Як здійснити наукове відкриття за допомогою 150-мм телескопа?

Існує популярна думка, що для того, аби зробити астрономічне відкриття, обов'язково потрібно мати великий телескоп. Ну, хоча б 1 м в діаметрі. А ще краще -- "Габбл" або "Вебб". Насправді ж, астрономія -- одна з небагатьох сучасних наук, в якій любителі без фахової освіти та професійного обладнання можуть зробити вагомий внесок і навіть численні відкриття. Маючи вельми скромні інструменти, астрономи-аматори здатні розв'язувати такі задачі, на які на великих телескопах просто не виділяється часу. Тож що доступно для малих розмірів?

Одним із головних параметрів телескопа є його апертура -- діаметр головного дзеркала або лінзи, оскільки саме від цього залежить, наскільки багато світла він збирає. Яку апертуру повинен мати інструмент, щоб вважатися малим? Однозначної відповіді на це запитання немає. Якщо говорити про професійну оптичну астрономію, то до категорії малих можна сміливо зарахувати телескопи діаметром до 1 м, іноді сюди включають інструменти до 2 м.

У світі аматорської астрономії стандарти визначаються зовсім інакше. Зазвичай телескопи з діаметром від 114 до 150 мм вважаються малими для любителів. Прилади з діаметром від 250 до 300 мм класифікуються як середні, а ті, що перевищують 300 мм, безумовно, заслуговують на звання великих аматорських телескопів. Іноді аматорам вдається знайти телескопи з апертурою до 600 мм, але з таким діаметром вони вже наближаються до професійних інструментів.

Проте, в межах цієї статті під терміном "малі телескопи" ми будемо розуміти різноманітні аматорські пристрої, зокрема ті, що мають діаметри від 150 до 250 мм. Вражаюче, але іноді навіть телескопи з апертурою 100-120 мм здатні забезпечити вражаючі наукові результати.

Майже завжди початківець в аматорській астрономії рано чи пізно приходить до висновку: "мені точно потрібен телескоп, хоча б маленький -- бюджетний". І нерідко ця мрія здійснюється -- або у вигляді простого саморобного інструменту, або як покупка на вторинному ринку. А якщо фінансове становище дозволяє, то втілюється у придбанні зовсім нового приладу. О, ця неймовірна, бентежна перша зустріч із першим інструментом! Розпочинаються довгоочікувані спостереження Місяця, планет, найяскравіших галактик, зоряних скупчень і туманностей.

Поглянувши на досить обмежений список об'єктів, доступних для малих аматорських інструментів, новачок-любитель відчуває прагнення до чогось більшого. Часто цим "більшим" стає перехід від простого спостереження до фотографування, або ж придбання телескопа більшого класу. Це цілком зрозуміло: більша апертура дозволяє зібрати більше світла, що відкриває можливість спостерігати слабші об'єкти з кращою деталізацією. У світі астрономії навіть існує термін "апертурна лихоманка". Це "захворювання" виявляється в невгамовному бажанні купувати або створювати телескопи з все більшими діаметрами. Вилікувати це бажання неможливо.

Прихильники астрономічних спостережень, прагнучи отримати більш потужні телескопи, з часом стикаються з проблемою: їх останній інструмент виявляється занадто громіздким для частих виїздів на природу або під зоряне небо. У таких випадках багато з них знову звертаються до компактніших моделей, які легше транспортувати, або ж вирішують звести власну обсерваторію для використання своїх "важких" телескопів.

Прихильники астрофотографії часто стикаються з необхідністю не лише мати сам телескоп, але й інвестувати в надійне монтування, яке підтримує прилад та дозволяє точно наводити його на обрані ділянки нічного неба. Це суттєво підвищує вартість захоплення. Якщо до цього додати ще й спеціалізовану астрономічну камеру, то ваше хобі може стати досить витратним.

Але у деяких аматорів астрономії виникають більш амбітні бажання, аніж просто подивитися чи сфотографувати якийсь новий для них об'єкт. Хочеться зробити щось корисне для своєї улюбленої науки. Постають закономірні запитання: "що я, з наявним у мене інструментом, можу спостерігати чи сфотографувати, аби це допомогло астрономам-професіоналам?" і "чи реально з моєю апаратурою зробити астрономічне відкриття?".

Виявляється, навіть маломірні телескопи можуть виявитися надзвичайно корисними. Спостереження за допомогою таких пристроїв надає можливість внести свій вклад у науку, зібравши додаткові дані, які вчені потім використовують у масштабніших дослідженнях. За певних умов і в руках досвідчених аматорів, телескоп може стати інструментом для неймовірних відкриттів. Отже, як би це не здавалося парадоксальним, розмір насправді не є вирішальним фактором.

Існує кілька аспектів, на які варто звернути увагу. По-перше, важливо правильно сформулювати задачу відповідно до доступних інструментів і умов спостереження: вдалеке місце, подалі від міських вогнів, дозволяє телескопу зафіксувати набагато більше деталей, ніж у міській обстановці. Сучасна астрономія досягла значно вищого рівня розвитку в порівнянні з минулими століттями, переважно завдяки активному використанню фотографії. Хоча візуальні спостереження все ще мають своє значення в певних ситуаціях, які ми обговоримо згодом.

Астрономи-аматори, які прагнуть до наукових відкриттів, часто віддають перевагу фотографічним спостереженням. Це пояснюється тим, що в науковій спільноті такі спостереження вважаються набагато більш переконливими, ніж простий візуальний огляд. Крім того, знімки, зроблені за допомогою сучасних CCD- або CMOS-камер, здатні захоплювати значно більше деталей і точніше, ніж може сприймати людське око. У сучасному світі майже всі відкриття, здійснені аматорами, ґрунтуються саме на фотоматеріалах. Вибір камери залежить від об'єктів або явищ, які планує спостерігати астроном, що включає підбір оптимального поля зору, роздільної здатності, чутливості та інших параметрів.

Менш очевидним, але вкрай важливим аспектом є вибір монтажної системи. Як вже зазначалося, монтажна система — це пристрій, що забезпечує регулювання позиції телескопа. Спостереження за нічним небом, особливо під час тривалих експозицій, вимагає компенсації обертання Землі. На щастя, сучасні екваторіальні монтажі в основному успішно справляються із завданням стеження за одним і тим же об'єктом протягом ночі. При виборі монтажної системи варто звертати увагу на її вантажопідйомність — вона повинна відповідати масі не лише самого телескопа, але й додаткових пристроїв. Сюди входять камера, а також (часто) невеликий телескоп-гід із простішою камерою, що допомагає підвищити точність роботи монтажу.

Нарешті, обробка отриманих знімків вимагає як наявності комп'ютера, так і специфічного програмного забезпечення. Вибір програм залежить, знову ж таки, від поставленої задачі. Деякі дозволяють обробляти отримані знімки у такий спосіб, що невидимі раніше слабкі деталі стануть більш яскравими та чіткими. Інші призначені для пошуку рухомих "цяточок" -- комет та астероїдів. Деякі допомагають дуже точно виміряти яскравість об'єктів та виявити невідому раніше змінність.

Серед найелементарніших та водночас найцінніших завдань, які можна виконувати з використанням аматорського обладнання, виокремлюються моніторинг і відкриття нових змінних зір. Ці зірки характеризуються змінами яскравості протягом часу. Причини таких коливань можуть бути вкрай різноманітними: від затемнень у подвійних зоряних системах до несподіваних спалахів, від пульсацій до значних темних плям.

Ситуація полягає в тому, що кількість офіційно зареєстрованих змінних зір вже перевищила 10 мільйонів, і про більшість із них відомо дуже небагато. Проте саме ці зорі є важливими джерелами даних про зоряні маси, їхню еволюцію, а також про формування і "існування" зоряних систем. Деякі їхні категорії допомагають дослідникам розгадувати таємниці розширення Всесвіту і розвитку цілих галактик.

Очевидно, що професійні телескопи не здатні охопити таку величезну кількість об’єктів у спостереженнях. Ще важливіше те, що вони не можуть забезпечити тривале спостереження за цими зірками. Адже деякі явища можуть проявлятися лише через десятиліття або навіть століття! У цьому контексті на допомогу приходять численні аматори, які використовують свої малі телескопи. Вони досліджують як вже відомі змінні зорі, так і виявляють нові, при цьому часто вистачає телескопа з діаметром 150-200 мм, оснащеного якісною астрономічною камерою. Найбільшою спільнотою, що об'єднує ентузіастів і фахівців, які захоплюються змінними зірками, є AAVSO (Американська асоціація спостерігачів змінних зір), яка існує вже більше ста років. Ця асоціація давно стала міжнародною; приєднатися може кожен, хто хоче внести свій вклад у вивчення зір, що змінюють свій блиск. AAVSO веде найбільший на сьогоднішній день каталог змінних зір та має найбільшу базу даних про їхню поведінку.

Деякі змінні зорі настільки яскраві, що їх можна виявити навіть з використанням простих аматорських телескопів або ж без жодних оптичних приладів. Також варто зазначити, що нещодавно були відкриті нові змінні зорі, які привертають увагу астрономів.

AAVSO регулярно оновлює інформацію про найважливіші змінні зорі, а також закликає до підтримки спостережень, які здійснюються космічними телескопами з Землі. Наприклад, у травні 2025 року в рекомендаціях згадуються такі зірки, як T Північної Корони, EV Ящірки, V5856 Стрільця, RW Цефея та багато інших.

Серед недавніх відкриттів змінних зір, які були виявлені любителями астрономії за допомогою їхніх власних телескопів, варто згадати TYC 3161-926-1. Ця зірка пульсує з періодом у 81 хвилину. Її першовідкривачем став італійський астроном Tommaso Dittadi, який використав телескоп з діаметром всього 254 мм.

Один із дуже особливих класів змінних зір -- наднові. Це завжди величезні космічні катастрофи, що часто закінчуються загибеллю зорі. Непередбачувані та надзвичайно яскраві, наднові впродовж короткого періоду можуть випромінювати майже стільки ж світла, скільки ціла галактика! Завдяки цьому і побачити їх можна за мільйони світлових років. Але саме в цих катастрофах, наприклад, народжуються важкі елементи -- ті, з яких переважно складається все, що нас оточує, та й самі ми.

На сьогоднішній день існує кілька автоматизованих оглядів, які постійно моніторять зоряне небо та забезпечують швидке виявлення наднових. Серед них можна відзначити Zwicky Transient Facility (ZTF), All-Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) та Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS), хоча це лише частина з доступних систем. З конкуруванням з такими технологіями стає все важче, однак деяким аматорським астрономам це вдається.

Не можна не згадати про одного з найвідоміших "мисливців за надновими" нашого часу — японського астронома-аматора Koichi Itagaki. Він вже виявив щонайменше 190 наднових. Одне з його останніх відкриттів — наднова SN 2025fvw, яка спалахнула 26 березня цього року у галактиці NGC 5957. Яким же чином йому це вдається?

У Koichi Itagaki є власна обсерваторія у префектурі Ямагата, де розміщено кілька малих телескопів -- від зовсім маленьких до "головного калібру" 600 мм у діаметрі. Кожної ясної ночі ці інструменти знімають тисячі галактик. Нові зображення порівнюються зі старими, й час від часу на знімках з'являються нові джерела випромінювання -- далекі наднові! Трохи схоже на роботу золотошукачів, чи не так?

До речі, захоплення Koichi Itagaki не обмежується лише надновими. Він також здобув популярність як відкривач комети C/2009 E1 (Itagaki) та ще щонайменше трьох астероїдів.

Одним з надзвичайно захоплюючих напрямків у аматорській астрономії є пошук нових туманностей. Зазвичай ці об'єкти або є планетарними туманностями (схожими на наш Сонце, які скинули свої зовнішні оболонки), або представляють залишки наднових зірок. Ця діяльність вважається суто аматорською, оскільки невідомі об'єкти цих категорій, як правило, мають дуже низьку яскравість і часто займають значну площу на небесному склепінні. Великі професійні телескопи не завжди підходять для таких досліджень, адже їхнє поле зору зазвичай є надзвичайно обмеженим.

Відкриття нових туманностей зазвичай відбувається за одним з двох основних сценаріїв. У першому випадку, аматор-астроном фокусується на зйомці вже відомого об'єкта, такого як галактика, скупчення чи туманність. Він витрачає десятки годин на експозицію, нерідко застосовуючи спеціалізовані фільтри для досягнення високої деталізації. Під час обробки отриманих зображень і їх комбінування в остаточний кадр може виявитися, що на знімку з'явилася слабка, раніше непомітна структура. Таким чином, звичайна астрономічна фотографія може несподівано привести до значного відкриття.

Другий сценарій -- прицільний пошук нових туманностей. Астрономи-аматори уважно вивчають вже наявні автоматичні огляди неба, вишукуючи слабкі натяки на нові структури. Натрапляючи на щось новеньке, вони розпочинають зйомку, накопичуючи дорогоцінні фотончики іноді сотні годин! Для таких проєктів астрофотографи часто об'єднуються у творчі колективи, аби вести спостереження паралельно на кількох інструментах, що дозволяє швидше отримати фінальне зображення.

Дозвольте представити вам нещодавнє відкриття команди астрономів-аматорів, очолюваної Марселем Дрекслером. Вони виявили величезний залишок наднової з позначенням G115.5+9.1, який отримав назву "Скілла". Але поряд з ним знаходиться ще одна захоплююча знахідка – раніше невідома планетарна туманність, яку вони охрестили "Харібда". Це справжній трофей для цієї цілеспрямованої групи. Найцікавіше, що для спостереження використовувалися лише телескопи діаметром 85 і 106 мм!

Ситуація з пошуком нових комет нагадує пошуки наднових зір: автоматизовані огляди зазвичай випереджають спостереження аматорів з невеликими телескопами. Зазвичай, роль ентузіастів у вивченні комет обмежується моніторингом їхньої яскравості, вимірюванням діаметра коми (кометної атмосфери) та довжини хвоста. Проте існує група активних дослідників, яких можна назвати "швидкою допомогою" в астрономії. Вони уважно слідкують за новими відкриттями, коли комети ще на стадії "підозрюваних", і першими фіксують ці віддалені та слабкі об'єкти.

У даному випадку завдання аматора полягає в тому, щоб максимально точно з’ясувати координати комети та встановити, чи має нововідкритий об'єкт хвіст. Якщо він присутній, то це безумовно комета. Якщо ж хвоста немає, новий об'єкт слід класифікувати як астероїд.

Проте іноді вдача посміхається -- і комусь з аматорів таки вдається відкрити комету. З нещодавніх прикладів можна згадати досягнення Мартіна Машека (Martin Mašek), який у різдвяну ніч відкрив комету C/2024 Y1 (Masek), використовуючи 300-мм телескоп. Хоча Мартін -- професійний астроном, пошук комет є його хобі, а не основною спеціалізацією.

Підсумовуючи все вищеозначене, можна сказати, що в астрономії будь-які дані, зібрані уважно і ретельно, можуть стати у пригоді професіоналам. Може саме ви будете тим щасливчиком, що першим помітить довгоочікуваний спалах повторної нової Т Північної Корони. А може, вашими зусиллями світ дізнається про невідому раніше планетарну туманність. Головне -- обрати задачу, що пасує саме до вашого обладнання.