Паломарский атлас используется и в повседневной работе обсерваторий, и в исследовательских целях, и с годами его применение не только не сокращается, но даже наоборот — возрастает. Атлас уже позволил решить массу задач, развеять сомнения, устранить противоречия и... тут же поставить новые проблемы.
Из истории создания
Иметь подробную карту неба, на которой запечатлены самые слабые звезды, было давней мечтой астрономов, и они составляли карты путем утомительных визуальных наблюдений, записывая данные для тысяч звезд. В середине прошлого века началось применение фотографического метода, и для отдельных областей звездного неба стали появляться первые фотографические карты. А в 1887 г. началось грандиозное международное мероприятие по фотосъемке всего неба. Два десятка обсерваторий приняли участие в этом проекте. Многие из них были снабжены специально разработанными для этой программы так называемыми "нормальными астрографами" (их отличительная черта — масштаб получаемых фотоснимков: одна минута дуги на один миллиметр). Однако проблема оказалась более сложной, чем ожидалось: фотографирование неба и последующая обработка снимков затянулись более чем на сто лет и были завершены лишь недавно (Звездочет, 1997 г., №6, стр. 18).
Тем временем надобность в "глубоких" фотографических обзорах небе все возрастала. Телескопы совершенствовались, число их увеличивалось. Крупные инструменты уже позволяли детально исследовать довольно слабые объекты. Однако их выявление и отождествление среди множества других светящихся точек-звезд представляло серьезную проблему. В то же время астрономы уже ясно представляли себе, что составление подробного фотографического атласа неба при помощи классических типов конструкций телескопов — рефракторов или рефлекторов, ввиду их малого поля зрения, представлялось абсолютно невозможным: подобные съемки потребовали бы нескольких тысяч лет!
Телескоп нового типа — зеркально-линзовый, который идеально подходил для фотографирования больших полей звездного неба, был сконструирован Б. Шмидтом в Гамбурге в 1930 году. Главное зеркало инструмента имело сферическую поверхность, а присущая ему сферическая аберрация устранялась стеклянной пластиной особой формы, установленной на двойном фокусном расстоянии впереди зеркала. Полученные при помощи камеры Шмидта изображения были отличного качества на всем поле и, что очень важно, регистрировались весьма слабые звезды. Поэтому такие системы быстро получили признание и теперь являются незаменимыми спутниками и помощниками гигантских телескопов, поставляющих информацию о самых далеких объектах Вселенной.
Зеркально-линзовый телескоп, на котором впоследствии были получены астронегативы Паломарского обзора, был установлен в обсерватории на горе Паломар (Калифорния) в 1948 году по инициативе астронома и организатора науки Г. Хейла. Инструмент, получивший название "Большой Шмидт", имел зеркало диаметром 183 см и коррекционную пластину диаметром 134.6 см, которая была задиафрагмирована до 122 см (именно эта величина и есть входное отверстие телескопа). При фокусном расстоянии объектива 305 см масштаб фотоснимков был равен 67''/мм. При использовании фотопластинок размером 35.4х35.4 см границы кадра соответствовали участку неба размером 6°х6°. И сегодня, спустя 50 лет "Большой Шмидт" уступает по величине только одной камере данной системы. Она установлена в Таутенбургской обсерватории близ г. Йена (Германия) и имеет зеркало диаметром 203 см с фокусным расстоянием 4 м и коррекционную пластину диаметром 134 см.
Фотографические наблюдения для составления атласа начались в Папомарской обсерватории в 1949 году и продолжались до 1958 года Согласно плану, охватывалась область неба от Северного полюса мира до склонения минус 33°. Каждый участок неба фотографировался в двух интервалах спектра: в синем (длины волн ≈3200-5200 Ангстрем) и в красном (≈6000-6800 А). Коротковолновый (синий) интервал регистрировался на несенсибили-зированных пластинках Кодак 103аО. При продолжительности экспозиции 10-15 минут фиксировались звезды до 21.1 звездной величины. Для съемок в длинноволновом (красном) интервале спектра применялся красный плексигласовый светофильтр и панхроматические пластинки Кодак 103аЕ, имевшие максимум чувствительности в области линии водорода К,. При экспозициях 40-60 минут пределом были звезды 20-й величины. Используемые фотографические материалы изготовлялись на фирме "Истмен Кодак" по особому заказу.
В 1965-1966 годах на "Большом Шмидте" была дополнительно отснята область неба до минус 45° по склонению, но только в красных лучах и с более короткими выдержками. Эти изображения имеют несколько худшее качество, поскольку фотографируемые участки неба в месте расположения обсерватории видны очень низко над горизонтом.
Всего было получено более 2000 пластинок. Отбор негативов был очень строгим. Так, если снимок прочерчивали следы самолета, он отбрасывался как бракованный. Снимки были насколько возможно однородными в отношении предельной звездной величины — это достигалось подбором длительности экспозиций.
В организации наблюдений, в выборе, контроле фотоматериалов и процессов их лабораторной обработки, в налаживании и контроле процессов фотопечати, тиражирования атласа большое значение имели труды фотографа-исследователя, заведующего фотографической лабораторией обсерваторий Маунт-Вильсон и Маунт-Паломар Виллиама Миллера (1910-1981). Миллер убедительно доказал, что внимание к процессам фотографической обработки пластинок, скрупулезное выполнение инструкций специалистов окупается с лихвой. Он успешно решил проблему равномерного проявления пластинок большого формата, сконструировав специальный проявительный прибор — именно благодаря этому изобретению негативы Паломарского обзора теперь можно использовать для фотометрических и астрометрических работ. Не случайно, известный исследователь галактик французский астроном Ж. Вокулер назвал Паломарский атлас вершиной применения фотографического метода в астрономии.
Копирование негативов и тиражирование атласа производилось следующим образом. Вначале с оригинального негатива получали отпечаток на пластинку, и уже с нее затем делались многочисленные копии на фотобумаге и — в меньших количествах — на стеклянных пластинках и других фотоматериалах. Весь процесс копирования и тиражирования был продуман таким образом, чтобы по возможности избежать потерь изображений самых слабых звезд и туманностей.
Известно, что негативы составляют "золотой фонд" астрономии и должны сохраняться бессрочно. Оригинальные негативы Паломарского атласа тщательно закрыты стеклами и помещены в хранилища подвального этажа Калифорнийского технологического института в Пасадине.
Научное значение
Папомарский атлас содержит огромный объем информации. По оценке астрономов, он включает двухцветные изображения (т.е. в двух интервалах спектра) примерно 500 миллионов звезд и 50 миллионов галактик. На атласе зафиксированы более слабые объекты, чем в ранних обзорах; как говорят астрономы, он более "глубокий" Трудно представить себе объем и разнообразие исследовательских работ, которые можно выполнить, имея этот обзор неба.
Одним из первых астрономов, кто начал большую работу с атласом, был профессор Б. А. Воронцов-Вельяминов из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Ему были ясны огромные возможности, которые предостввлялись атласом. При помощи микроскопа (!) Борис Александрович начал просматривать и фотографировать одно за другим многочисленные размытые пятнышки — слабые галактики. Это было несколько неожиданно для его коллег по работе, так как яркие, интригующие спиральные звездные системы были уже давно засняты при помощи более крупных телескопов, и к тому же наиболее ''модными" светилами в то время были звезды.
Всего Воронцовым-Вельяминовым было просмотрено 50 тысяч галактик. Для каждой были определены координаты и сделано описание внешнего вида (структуры). Принятая методика дала возможность впервые показать все многообразие форм галактик и, конечно, открыть множество новых типов звездных систем, неизвестных ранее астрономам. К своей работе Воронцов-Вельяминов привлек двух молодых сотрудниц — В. П. Архипову и А. А. Красногорскую, ставших впоследствии соавторами пятитомного "Морфологического каталога галактик" (1962-1974), в котором собраны данные о 32 тысячах галактик до 15.5 звездной величины. Наиболее важным результатом этих исследований было открытие нового класса небесных объектов — систем тесно расположенных галактик, имеющих общие детали. Воронцов-Вельяминов назвал их "взаимодействующими галактиками". Таким образом, Воронцовым-Вельяминовым было указано новое направление исследований в астрономии. Слабосветящиеся объекты, галактики и взаимодействующие галактики привлекает в настоящее время наибольшее внимание астрономов всего мира, являются предметом обсуждения на многочисленных международных конгрессах астрономов.
Имеется еще много примеров того, как использование отпечатков Паломарского атласа неба приводило к открытию новых астрономических объектов, выявлению неизвестных ранее закономерностей- Отметим лишь, что на картах атласа обнаружено свыше 150 новых планетарных туманностей, десятки кометообразных туманностей, найдены неизвестные ранее скопления звезд, открыты весьма удаленные оболочки вокруг некоторых звезд типа Вольфа-Райе и планетарных туманностей, другие удивительные объекты. Паломарский атлас и по сей день остается ценнейшим источником астрономических открытий.
Пользуясь картами атласа можно с высокой точностью измерять координаты и оценивать блеск небесных объектов, определять угловые размеры звездных скоплений и туманностей, выполнять другие измерения. Чаще всего Паломарское обозрение используется для отождествления светил, открываемых в невидимых — радио, ультрафиолетовых, инфракрасных и других лучах. Такими светилами являются пульсары, квазары, инфракрасные источники и другие объекты, исследование которых затруднено или даже невозможно без отождествления с оптическим аналогом.
Кроме этого, атлас постоянно употребляется для изготовления "карт окрестностей", без которых невозможно точно, однозначно выделить нужную звезду среди россыпи светящихся звезд, приближенных к астроному современным мощным оптическим средством. Ночью в башне при наблюдениях на телескопе, днем при измерении негативов астроном пользуется картой окрестностей, этим скромным, но необходимым орудием и помощником. Репродукции карт окрестностей публикуют в различных каталогах (например. X. Дюрбек, "Каталог Новых звезд"; Л. Перек и Л. Кого-утек, "Каталог планетарных туманностей").
Продолжение обзора
Имеет ли предприятие под названием "Паломарский обзор" свое продолжение? Какие изменения произошли за истекшие 50 лет?
Прогресс отмечается для всех аспектов проблемы. Появилось несколько модификаций камеры Шмидта — камера Д. Д. Максутова, супер- шмидт, Бэкер-Шмидт и другие. Количество крупных зеркально-линзовых телескопов с диаметром отверстия более 50 см ныне превышает два десятка; несколько крупнейших из них установлены в Южном полушарии. в пунктах с великолепным астроклиматом. Расширяется применение объективной призмы и светофильтров. Разрабатываются новые, оригинальные методики наблюдений, позволяющие вести поиск объектов, выделяющихся какой-либо одной деталью спектра.
Улучшаются приемники излучения, традиционные галоидо-серебряные фотографические материалы. Вместе с тем начинают применяются и новые приемные устройства, например, твердотельные приборы с зарядовой связью — матрицы ПЗС, имеющие высокую чувствительность, но пока небольшую площадь поверхности. Наконец, отметим, что наиболее трудоемкие операции — анализ, классификация изображений, измерение негативов, что доверялось раньше только специалистам высшей квалификации, — теперь выполняется с помощью быстродействующих измерительных машин, которые представляют результаты в цифровой форме, удобной для дальнейшего анализа на ЭВМ.
Ночное небо уже давно перестало быть "прекрасным и неизменным" — все небесные объекты переменны: меняется их положение в пространстве, меняется блеск, спектральные параметры, поэтому повторные съемки имеют первостепенное значение, и они ведутся постоянно. Уже созданы новые атласы, например, "Быстрый голубой обзор" (Европейская южная обсерватория, Чили), обзоры в красных и зеленых лучах (Австралия).
Общее число новых обзоров, ведущихся в настоящее время, превышает три десятка. Среди них наиболее амбициозным проектом, безусловно, является Слоуновский цифровой обзор неба, начатый в мае прошлого года в обсерватории Апаче-Пойнт (штат Нью-Мексико, США). 2.5-метровый автоматизированный телескоп, оснащенный 54 ПЗС-матрицами, получает снимки звездного неба с угловым разрешением 0.4". В течение пяти лет, отведенных на реализацию проекта, астрономы предполагают построить подробную пятицветную цифровую карту большей части неба, на которую будут нанесены все объекты до 23-й величины. Помимо фотографий будут получены спектры галактик и квазаров, что позволит определить расстояния до них. Таким образом, Слоуновский обзор, в отличие от Паломарского, будет не "плоским", а "объемным". Другими словами, его объекты будут иметь уже не два, а три измерения (небесные координаты и указание на расстояние).
Создается и Второй Паломарский атлас. Съемки неба ведутся на том же легендарном "Большом Шмидте", но уже в трех участках спектра — помимо видимого излучения регистрируется еще и инфракрасное (число негативов превысит две с половиной тысячи). Предполагается. что будет зарегистрировано 50 миллионов галактик, 2 миллиарда звезд, 100 тысяч квазаров и большое число других объектов (предельная величина в синих лучах — 22m). Работа, начатая в 1985 году, приближается к завершению: к концу прошлого года была полностью завершена съемка в голубых лучах, на 97 процентов в красных и на 83 процента в инфракрасных Несомненно, что появление Второго Паломарского атласа еще более повысит авторитет этого наиболее часто используемого в астрономической практике глубокого обзора неба, началу наблюдений которого в этом году исполняется 50 лет.
Докучаева Ольга Дмитриевна — кандидат физ.-мат. наук, зав. астрономической лаборатории ГАИШ (с 1956 по 1986 г.). активно участвовала в разработке отечественных астрономических материалов, специалист по спектро-фотометрии звезд и туманностей. Сельянов Алексей Дмитриевич — главный редактор журнала Звездочет. Авторы приносят благодарность доктору физ.-мат. наук Н. Н. Самусю и кандидату физ.-мат. наук В. П. Архиповой за помощь в работе над статьей.
