Как скоро КФУ станет ведущим научным центром в области астрофизики?

Как известно, основные усилия ученых Казанского федерального университета сейчас сконцентрированы на работе в рамках четырех стратегических академических единиц, так называемых САЕ: «Трансляционная 7П медицина», «Эконефть», «Учитель XXI века» и «Астровызов».

Новости о том, каких достижений удалось добиться исследователям в рамках первых трех направлений, мы все можем видеть на сайте практически ежедневно. Безусловно, это итог тщательной кропотливой работы лучших умов КФУ, а также приглашенных специалистов на протяжении долгих месяцев и лет. Однако, если говорить об астрофизике и открытиях в этой области, каждому становится понятно, что здесь громких заголовков регулярно ждать не приходится. Порой работа над одним проектом ведется десятилетиями, ведь исследовать то, что находится от нас на расстоянии сотен тысяч, миллионов и миллиардов световых лет крайне трудно. Оставлять же эту сферу деятельности научного сообщества КФУ без внимания было бы неверно.

Так над какими же проектами сейчас трудятся астрофизики вуза? Об этом в нашем сегодняшнем материале.

Прежде всего, стоит отметить, что реализация любого крупного проекта была бы невозможна без соответствующей инфраструктуры. Именно высокий уровень оснащения лабораторий и исследовательских баз вуза позволяет ученым КФУ добиваться значимых результатов в различных направлениях. Остановимся на этом более подробно.

Суть одного из основных проектов, реализуемых в рамках САЕ «Астровызов», состоит в проведении исследований в области оптической и рентгеновской астрономии. Проект нацелен на классификацию и определение характеристик источников жесткого излучения на основе их оптических и рентгеновских наблюдений, участие в международной кооперации с космическими орбитальными обсерваториями (INTEGRAL, SWIFT, PLANCK) по оптическому отождествлению рентгеновских источников излучения, сверхмассивных черных дыр, скоплений галактик. К слову, при реализации упомянутого проекта ученые КФУ выполняют госзадание Министерства образования и науки РФ. Соответствующие измерения ведутся на установленном КФУ на территории Национальной турецкой обсерватории Российско-Турецком оптическом телескопе РТТ-150 – астрономическом зеркальном телескопе с диаметром главного зеркала 1,5 метра.

Основными партнерами КФУ в рамках данного проекта выступают Институт космических исследований РАН (г. Москва), Институт астрофизики им. Макса Планка (Мюнхен, Германия), Институт космической астрофизики (Париж, Франция).

Уже есть и серьезные результаты. Так, c помощью полученных исследователями данных в процессе исследования рентгеновского излучения расположенной в нашей галактике черной дыры SS 433, можно будет сделать предположения о раннем росте квазаров - сверхмассивных черных дыр, появившихся в центрах молодых галактик в первые полмиллиарда лет после рождения нашей Вселенной.

А совсем скоро ученые КФУ, работающие в данном направлении, примут участие в проекте по исследованию космоса российско-немецкой обсерватории "Спектр-РГ". Основная задача обсерватории "Спектр-РГ" - точечный обзор отдельных галактик, изучение черных дыр, нейтронных звезд, вспышек сверхновых и галактических ядер. Предполагается, что в ходе исследования будет открыто более миллиона новых активных ядер галактик и до 100 000 новых скоплений галактик. Предложение принять участие в проекте поступило ученым КФУ от коллег из Института космических исследований РАН благодаря наличию в инфраструктуре вуза все того же РТТ-150.

Не менее значимыми являются исследования быстропеременных процессов во Вселенной. В этой связи особого внимания заслуживает созданный в 2014 году специалистами Казанского федерального университета совместно с компанией «Параллакс» и учеными Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук уникальный многоканальный роботический телескоп для наблюдений очень больших участков звездного неба – говоря языком астрономов, широких полей. Производя мониторинг звездного неба, этот телескоп получает изображения очередного участка неба площадью примерно 900 квадратных градусов 10 раз в секунду. В таком режиме он способен обнаруживать и исследовать быстропротекающие физические явления и нестационарные объекты разных видов: от метеоров в земной атмосфере и переменных звезд в Галактике до далеких гамма-всплесков – сверхмощных взрывов массивных звезд. Отметим, полный поток регистрируемой системой информации составляет около 1 гигабайта в секунду.

Несмотря на то, что телескоп установлен на Северном Кавказе, контроль за наблюдениями может проводиться в режиме удаленного доступа из Межкафедрального образовательно-научного центра космических исследований и технологий - Астрономической обсерватории им. В. П. Энгельгардта Института физики КФУ.

Эта возможность, к слову, успешно используется учеными КФУ. Так, в июле текущего года при помощи ММТ исследователями было совершено открытие оптического излучения одного из самых мощных взрывов в нашей Вселенной. Автоматизированная система оптического мониторинга неба Казанского федерального университета ММТ (Мини-МегаТОРТОРА) смогла пронаблюдать в реальном времени рождение черной дыры на расстоянии 9 миллиардов световых лет. В данном случае система ММТ стала одним из немногих наземных телескопов, которые успели начать наблюдения уже через несколько десятков секунд после получения информации с телескопа им. Э. Ферми и до начала основного всплеска энерговыделения, а затем вели их до полного окончания всего события.

Всего же за время функционирования телескопа был накоплен громадный массив данных о различных быстропротекающих небесных явлениях. Самые частые - пролеты метеоров и искусственных спутников Земли. В частности, зарегистрировано около 100 тысяч метеоров вплоть до 11-звездной величины. Эти объекты в сто раз слабее типичных явлений, занесенных во всемирные базы данных. При этом количество метеоров, обнаруженных ММТ за два года, близко ко всемирному «улову» за четыре года. Уникальные результаты получены при наблюдениях спутников и космического мусора: благодаря высокому временному разрешению системы ММТ удается обнаруживать быстрые вариации блеска этих объектов, связанные с их формой, изменениями орбиты, торможением в атмосфере. Партнерами данного проекта являются Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ, Радиообсерватория Метсахови.

Десятки лет с уст всех, кто так или иначе интересуется астрофизикой, не сходят понятия «темная энергия» и «темная материя». Их природа также активно изучается учеными КФУ в рамках комплексных теоретических исследований эволюции и структуры Вселенной. Проект посвящен построению, анализу и отбору реалистичных космологических и астрофизических моделей в различных модифицированных (неэйнштейновских) теориях гравитации с целью получения хорошего соответствия теоретических результатов с современными наблюдательными данными. Здесь основными партнерами КФУ выступают Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН (г.Москва), Каталонский институт перспективных исследований (Барселона, Испания), Университет города Тур (Франция), Нагойский университет (Нагойя, Япония), Ереванский государственный университет (Армения).

Среди госзаданий Минобрнауки РФ, за выполнение которых ответственны ученые КФУ, значится и радиофизический мониторинг метеорного вещества. Коллектив университета является признанным лидером по данному направлению в России и входит в десятку коллективов в мире. В КФУ созданы фазоугломерные комплексы мониторинга притока метеорного вещества в атмосферу Земли, ионозонды высокого разрешения, не имеющие аналогов. Среди последних результатов: построение карты распределения радиантов микропотоков по северной небесной полусфере с разрешением 2 на 2 градуса и регистрация параметров их орбит, а также создание региональной модели динамики средней атмосферы (90-110 км), которая не может быть получена никаким другим комплексом. Кроме того, в рамках программы ППК на «Радиофизическом полигоне» КФУ установлен новый радиометеорный интерферометрический комплекс SKiYMETAll-SKY. Партнерами проекта являются Лестерский университет, Лейпцигский университет, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской Академии наук, Научно-исследовательский радиофизический институт, Московский государственный университет, Марийский государственный технический университет.

Еще одной сферой деятельности, подпадающей под область госзаданий, является разработка систем космического навигационного обеспечения. Направление создано в рамках Центра космических исследований и технологий КФУ. На данный момент основным результатом проводимых работ является построение глобальной селеноцентрической опорной сети на поверхности Луны и создание модели распределения метеорного вещества до орбиты Марса с целью безопасности космических миссий российских проектов. Основные партнеры проекта: Национальная обсерватория Японии, Шанхайская астрономическая обсерватория, Главная астрономическая обсерватория Национальной Академии наук Украины, Роскосмос, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ, Институт астрономии РАН, Главная астрономическая обсерватория РАН.

И это далеко не все, что делают ученые КФУ для развития астрофизики как науки и для реализации целей нашего государства на данном направлении. Перечислять и останавливаться на уже достигнутых результатах исследований можно долго. Не стоит на месте вуз и в инфраструктурном плане – к примеру, в конце прошлого года в КФУ был запущен суперсовременный аналитический комплекс на основе изотопного масс-спектрометра Neptune plus, который на данный момент является самым совершенным в России. Он поможет проследить историю развития Вселенной. У ученых КФУ теперь есть возможность узнать, сколько на самом деле планет было в Солнечной системе, как образовалась Луна, как сформировалась современная структура Солнечной системы, какие импакты были в истории Земли, насколько разрушительными они были и многое другое.

Мировой уровень работ, кооперация с ведущими университетами и научными организациями, активная работа по усовершенствованию инфраструктуры - все это позволяет рассматривать проект САЕ «Астровызов» как весьма перспективный. При его реализации КФУ уже к 2020 году станет лидером в России в области астрофизики.