Наукові обрії Каразінського: діалог з астрономом Іваном Слюсаревим про космічне сьогодення

28 листопада 2024 року

Наука

Астрономія, як наука, не лише відкриває безмежні горизонти космосу, а й надає можливість глибше зрозуміти наше місце у Всесвіті. Попри складні обставини, українські вчені, зокрема Іван Слюсарев, продовжують працювати над важливими проєктами, що сприятимуть розвитку не тільки національної науки, а й світової астрономії. Спостерігаючи за дивовижними космічними явищами, ми все більше переконуємося, що космос є не лише об’єктом для досліджень, а й безмежним джерелом натхнення.

Під ясним небом ночей астрономи можуть спостерігати не лише зірки, а й грандіозні космічні явища. Розповідаємо про найближчі астрономічні події, нові місії та наукові досягнення в інтерв’ю з доцентом кафедри астрономії та космічної інформатики Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, кандидатом фізико-математичних наук Іваном Слюсаревим.

Чим нас здивує зоряне небо цього року, де й коли спостерігати якісь надзвичайні астрономічні явища, зокрема в Україні?

У жовтні недовго можна було спостерігати комету «Атлас», яка в цей час помітна неозброєним оком. Вона була видима в західній частині неба відразу після заходу сонця. Фактично неозброєним оком комету можна було спостерігати в останній тиждень вересня зранку в південній півкулі та десь тиждень-півтора після 10 жовтня ввечері в північній півкулі. У місті через вуличне освітлення — ще менше.

Що стосується сонячної активності, то зараз перебуваємо на максимумі сонячного циклу та вже протягом півтора року спостерігаємо полярні сяйва, яких не було помітно в наших широтах із початку 2000-х років, у позаминулий максимум. 11 жовтня, у ніч з пʼятниці на суботу, було надзвичайно яскраве полярне сяйво. Це було найяскравіше, найдовше з тих, що досі в нас спостерігали, воно охоплювало майже половину неба, коли досягло максимуму яскравості. Однак, на жаль, ясних ночей пізньої осені та взимку в нас не багато, тому не всі сяйва, що будуть попереду, зможемо побачити. За прогнозами спад активності почнеться в першій половині 2026 року. Так що в нас ще буде шанс побачити сяйво і, ймовірно, не один раз.

Полярне сяйво є результатом збурень магнітосфери Землі, викликаних сонячним вітром. Основні збурення є результатом різкого збільшення швидкості сонячного вітру від корональних дір на Сонці або ж прямих викидів мас плазми із Сонця. Ці частинки плазми, головним чином електрони та протони, потрапляють у верхні шари атмосфери поблизу магнітних полюсів. У результаті іонізації та збудження атомів атмосфери випромінюється світло різного кольору.

Червоний: на найбільших висотах збуджений зарядженими частинками атомарний кисень випромінює на довжині хвилі 630 нм; низька концентрація атомів і менша чутливість очей на цій довжині хвилі роблять цей колір видимим лише за більш інтенсивної сонячної активності, як зараз. Слід зазначити, що ПЗЗ-камери в телефонах значно більш чутливі до червоного кольору, ніж око. Тому сяйво легко фотографувати, у той час, як очима бачимо лише просто безколірне світіння на півночі (і взагалі, якщо не знати, що полярне сяйво є, пересічна людина його й не помітить). Лише за дуже яскравих спалахів сяйва видно його колір.

Зелений: на менших висотах частіші зіткнення пригнічують випромінювання на хвилі 630 нм, бо збуджений атом витрачає зайву енергію при зіткненні. Починає домінувати випромінювання на 558 нм (зелений колір). Досить висока концентрація атомарного кисню та більш висока чутливість очей до зеленого кольору роблять зелені полярні сяйва найпоширенішими. Збуджений молекулярний азот (атомарний азот трапляється рідко через високу стабільність молекули N2) відіграє тут певну роль, оскільки він може передавати енергію шляхом зіткнення з атомом кисню, який потім випромінює її на зеленій довжині хвилі. Червоний і зелений також можуть змішуватися разом, утворюючи рожеві або жовті відтінки. Швидке зниження концентрації атомарного кисню нижче приблизно 100 км відповідає за різкий вигляд нижніх країв штор. Шторами називають найрозповсюдженішу форму сяйва.

Розкажіть про старт двох великих місій до супутника Юпітера Європи та їхні перспективи

Два великі космічні апарати зараз на шляху до супутників Юпітера. Перший — це місія Europa Clipper НАСА, яка має на меті дослідження океану під льодовою корою Європи. Цей апарат не лише здійснюватиме детальне картографування поверхні, але й досліджуватиме склад атмосфери й намагатиметься знайти ознаки життя. Будь-яка наукова місія виконує дуже велику кількість функцій і спрямована на пошук багатьох відповідей, які в нас накопичуються. Долетить місія аж у 2030 році, буде два гравітаційних маневри протягом цього часу. Слід зазначити, що місія буде не просто орбітальна. Космічний апарат не вийде на орбіту Європи, він буде на орбіті навколо Юпітера, але його орбіта так спроєктована, щоб понад 40 разів відбувалося зближення космічного апарату із супутником, і в такий спосіб апарат буде проводити дослідження.

Окрім того, ще минулого року стартувала європейська місія до системи Юпітера, яка називається JUICE. Вона також буде сконцентрована на супутниках Юпітера. Хоча вона й стартувала на рік раніше, але прилетить пізніше, десь у 2031 році. Тому планетологи у великих очікуваннях щодо результатів цих двох місій. Ще одна цікава місія — це LUCY, спрямована на дослідження астероїдів-троянців Юпітера, яка дозволить краще зрозуміти ранні етапи формування нашої Сонячної системи. Саме вивчення цих тіл може дати ключ до розгадки того, як планети формувалися та як мігрували на свої сучасні орбіти. Бо за сучасними теоріями ранньої Сонячної системи, троянці є тілами, що захоплені на свої сучасні орбіти із зовнішньої частини протопланетного диска, тому вони мають біти більш схожими на тіла поясу Койпера, а не звичайні силікатні астероїди головного поясу.

Які глобальні проблеми сучасності та дослідження космосу вивчають каразінські астрономи? Навколо якої ідеї згуртовані?

Взагалі, наш колектив відділу фізики астероїдів НДІ астрономії — це така наукова школа з дослідження астероїдів, яка в нас існує вже понад чотири десятиріччя. Я там уже, відповідно, є третім поколінням, що виховане в нашому відділі. Ми намагаємося залучати молодь.

Разом з моєю аспіранткою Валерією Ричаговою, яка зараз уже почала третій рік навчання в аспірантурі, працюємо над обробкою даних космічних місій до астероїдів ЦЕРЕРА та ВЕСТА.

Також інший наш аспірант Ігор Кириленко під керівництвом провідного наукового співробітника НДІ астрономії Юрія Миколайовича Круглого активно працює над відкриттям астероїдних пар. Це такі астероїди, які мають близькі орбіти й з дуже високою імовірністю мають спільне походження. Ось за останні роки Ігорю вдалося відкрити кілька десятків нових астероїдних пар, що приблизно складає 15 % усіх відомих таких систем.

У нас дуже активно виконують дослідження навколоземних астероїдів, їх фотометричне спостереження, цей напрям веде Юрій Круглий. Величезний досвід накопичений Іриною Миколаївною Бельською, завідувачкою відділу, та Василем Григоровичем Шевченком щодо дослідження фазових залежностей ступеня поляризації та блиску астероїдів, визначення параметрів цих фазових залежностей і кореляції цих параметрів з іншими фізичними властивостями астероїдів. Фактично, у цій сфері наш відділ є багато років лідером у світі, оскільки понад 30 років такі дослідження проводять на постійній основі. Ірина Миколаївна багато років займалася дослідженням спочатку астероїдів, потім транснептунових обʼєктів. Вона виконувала спостереження із поляриметрії цих обʼєктів, зі спектрфотометри, спектр-полярометрії астероїдів, вивчаючи, як ці віддалені малі тіла по-різному відбивають світло.

Олексій Андрійович Голубов — молодий доктор наук, розвинув теорію ЯОРПефекту. Він виявив ще одну компоненту цього негравітаційного ефекту, який прискорює або сповільнює осьове обертання астероїдів.

Ваше наукове сьогодення? Над якими проєктами працюєте, чи переплетені вони з довоєнними дослідженнями? Які наукові праці готуєте у світ?

Ми перед війною активно виконували роботу над виграним грантом Національного фонду досліджень України, присвяченим пошуку металевих астероїдів. Однак з початком війни, НФДУ припинив фінансування нашого гранту, і ось лише цього року нам вдалося частину коштів, так би мовити, повернути. При цьому НФДУ вимагав терміново завершити весь проєкт за меншу кількість коштів та коротші терміни. Зараз ми на завершальній стадії, пишемо монографію загальними зусиллями нашого колективу, присвячену фізичним властивостям та динамічній еволюції астероїдів, яка у цьому місяці вже буде представлена в університеті на Вченій раді. Вона підсумовує сучасні знання щодо астероїдів, результати наших досліджень і проєкту НФДУ зокрема. Можна сказати, що це перша україномовна сучасна книжка спеціально присвячена астероїдам. Сподіваємося, що вона знайде свого читача серед студентів, наших майбутніх колег, любителів астрономії та всіх, хто цікавиться астрономією в нашій країні. На щастя, її ще викладають у школах.