Коуровской Астрономической Обсерватории – 40 лет

П. Е. Захарова

Астрономическая обсерватория УрГУ

(Из сборника трудов ХХХIV-й студенческой научной конференции
"Физика Космоса", Коуровка, 2005)

12 января 2005 г. исполнилось 40 лет Коуровской астрономической обсерватории Уральского государственного университета.

1957 г. - в Уральском университете есть только кабинет астрономии, доцент К.А.Бархатова, лаборант Рудольф П. Михайлов.

Возрождение и развитие астрономических работ в Уральском государственном университете началось после запуска первого искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Трудно описать драматизм и восхищение, связанные с запуском первого ИСЗ. В конце сентября 1957 г. астрономическим советом АН СССР была организована генеральная проверка станций. Все понимали, что момент запуска спутника очень близок. Волнение нарастало. Никто не знал, когда, и неизвестно было, какая страна первой запустит спутник. Часы показывали 22 часа 28 мин по московскому времени 4 октября 1957 г., когда в СССР был запущен первый спутник. Шли первые минуты эры космоса, в которую вступила наша планета.

При участии К.А.Бархатовой и В.Ю.Скульского была организована станция наблюдений ИСЗ. В университете появилась группа студентов, энтузиастов астрономии, самоотверженно наблюдавших искусственные спутники Земли. Для успешной работы станции наблюдений ИСЗ требовались специалисты-астрономы. В 1960 г., через три года после создания станции наблюдений ИСЗ, была открыта кафедра астрономии и геодезии и возрождена подготовка специалистов по этим специальностям.

В феврале 1961 г. весь коллектив уральских астрономов принял участие в наблюдении полного солнечного затмения. Именно после этой экспедиции возникла и воплощена в жизнь идея создания на Урале Астрономической обсерватории. В 1962-1965 гг. под руководством К.А.Бархатовой велись работы по строительству Коуровской обсерватории, единственной обсерватории в средних широтах от Казани до Иркутска. В 1969 г. приказом Минвуза РСФСР 90 от 3 марта обсерватории присвоен статус научного учреждения.

Основой проводимых в астрономической обсерватории научных исследований служит наблюдательный материал, получаемый на инструментах обсерваторий России и мира, а также на инструментах, установленных в Коуровской обсерватории:

1. 700-мм зеркальный телескоп с уникальным многоканальным фотометром,
2. 453-мм зеркальный телескоп АЗТ-3, оснащенный телевизионной установкой, одноканальным звездным фотометром, устройством сканирования звездных изображений и панорамным фотометром на базе ПЗС-камеры PiCTOR 1616 фирмы Meade (США),
3. 500-мм астрогеодезический телескоп SBG производства фирмы К.Цейсс, оснащенный ПЗС-камерой Alta U32 фирмы Apogee (США),
4. 440-мм горизонтальный солнечный телескоп АЦУ-5, оснащенный спектрографом АСП-20,
5. Летом 2004 г. в обсерватории установлен автоматический солнечный фотометр (США), предназначенный для измерений как прямого, так и рассеянного в атмосфере Земли солнечного излучения, на основе которых проводится изучение аэрозольной составляющей атмосферы Земли.

Научные исследования ведутся совместно с кафедрой астрономии и геодезии. Основными направлениями научной работы являются:

1. строение, происхождение и развитие Галактики и ее подсистем;
2. физика звезд и межзвездной среды;
3. физика солнечной активности и ее земные проявления;
4. астрометрия и небесная механика.

В Уральском государственном университете сложились и признаны мировым астрономическим сообществом научные школы по звездной астрономии и переменным звездам, а сама Коуровская астрономическая обсерватория признана ведущим астрономическим учреждением России.

В 1994 г. введен в эксплуатацию сконструированный и изготовленный в Коуровской обсерватории 70-см телескоп системы Кассегрена. На телескопе был установлен электрофотометр, позволяющий регистрировать световые потоки одновременно двух звезд. Такая методика наблюдений позволяет компенсировать влияние на результаты наблюдений поглощения света тонкими облаками и туманом и получать высокоточные данные в нефотометрических условиях. Применение этого фотометра позволило Коуровской обсерватории принять участие в международной программе ТЕР, по которой проводились поиски планет вокруг звезды CM Dra. Оказалось, что точность фотометрии при применении этого фотометра (0.005m) не уступает точности фотометрии, проведенной другими участников программы ТЕР.

В 1998 г. двухзвездный фотометр был модифицирован и в его состав был включен канал для измерений одновременно со световыми потоками звезд еще и интенсивности фона неба. Это расширило возможности наблюдений слабых звезд. С помощью трехканального фотометра были впервые обнаружены оптические колебания промежуточного поляра V709 Cas c периодом 312.8 секунды, соответствующие рентгеновским колебаниям, открытым на спутнике ROSAT. Работа была отнесена к достижениям российской астрономии в 2000 г.

В 2000 г. в состав телескопа и фотометра была включена гидирующая ПЗС-система, позволяющая автоматически поддерживать высокоточное центрирование звезд в диафрагмах фотометра и обеспечивающая полную автоматизацию проведения наблюдений. Наблюдатель только настраивает телескоп в начале ночи, затем наблюдения идут под управлением компьютера до утра без участия человека. С применением гидирующей системы были открыты когерентные колебания блеска звезды NSV 2872. NSV 2872 является, вероятно, новым промежуточным поляром. Были открыты также колебания блеска с периодом 4.7 часа в карликовой новой AT Cnc.

Астрономами Уральского университета создана оригинальная система классификации затменных переменных звезд, принятая Международным Астрономическим Союзом для составления "Общего каталога переменных звезд".

Разработана простая система критериев классификации затменно-переменных звезд по неполным фотометрическим и спектроскопическим данным.

Создано 8 каталогов двойных звезд различных типов. Каталоги приняты для использования Международным центром звездных данных в Страсбурге и Российской виртуальной обсерваторией.

Статистические исследования, выполненные на основе созданных каталогов, позволили определить эмпирические зависимости между фундаментальными характеристиками звезд "масса – светимость", "масса – радиус", "масса – эффективная температура". Доказано существование цепочек перехода одних типов ТДС в другие.

Разработаны методы и создана аппаратура, позволяющая выполнять наблюдения на современном мировом уровне: сканерные фотометрические и многоканальные наблюдения переменных звезд.

В рамках двух международных кампаний по наблюдению взаимных явлений в системе Галлилеевых спутников Юпитера получен ряд кривых блеска затмений и взаимных прохождений спутников для определения их размеров и уточнения элементов орбит с точностью, сравнимой со значениями, получаемыми на пролетных космических аппаратах.

В области звездной астрономии Советом РАН признаны два достижения: по структуре и динамике звездных скоплений (2002 г., детальное изучение процесса бурной релаксации в звездных скоплениях), по исследованию параметров спиральной структуры Галактики по данным о рассеянных звездных скоплениях и ОВ-звездах (2004 г.), по исследованию градиента химического состава галактического диска, по сравнению принятых шкал расстояний на основе созданного в обсерватории "Каталога звездных скоплений и ассоциаций", включающего данные о них с 1982 г.

Группа астрофизиков обсерватории успешно занимается теоретическим исследованием гидродинамических процессов во вращающихся звездах, их влиянием на внутреннее строение, наблюдаемые характеристики и эволюцию звезд.

Исследования молекулярных облаков в областях звездообразования проводятся в астрономической обсерватории больше 20 лет (с 1981 года). Большая часть работ связана с изучением уникального явления – космических мазеров.

В течение первого десятилетия основное внимание уделялось теоретическим исследованиям состояний возбуждения квантовых переходов межзвездных молекул. В качестве одного из основных достижений этого времени можно назвать разработку теории циклов накачки.

Другим достижением этого периода можно назвать открытие существенных неоднородностей в распределении молекул в темном облаке L183, которые свидетельствуют о зависимости химического состава в различных частях межзвездных облаков от их истории и физических параметров (плотности, температуры и др.) в них.

В 1990 году сотрудники АО УрГУ провели первые наблюдения на радиотелескопе мирового класса: в соответствии с наблюдательной заявкой было выделено наблюдательное время на радиотелескопе РТ-22 в Пущино. Эти наблюдения привели к открытию уникального объекта – взаимодействующих молекулярных облаков, движущихся с большой относительной скоростью, составляющей около 100 км/с.

С середины 90-х наблюдательные исследования на радиотелескопах мирового класса становятся регулярными. В соответствии с конкурсами наблюдательных заявок неоднократно выделялось время на таких ведущих зарубежных радиотелескопах как 22-метровый телескоп Mopra в Австралии, 20-метровый телескоп обсерватории Онсала в Швеции, 15-метровый радио и субмиллиметровый телескоп SEST в Чили, а также крупнейших мировых однозеркальных радиотелескопах – 64-метровом радиотелескопе в Парксе (Австралия) и 100-метровом радиотелескопе в Эффельсберге (Германия). Кроме однозеркальных радиоастрономических инструментов в работе ученых АО УрГУ также активно используются радиоинтерферометры BIMA в США и АТСА в Австралии.

Отличительной чертой наблюдательных исследований радиоастрономической группы УрГУ является то, что большинство наблюдений проводится в соответствии с собственными теоретическими предсказаниями.

Так например, в 1998 году в сотрудничестве с американскими учеными была построена теория формирования изображений и профилей мазерных радиолиний в турбулентной среде. Работа по теории формирования мазеров в турбулентной среде была отмечена в списке важнейших достижений российской астрономии и списке основных достижений мировой астрофизики в 1998 году.

Последующие наблюдения, в соответствии с теоретическими предсказаниями, привели к открытию 8 новых мазерных переходов.

Ученые УрГУ являются также инициаторами проведения обзоров областей массивного звездообразования в мазерных радиолиниях. Это – обзоры на частоте 23 ГГц на 64-метровом телескопе в Парксе (Австралия), 20-метровом телескопе в Онсала (Швеция) и 100-метровом телескопе в Эффельсберге (Германия), а также обзоры на 19 ГГц на 70-метровом телескопе в Тидбинбилла (Австралия) и 100-метровом телескопе в Эффельсберге. Эти исследования позволили определить значения физических параметров в областях формирования мазеров.

Параллельно с наблюдениями мазеров проводятся наблюдения молекул с нестационарной химией. Характерным примером такого исследования является работа над объектом W3(H2O). Результаты наблюдений этой области и построение для нее унифицированной модели "мазерныe источники + околозвездный диск + оболочка" были внесены в список важнейших достижений российской астрономии.

Одной из важных черт работ в области молекулярной астрофизики является широкая кооперация с российскими и зарубежными коллегами: работы проводятся в сотрудничестве с учеными ИНАСАН, ПРАО ФИАН, АКЦ ФИАН, Ростовского университета, университетов и астрономических учреждений Австралии, США, Германии, Южной Африки, Швеции, Финляндии, Италии и др.

При этом к проведению работ широко привлекаются студенты и аспиранты. Получение гранта по разделу "Развитие научно-исследовательской работы молодых преподавателей, научных сотрудников, аспирантов и студентов" (проект "Исследование кинематики и физики подсистемы областей раннего массивного звездообразования Галактики") свидетельствует о признании астрономическим сообществом этих работ.

Исследования по физике Солнца в АО УрГУ ведутся по следующим направлениям.

• мониторинг напряженностей магнитных полей солнечных пятен;
• изучение кинематики вращения солнечных пятен;
• исследование динамических и физических характеристик активных протуберанцев по их оптическим спектрам;

В обсерватории проводятся фундаментальные и прикладные исследования на основе наблюдений искусственных спутников Земли.

Основное внимание уделяется наблюдению геостационарных спутников, активных, которые "висят" над заданной точкой экватора на высоте 36600 км, а также пассивных ("космического мусора"), движущихся по законам небесной механики.

Главными направлениями фундаментальных исследований являются:

• исследование долгопериодической эволюции элементов орбит, определение параметров либрационного движения;
• изучение стохастических свойств движения спутников в окрестности сепаратрис либрационного резонанса;
• исследование динамической эволюции облака частиц, образовавшегося в результате взрыва объекта на геостационарной орбите;

Научная и научно-образовательная работа сотрудников обсерватории поддерживается как госбюджетом, так и грантами РФФИ, ИНТАС, государственными научными программами, хозяйственными договорами. Так, в 2004 г. Министерством образования Российской Федерации была предоставлена целевая финансовая поддержка для развития приборной базы научных исследований в обсерватории в размере 1 млн. руб.

Результаты научных исследований отмечены 11 серебряными и 30 бронзовыми медалями ВДНХ СССР, премиями Астрономического совета АН СССР, премиями УрГУ.

Имена четырех малых планет Солнечной системы связаны с деятельностью уральских астрономов. В 1995 г. малая планета  5781 получила имя Barkhatova в честь основателя Коуровской обсерватории профессора К. А. Бархатовой. В 1996 г. решением Международного Астрономического Союза малой планете 4964 было присвоению имя Kourovka в честь Астрономической обсерватории Уральского государственного университета, которая, как сказано в cвидетельстве, является "Меккой студентов-астрономов России". В том же году малой планете 4780 было присвоено имя Polina в честь директора Коуровской астрономической обсерватории П. Е. Захаровой. В 1999 г. малой планете 6165 присвоено имя Frolova в честь доцента кафедры астрономии и геодезии Н. Б. Фроловой. Так астрономическая общественность отметила успехи уральских астрономов в проведении научных исследований и их заслуги в проведении студенческих научных астрономических конференций "Физика Космоса".

Самое ценное, что имеет Коуровская астрономическая обсерватория – это сложившийся коллектив единомышленников, который предан астрономии и никогда не сможет предать забвению самоотверженный труд наших учителей, внесших огромный научный и личный вклад в создание на Урале первой научной астрономической обсерватории.

Успешной работе обсерватории всегда способствует ректорат Уральского университета, который к развитию первого астрономического учреждения на Урале относится как к одному из перспективных научных подразделений университета.

Прошло 40 лет со дня основания Астрономической обсерватории, 15 лет с нами нет нашего учителя К.А.Бархатовой, обсерватория получила статус ведущего научного астрономического учреждения. Все это дает основание ходатайствовать перед ректоратом Уральского государственного университета о присвоении Коуровской астрономической обсерватории имени К.А.Бархатовой.