Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт ( CfA ), ранее известный как Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики , является астрофизическим научно-исследовательским институтом , совместно управляемым Гарвардской колледжной обсерваторией и Смитсоновской астрофизической обсерваторией . Основанный в 1973 году и имеющий штаб-квартиру в Кембридже, штат Массачусетс , США, CfA руководит широкой программой исследований в области астрономии , астрофизики , наук о Земле и космосе , а также научного образования . CfA либо руководит, либо участвует в разработке и работе более пятнадцати наземных и космических астрономических исследовательских обсерваторий по всему электромагнитному спектру , включая будущий Гигантский Магелланов телескоп (GMT) и рентгеновскую обсерваторию Чандра , одну из Великих обсерваторий НАСА .
CfA, в котором работают более 850 ученых, инженеров и вспомогательного персонала, является одним из крупнейших астрономических научно-исследовательских институтов в мире. [1] Среди его проектов — отмеченные Нобелевской премией достижения в области космологии и астрофизики высоких энергий , открытие множества экзопланет и первое изображение черной дыры . CfA также играет важную роль в мировом сообществе исследователей астрофизики : например, Система астрофизических данных CfA (ADS) была повсеместно принята [2] как всемирная онлайн-база данных статей по астрономии и физике. Известный большую часть своей истории как «Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики», в 2018 году CfA был переименован в свое нынешнее название, чтобы отразить свой уникальный статус как совместного сотрудничества Гарвардского университета и Смитсоновского института . Действующим директором CfA (с 2022 года) является Лиза Кьюли , которая сменила Чарльза Р. Олкока (директор с 2004 по 2022 год), Ирвина И. Шапиро (директор с 1982 по 2004 год) и Джорджа Б. Филда (директор с 1973 по 1982 год).
Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт формально не является независимой юридической организацией, а скорее институциональным образованием, действующим в соответствии с меморандумом о взаимопонимании между Гарвардским университетом и Смитсоновским институтом . Это сотрудничество было формализовано 1 июля 1973 года с целью координации связанной исследовательской деятельности Гарвардской колледжской обсерватории (HCO) и Смитсоновской астрофизической обсерватории (SAO) под руководством одного директора и размещалось в одном комплексе зданий на территории кампуса Гарварда в Кембридже, штат Массачусетс . Таким образом, история CfA также является историей двух полностью независимых организаций, которые его составляют. Имея общую историю более 300 лет, HCO и SAO были местом проведения важных вех в истории астрономии , которые предшествовали основанию CfA. Они кратко изложены ниже.
Сэмюэл Пирпонт Лэнгли , третий секретарь Смитсоновского института , основал Смитсоновскую астрофизическую обсерваторию на южном дворе Смитсоновского замка (на Национальной аллее США ) 1 марта 1890 года. Первоначальной главной целью астрофизической обсерватории была «регистрация количества и характера солнечного тепла». [3] Чарльз Грили Эббот был назначен первым директором SAO, и обсерватория управляла солнечными телескопами для ежедневных измерений интенсивности Солнца в различных областях оптического электромагнитного спектра . При этом обсерватория позволила Эбботу внести критические уточнения в солнечную постоянную , а также по счастливой случайности открыть солнечную изменчивость . Вполне вероятно, что ранняя история SAO как солнечной обсерватории была частью вдохновения для логотипа Смитсоновского института в виде «солнечных лучей», разработанного в 1965 году Кримильдой Понтес . [4]
В 1955 году научная штаб-квартира SAO переехала из Вашингтона, округ Колумбия, в Кембридж, штат Массачусетс , чтобы присоединиться к Гарвардской обсерватории (HCO). [3] Фред Лоуренс Уиппл , тогдашний председатель Гарвардского астрономического факультета, был назначен новым директором SAO. Таким образом, отношения сотрудничества между SAO и HCO предшествовали официальному созданию CfA на 18 лет. Переезд SAO в кампус Гарварда также привел к быстрому расширению ее исследовательской программы. После запуска Спутника (первого в мире искусственного спутника) в 1957 году SAO приняла национальный вызов [5] по созданию всемирной сети слежения за спутниками, сотрудничая с ВВС США в рамках проекта Space Track .
С созданием НАСА в следующем году и на протяжении всей космической гонки SAO возглавляла основные усилия по разработке орбитальных обсерваторий и крупных наземных телескопов , лабораторной и теоретической астрофизики , а также применению компьютеров для решения астрофизических задач.
Частично в ответ на возобновившийся интерес общественности к астрономии после возвращения кометы Галлея в 1835 году , в 1839 году была основана обсерватория Гарвардского колледжа, когда Гарвардская корпорация назначила Уильяма Кранча Бонда «астрономическим наблюдателем университета». [6] В течение первых четырех лет своей работы обсерватория располагалась [7] в доме Дэна-Палмера (где также проживал Бонд) недалеко от Гарвардского двора и состояла всего из трех небольших телескопов и астрономических часов. [6] В своей книге 1840 года, рассказывающей об истории колледжа, тогдашний президент Гарварда Джозайя Куинси III отметил, что «необходим рефлекторный телескоп, установленный на экваториальной оси». [6] Этот телескоп, 15-дюймовый «Великий рефрактор», открылся семь лет спустя (в 1847 году) на вершине Обсерваторского холма в Кембридже (где он существует и по сей день, размещенный в старейшем комплексе зданий CfA). Телескоп был крупнейшим в Соединенных Штатах с 1847 по 1867 год. Уильям Бонд и пионер фотографии Джон Адамс Уиппл использовали Большой рефрактор для получения первых четких дагерротипов Луны (что принесло им награду на Большой выставке в Лондоне в 1851 году ) . Бонд и его сын, Джордж Филлипс Бонд (второй директор HCO), использовали его для открытия восьмого спутника Сатурна, Гипериона (который также был независимо открыт Уильямом Ласселом ).
Под руководством Эдварда Чарльза Пикеринга с 1877 по 1919 год обсерватория стала крупнейшим в мире производителем звездных спектров и величин, основала наблюдательную станцию в Перу [ 8] и применила методы массового производства для анализа данных . Именно в это время HCO стала местом проведения ряда крупных открытий в истории астрономии , поддерживаемых так называемыми « компьютерами » обсерватории (женщинами, нанятыми Пикерингом в качестве квалифицированных рабочих для обработки астрономических данных). В число этих «компьютеров» входили Уильямина Флеминг , Энни Джамп Кэннон , Генриетта Суон Ливитт , Флоренс Кушман и Антония Мори , все они сегодня широко признаны как главные фигуры в научной истории . [9] Генриетта Суон Ливитт , например, открыла так называемую зависимость периода от светимости для классических переменных звезд цефеид [10] , установив первую крупную « стандартную свечу », с помощью которой можно было измерить расстояние до галактик . Это открытие , теперь называемое « законом Ливитта », считается одним из самых основополагающих и важных в истории астрономии ; например , такие астрономы, как Эдвин Хаббл , позднее использовали закон Ливитта, чтобы установить, что Вселенная расширяется , что является основным доказательством в пользу модели Большого взрыва .
После ухода Пикеринга на пенсию в 1921 году, директорство HCO перешло к Харлоу Шепли (главному участнику так называемых « Великих дебатов » 1920 года). Эта эпоха обсерватории была прославлена работой Сесилии Пейн-Гапочкин , которая стала первой женщиной, получившей докторскую степень по астрономии в колледже Рэдклиффа (в нескольких минутах ходьбы от обсерватории). Диссертация Пейн-Гапочкин 1925 года предполагала, что звезды состоят в основном из водорода и гелия , что в то время считалось нелепым. [11] Между сроком полномочий Шепли и образованием CfA обсерваторией руководили Дональд Х. Менцель , а затем Лео Голдберг , оба из которых поддерживали широко признанные программы по солнечной и звездной астрофизике. Менцель сыграла важную роль в поощрении Смитсоновской астрофизической обсерватории переехать в Кембридж и более тесно сотрудничать с HCO.
Совместная основа того, что в конечном итоге дало начало Центру астрофизики, началась с переезда SAO в Кембридж в 1955 году. Фред Уиппл , который уже был председателем Гарвардского астрономического департамента (размещенного в HCO с 1931 года [12] ), был назначен новым директором SAO в начале этой новой эры; раннее испытание модели единого руководства в HCO и SAO. В течение следующих 18 лет две независимые организации будут все теснее сливаться, эффективно (но неформально) работая как один большой исследовательский центр.
Эти совместные отношения были формализованы как новый Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики 1 июля 1973 года. Джордж Б. Филд , тогда связанный с Беркли , был назначен его первым директором. В том же году был создан новый астрономический журнал CfA Preprint Series , а прибор CfA/SAO, летавший на борту Skylab, обнаружил корональные дыры на Солнце. [13] Основание CfA также совпало с рождением рентгеновской астрономии как новой, крупной области, в которой в первые годы доминировали ученые CfA. Риккардо Джаккони , которого считают «отцом рентгеновской астрономии», основал Отделение астрофизики высоких энергий в рамках нового CfA, переведя большую часть своей исследовательской группы (тогда в American Sciences and Engineering ) в SAO в 1973 году. Позднее эта группа запустила обсерваторию Эйнштейна (первый рентгеновский телескоп с получением изображений ) в 1976 году и в конечном итоге возглавила предложения и разработку того, что впоследствии стало рентгеновской обсерваторией Чандра . Чандра, вторая из Великих обсерваторий НАСА и по-прежнему самый мощный рентгеновский телескоп в истории, продолжает работать сегодня как часть рентгеновского центра Чандра CfA. Позднее Джаккони получил Нобелевскую премию по физике 2002 года за свою основополагающую работу в области рентгеновской астрономии.
Вскоре после запуска Обсерватории Эйнштейна Стивен Вайнберг из CfA получил Нобелевскую премию по физике 1979 года за свою работу по электрослабому объединению . В следующем десятилетии стартовал знаменательный CfA Redshift Survey (первая попытка картирования крупномасштабной структуры Вселенной ), а также был выпущен «Field Report», весьма влиятельный Astronomy and Astrophysics Decadal Survey под председательством уходящего директора CfA Джорджа Филда . В 1982 году его сменил Ирвин Шапиро , который во время своего пребывания на посту директора (с 1982 по 2004 год) курировал расширение наблюдательных объектов CfA по всему миру, включая недавно названную обсерваторию Фреда Лоуренса Уиппла , инфракрасный телескоп (IRT) на борту космического челнока , 6,5-метровый многозеркальный телескоп (MMT), спутник SOHO и запуск космического телескопа Chandra в 1999 году. Открытия, проведенные CfA в течение этого периода, включают каноническую работу над сверхновой 1987A , « Великой стеной CfA2 » (тогда крупнейшей известной когерентной структурой во Вселенной), лучшими на сегодняшний день доказательствами существования сверхмассивных черных дыр и первыми убедительными доказательствами существования внесолнечной планеты . [14]
В 1980-х годах CfA также сыграла особую роль в истории компьютерной науки и Интернета: в 1986 году SAO начала разработку SAOImage, одного из первых в мире приложений на базе X11 , опубликованного публично (его преемник, DS9, остается наиболее широко используемым в мире просмотрщиком астрономических изображений FITS ). В это время ученые и разработчики программного обеспечения в CfA также начали работу над тем, что впоследствии стало Системой данных астрофизики (ADS), одной из первых в мире онлайновых баз данных исследовательских работ . [2] К 1993 году ADS уже выполняла первые рутинные трансатлантические запросы между базами данных, что является основополагающим аспектом Интернета сегодня. [2]
Чарльз Олкок , известный рядом крупных работ, связанных с массивными компактными гало-объектами , был назначен третьим директором CfA в 2004 году. Сегодня Олкок курирует один из крупнейших и наиболее продуктивных астрономических институтов в мире [1] с более чем 850 сотрудниками и годовым бюджетом, превышающим 100 миллионов долларов. Гарвардский факультет астрономии, размещенный в CfA, поддерживает постоянный состав из приблизительно 60 аспирантов , более 100 исследователей-постдоков и примерно 25 студентов -бакалавров астрономии и астрофизики из Гарвардского колледжа . SAO, тем временем, проводит долгосрочную и высоко оцененную программу летних стажировок REU , а также принимает множество приглашенных аспирантов. CfA оценивает, что примерно 10% профессионального сообщества астрофизиков в Соединенных Штатах провели там по крайней мере часть своей карьеры или образования. [16]
CfA является либо ведущим, либо основным партнером в работе обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла , субмиллиметровой решетки , обсерватории MMT , телескопа Южного полюса , VERITAS и ряда других небольших наземных телескопов . Стратегический план CfA на 2019–2024 годы включает строительство гигантского Магелланова телескопа в качестве приоритетного направления деятельности центра.
Наряду с рентгеновской обсерваторией Chandra , CfA играет центральную роль в ряде космических наблюдательных объектов , включая недавно запущенный Parker Solar Probe , космический телескоп Kepler , обсерваторию солнечной динамики (SDO) и Hinode . CfA через Смитсоновскую астрофизическую обсерваторию недавно сыграла важную роль в рентгеновской обсерватории Lynx , финансируемом NASA исследовании концепции большой миссии, заказанном в рамках Десятилетнего обзора астрономии и астрофизики 2020 года («Astro2020»). В случае запуска Lynx станет самой мощной рентгеновской обсерваторией, построенной на сегодняшний день, что позволит на порядок превзойти возможности Chandra.
SAO является одним из 13 институтов-участников Event Horizon Telescope Board, а CfA размещает свой Array Operations Center. В 2019 году проект показал первое прямое изображение черной дыры. [17] Результат широко рассматривается как триумф не только наблюдательной астрономии , но и ее пересечения с теоретической астрофизикой . Объединение наблюдательных и теоретических подотраслей астрофизики было основным направлением деятельности CfA с момента его основания. [13]
В 2018 году CfA провел ребрендинг , изменив свое официальное название на «Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт», чтобы отразить свой уникальный статус как совместного сотрудничества Гарвардского университета и Смитсоновского института . Сегодня CfA получает примерно 70% своего финансирования от NASA , 22% из федеральных фондов Смитсоновского института и 4% из Национального научного фонда . Оставшиеся 4% поступают от доноров, включая Министерство энергетики США , Фонд Анненберга , а также другие дары и пожертвования. [16]
Исследования в CfA организованы в шести подразделениях и семи исследовательских центрах:
В CfA также размещаются кафедра астрономии Гарвардского университета, крупные центральные инженерные и вычислительные мощности, кафедра естественно-научного образования, библиотека Джона Г. Вольбаха, крупнейшая в мире база данных статей по астрономии и физике (ADS) и крупнейшая в мире коллекция астрономических фотопластинок.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )42°22′53″с.ш. 71°07′42″з.д. / 42,38146°с.ш. 71,12837°з.д. / 42,38146; -71,12837
