето свети силно.
После пропуснах няколко доклада заради ежедневни задължения. През обедната почивка с две колежки обсъждахме панела, който трябва да водим в сряда следобед – не изненадващо той е за съдбата на обзорите с VLT след 2030-те. Продължих да слушам докладите чак следобед.
Първият беше за наблюдението на обекти с ниска повърхностна яркост. Реално погледнато половината и повече астрономия се занимава с тях – близки мъглявини, далечни галактики и почти всичко помежду им. Трудността идва от това, че те са може да се с по-ниска яркост от небето, и често случаят е точно такъв: небето свети (обикновено в тесни емисионни линии в оптичната част на спектъра или топлинно в инфрачервената област) и примерно от него идват 10 или 100 фотона – а от обекта, който искаме да наблюдаваме до нашия детектор достига само един фотон. За да се наблюдават подобни обекти се строят специални телескопи. Един пример – канадски телескоп, който се състои от множество малки телексопчета, всяко със свой детектор:
https://www.dragonflytelescope.org/
https://en.wikipedia.org/wiki/Dragonfly_Telephoto_Array
Полезрението им се измерва в градуси. Те използват тясноивични интерферометрични филтри, които променят ефективната дължина на вълната, като се наклонят. По същество се получават сканиращ спектрограф, наистина, с той покрива тесен спектрален диапазон, но е достатъчен за да се обхване радиалните скорости на повечето обекти. Попитах я колко струва една единица от последния им модулен телескоп – той се казва Мотра и по сумарната площ на огледалата е еквивалентен на един телескоп с диаметър 4.7-метра – оказа се около 30 хиляди американски долара. Един 4-5 метров телескоп струва няколко десетки милиона, дори без инструментите.
Следващият докладчик, професор в Дърам започна с изброяване на предимствата на VLT пред ELT: първо, наличието на интерферометрия, при която четирите 8-метрови телескопа имат по-високо ъглово разрешение, еквивалентно на 120-метров телескоп, отколкото на 39-метровия ELT. После, мониторинг на променливи източници, изграждане на големи извадки – тези двете предимства идват от по-голямата достъпност на наблюдателното време на VLT спрямо ELT и от по-голямата гъвкавост при разпределение на времето – защото ЕСО има четири 8-метрови телескопи, а ELT е единствен. И не на последно място, ELT не е особено добър в оптичната и ултравиолетовата област, и за VLT остава възможността да допълва наблюденията на ELT в тези диапазони на спектъра. След това лекторът мина към неотговорените въпроси в съвременната космология: като се почне от природата на тъмната енергия и се стигне до усвояването на нови начини да се измерва разстоянието до далечни галактики. Той предложи да се обърне внимание на съвместното използване на VLT и ELT, и разгледа един пример за подобна задача – определяне на количеството на различни изотопи на хелия в ранната Вселена. Той подчерта още, че тези програми ще изискват големи количества наблюдателно време. Последното веднага беше изкоментирано – вече в ESO се дават до 200 часа за обикновени програми до 400 часа за т. нар. „големи“ програми и още по-големи – обзори, които могат да достигнах хиляди часове. От една нощ за наука се използват средно около осем часа, останалото отива за калибровки.
След това чухме доклад на една професорка от Империал Колидж в Лондон за това как се получават атомни данни, които са необходими за интерпретация на астрономическите спектри. В целия свят има няколко места, на които са правят подобни измервания – а те са трудни и изискват лабораторна спектроскопия с изключително високо спектрално разрешение (от милион до стотици милиони; астрономическите спектрографи достигат най-много сто хиляди) – и в момента във всички тях работят общо дванадесет човека, включително постдоковете и аспирантите.
Един инженер от Единбург, къде са построили вече няколко инструмента за ESO, говори за следващото поколение катодни лампи. Да, именно лампи, в които има много ниско налягане, също като лампите в телевизора „Опера“ на бабите и дядовците ни. В астрономията тези лампи се използват заради спектъра от ярки емисионни линии, които излъчват. Тези лампи, обикновено пълни с Торий и Аргон, се използват за калибровка на спектрите по дължина на вълната. Освен това лампите имат къс живот и трябва често да се сменят, а производството на Торий в света намалява, по ред причини извън контрола на астрономите. И не на последно място, линиите всъщност не са чак толкова ярки и се налага калибровките да продължават доста време. Шотландците предлагат нови геометрии на лампите, което увеличава яркостта, а също и да се използват други газове като Церий и Неон. Оказва се, че церият има доста линии в инфрачервената област, която е трудно да се калибрира.
След почивката Фрнческо Пепе, който е научен ръководител на проекта ESPRESSO (това е високодисперсен високоточен спектрограф, построен главно за търсене на планети, работещ в момента на VLT) разказа за друг метод за калибровка по дължина на вълната – с помощта на така наречен лазерен честотен гребен. За него може да се прочете тук:
https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_comb
Освен за търсене на планети, много добра калибровка по дължина на вълната е нужна и за пряко измерване на разширението на Вселената: ако измерим скоростта на една далечна галактика веднъж и после отново след 10 години, ще открием, че скоростта ѝ е нараснала с около един сантиметър в секунда за всяка година между двете измервания. Това се случва, защото Вселената се разширява с постоянно нарастваща скорост – за това откритие преди петнадесет години беше дадена Нобелова награда. И накрая, точна калибровка по дължина на вълната е нужна и за да се измерят фундаменталните константи в миналото на Вселената. Това се прави като се измерват разликите в дължината на вълната на линии от един и същ химичен елемент – те са функция на фундаментални физични константи. Можем да измерим същите линии тук на Земята в лаборатория с много високо спектрално разрешение, но когато искаме да повторим същия експеримент трябва да гледаме към линии в обекти в ранната Вселена и това е много по-трудно. Лазерни честотни гребени вече работят на няколко спектрографа в ESO, понякога добре, понякога – не достатъчно добре, колкото е нужно за да се проведат експериментите, които изброих по-нагоре. Но потенциално резултатите ще са по-добри, отколкото при калибровка с катодни лампи. Нещо повече, същият екип иска да постави лазерен честотен гребен на спътник и той да се използва за калибровка на всички спктрографи по света.
Накрая изслушахме един съвсем технически доклад за проблемите с лазерния честотен гребен. На първо място стабилност и различни технически повреди – през значителна част от времето устройството просто не работи. Второ – трябва да се знае много добре формата на спектралните линии; това последното е по-скоро проблем на софтуера за обработка на данните. Но тези проблеми е необходимо да бъдат разрешени за да достигне един спектрограф точност от порядъка на 10 сантиметра в секунда – това е ефекта, който предизвиква планета с масата и орбиталния радиус на Земята върху звезда, подобна на Слънцето (истински аналог на нашата система Земя – Слънце).
Денят завърши с панел за екстремално точната калибровка по дължина на вълната. Участниците бяха хора, които се занимават и с трите проблема, за които стана дума по-нагоре. Започнаха с това, че в момента точността на ESPRESSO е около 30 сантиметра в секунда, на базата на катодна лампа. Но при смяна на лампите – които имат свойството да остаряват – се наблюдават скокове от порядъка на метри в секунда. И около 30% от нощта се губи за допълнителни калибровки. С космологичните задачи нещата в известен с мисъл са по-лесни, защото там се изисква само локална точност, а не абсолютна – за да се измерват разликите в дължините на вълните между близки линии. Панелистите стигнаха до извода, че е нужно да има човек, който да следи поведението на лазерния честотен гребен ежедневно. Беше споменат обаче и опита с адаптивната оптика, чието първо поколение страдаше от подобни проблеми, но след 10-ина години на развитие сега адаптивната оптика работи буквално след натискането на бутон. Настоящите главоболия с лазерните честотни гребени имат ефект върху следващото поколение спектрографи за ELT, защото решения за конструкцията на неговите инструменти трябва да бъдат взимани сега – строежът на един сложен астрономически инструмент отнема години.
Така денят завърши на минорна нота заради проблемите с лазерните гребени.

https://www.youtube.com/watch?v=84YiFoJC7K4
https://www.youtube.com/watch?v=1mqMyn06zAY
https://www.youtube.com/watch?v=N-gpNtFINJs
https://www.youtube.com/watch?v=6eUC_8WykBg