Панорамный обзорный телескоп и система быстрого реагирования ( Pan-STARRS1 ; код наблюдения : F51 и код наблюдения Pan-STARRS2 : F52 ), расположенная в обсерватории Халеакала , Гавайи, США, состоит из астрономических камер , телескопов и вычислительного комплекса, выполняющего съемку . неба для движущихся или переменных объектов на постоянной основе, а также для точной астрометрии и фотометрии уже обнаруженных объектов. В январе 2019 года было объявлено о втором выпуске данных Pan-STARRS. Это самый большой объем астрономических данных, когда-либо опубликованных, размером 1,6 петабайта .
Проект Pan-STARRS — это результат сотрудничества Института астрономии Гавайского университета , Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института , Центра высокопроизводительных вычислений Мауи и Международной корпорации научных приложений . Строительство телескопа финансировалось ВВС США .
Обнаруживая различия с предыдущими наблюдениями тех же областей неба, Pan-STARRS открывает множество новых астероидов , [1] комет , переменных звезд , сверхновых и других небесных объектов. Его основной задачей в настоящее время является обнаружение объектов, сближающихся с Землей , которые угрожают ударными событиями , и ожидается, что он создаст базу данных всех объектов, видимых с Гавайев (три четверти всего неба) до видимой звездной величины 24. Строительство Pan-STARRS было запланировано финансируется в значительной степени Исследовательской лабораторией ВВС США . Дополнительное финансирование для завершения Pan-STARRS2 поступило от Программы НАСА по наблюдению за околоземными объектами , которая также обеспечивает большую часть финансирования эксплуатации телескопов. Обзор Pan-STARRS NEO исследует все небо к северу от склонения -47,5. [2]
Первый телескоп Pan-STARRS (PS1) расположен на вершине Халеакалы на острове Мауи , Гавайи , и был запущен в эксплуатацию 6 декабря 2008 года под управлением Гавайского университета . [3] [4] PS1 начал постоянные научные наблюдения 13 мая 2010 года [5] , а научная миссия PS1 продолжалась до марта 2014 года. Операции финансировались Научным консорциумом PS1, PS1SC, консорциумом, включающим Общество Макса Планка в Германии. , Национальный центральный университет Тайваня, Эдинбургский , Даремский и Королевский университеты в Белфасте в Великобритании, а также Университеты Джонса Хопкинса и Гарвардский университет в США, а также Глобальную сеть телескопов обсерватории Лас-Камбрес . Наблюдения консорциума для обзора всего неба (как видно с Гавайских островов) были завершены в апреле 2014 года.
После завершения PS1 проект Pan-STARRS сосредоточился на строительстве Pan-STARRS 2 (PS2), первый свет которого был достигнут в 2013 году, а полные научные работы запланированы на 2014 год [6] , а затем полный массив из четырех телескопов, иногда называемых ПС4. Общая стоимость завершения установки из четырех телескопов оценивается в 100 миллионов долларов США за всю группу. [3]
По состоянию на середину 2014 года Pan-STARRS 2 находился в стадии ввода в эксплуатацию. [7] Из-за существенных проблем с финансированием [8] не существовало четких сроков для дополнительных телескопов, кроме второго. В марте 2018 года Центр малых планет отметил, что Pan-STARRS 2 открыл потенциально опасный астероид Аполлон (515767) 2015 JA 2 , первое открытие малой планеты, сделанное в Халеакале 13 мая 2015 года. [9]
Pan-STARRS в настоящее время (2018 г.) состоит из двух 1,8-метровых телескопов Ричи-Кретьена, расположенных в Халеакале на Гавайях .
Первый телескоп PS1 увидел первый свет с помощью камеры с низким разрешением в июне 2006 года. Телескоп имеет поле зрения 3°, что чрезвычайно велико для телескопов такого размера, и оснащен самой большой цифровой камерой за всю историю. построен, записывая почти 1,4 миллиарда пикселей на изображение. В фокальной плоскости расположены 60 отдельно установленных плотноупакованных ПЗС-матриц, расположенных в виде матрицы 8×8. Угловые позиции не заполняются, так как оптика не освещает углы. Каждое ПЗС-устройство, называемое матрицей ортогональной передачи (OTA), имеет разрешение 4800 × 4800 пикселей, разделенных на 64 ячейки, каждая из которых имеет размер 600 × 600 пикселей. Эта гигапиксельная камера, или «GPC», увидела первый свет 22 августа 2007 года, сфотографировав Галактику Андромеды .
После первоначальных технических проблем, которые позже были в основном решены, PS1 начала полноценную работу 13 мая 2010 года. [10] Ник Кайзер , главный исследователь проекта Pan-STARRS, резюмировал это, сказав: «PS1 собирает данные научного качества для шесть месяцев, но теперь мы делаем это каждую ночь от заката до рассвета». [ нужна цитата ] Изображения PS1, однако, остаются немного менее резкими, чем первоначально планировалось, что существенно влияет на некоторые научные применения данных.
Для каждого изображения требуется около 2 гигабайт памяти, а время экспозиции составит от 30 до 60 секунд (достаточно для записи объектов до видимой величины 22), плюс дополнительная минута или около того будет использована для компьютерной обработки. Поскольку изображения делаются постоянно, PS1 каждую ночь получает около 10 терабайт данных. Сравнение с базой данных известных неизменных объектов, составленной на основе более ранних наблюдений, позволит выявить интересующие объекты: все, что по какой-либо причине изменило яркость и/или положение. По состоянию на 30 июня 2010 года Гавайский университет в Гонолулу получил модификацию контракта на сумму 8,4 миллиона долларов в рамках многолетней программы PanSTARRS на разработку и внедрение системы управления данными телескопа для этого проекта. [11]
Очень большое поле зрения телескопов и относительно короткое время экспозиции позволяют каждую ночь снимать около 6000 квадратных градусов неба. Площадь всего неба составляет 4π стерадианов , или 4π × (180/π) 2 ≈ 41 253,0 квадратных градусов, из которых около 30 000 квадратных градусов видны с Гавайских островов, а это означает, что все небо можно отобразить за период 40 часов (или около 10 часов в сутки в течение четырех дней). Учитывая необходимость избегать периодов, когда Луна яркая, это означает, что площадь, эквивалентная всему небу, будет обследоваться четыре раза в месяц, что является совершенно беспрецедентным. К концу своей первоначальной трехлетней миссии в апреле 2014 года PS1 сфотографировал небо 12 раз в каждом из 5 фильтров («g», «r», «i», «z» и «y»). Фильтры «g», «r» и «i» имеют полосу пропускания фильтров Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) . (Средние точки и ширина полосы пропускания на половине максимума составляют 464 нм и 128 нм, 658 нм и 138 нм, а также 806 нм и 149 нм соответственно.) Фильтр 'z' имеет среднюю точку SDSS (900 нм), но его длинноволновая граница позволяет избежать попадания воды. полосы поглощения, начинающиеся с 930 нм. Коротковолновая граница фильтра «y» определяется полосами поглощения воды, которые заканчиваются около 960 нм. Длинноволновая полоса отсечки в настоящее время составляет 1030 нм, чтобы избежать худшей чувствительности детектора к изменениям температуры. [12]
Pan-STARRS в настоящее время в основном финансируется за счет гранта программы НАСА по наблюдениям за околоземными объектами . Поэтому он тратит 90% своего времени наблюдений на специальные поиски околоземных объектов.
Постоянное систематическое обследование всего неба — беспрецедентный проект, который, как ожидается, приведет к значительно большему количеству открытий различных типов небесных объектов. Например, текущее ведущее исследование открытия астероидов, Обзор Маунт-Леммон , [a] [13] достигает видимой величины 22 В. Pan-STARRS будет примерно на одну звездную величину слабее и покроет все небо, видимое с Гавайев. [ нужна цитация ] Продолжающееся исследование также дополнит усилия по составлению карты инфракрасного неба с помощью орбитального телескопа НАСА WISE , причем результаты одного исследования дополняют и расширяют другой.
Второй выпуск данных, Pan-STARRS DR2, анонсированный в январе 2019 года, представляет собой самый большой объем астрономических данных, когда-либо выпущенных. Это более 1,6 петабайт изображений, что в 30 000 раз превышает текстовый контент Википедии. Данные хранятся в Архиве космических телескопов Микульского (MAST). [14]
По данным Defense Industry Daily, [15] на съемку PS1 были наложены существенные ограничения, чтобы избежать регистрации чувствительных объектов. Программное обеспечение для обнаружения полос (известное как «Magic») использовалось для цензуры пикселей, содержащих информацию о спутниках на изображении. Ранние версии этого программного обеспечения были незрелыми, оставляя коэффициент заполнения 68% от полного поля зрения (в эту цифру входят промежутки между детекторами), но к марту 2010 года этот показатель улучшился до 76%, что является небольшим снижением по сравнению с примерно 80%. доступный. [ нужна цитата ]
В конце 2011 года ВВС США полностью отменили требование маскировки (для всех изображений, прошлых и будущих). Таким образом, за исключением нескольких нефункционирующих ячеек ОТА, можно использовать все поле зрения. [ нужна цитата ]
В дополнение к большому количеству ожидаемых открытий в поясе астероидов , Pan-STARRS, как ожидается, обнаружит не менее 100 000 троянов Юпитера (по сравнению с 2900 известными на конец 2008 года); не менее 20 000 объектов пояса Койпера (по сравнению с 800, известными на середину 2005 г.); тысячи троянских астероидов Сатурна, Урана и Нептуна (в настоящее время известно восемь троянов Нептуна , [17] ни одного для Сатурна и один для Урана [18] ); и большое количество кентавров и комет .
Помимо значительного увеличения числа известных объектов Солнечной системы, Pan-STARRS устранит или смягчит погрешность наблюдений, присущую многим текущим исследованиям. Например, среди известных в настоящее время объектов есть предвзятость в пользу низкого наклонения орбиты , и поэтому такой объект, как Макемаке , до недавнего времени избегал обнаружения, несмотря на его яркую видимую звездную величину 17, которая не намного слабее Плутона . Кроме того, среди известных в настоящее время комет наблюдается предпочтение комет с коротким перигелием . Уменьшение влияния этой систематической ошибки наблюдений позволит получить более полную картину динамики Солнечной системы. Например, ожидается, что количество троянов Юпитера размером более 1 км на самом деле может примерно соответствовать числу объектов пояса астероидов, хотя известная в настоящее время популяция последних на несколько порядков больше. Данные Pan-STARRS элегантно дополнят исследование WISE (инфракрасное излучение). Инфракрасные изображения WISE позволят оценить размер астероидов и троянских объектов, отслеживаемых Pan-STARRS в течение более длительных периодов времени.
В 2017 году Pan-STARRS обнаружил первый известный межзвездный объект 1I /2017 U1 'Оумуамуа , проходящий через Солнечную систему. [19] Считается, что при формировании планетной системы в результате гравитационного взаимодействия с планетами выбрасывается очень большое количество объектов (до 10 13 таких объектов в случае Солнечной системы). Объекты, выброшенные из планетных систем других звезд, вероятно, могут находиться по всему Млечному Пути, а некоторые могут проходить через Солнечную систему.
Pan-STARRS может обнаруживать столкновения с небольшими астероидами. Они довольно редки, и ни один из них еще не наблюдался, но с резким увеличением числа обнаруженных астероидов из статистических соображений ожидается, что некоторые события столкновений могут наблюдаться.
В ноябре 2019 года обзор изображений Pan-STARRS показал, что телескоп зафиксировал распад астероида P/2016 G1 . [20] Астероид высотой 1300 футов (400 м) столкнулся с меньшим объектом и постепенно развалился. Астрономы предполагают, что объект, столкнувшийся с астероидом, мог иметь массу всего 1 килограмм (2,2 фунта) и двигаться со скоростью 11 000 миль в час (18 000 км/ч).
Ожидается, что Pan-STARRS обнаружит чрезвычайно большое количество переменных звезд , включая такие звезды в других близлежащих галактиках ; это может привести к открытию ранее неизвестных карликовых галактик . Обнаружив многочисленные переменные цефеид и затменные двойные звезды, это поможет с большей точностью определить расстояния до близлежащих галактик. Ожидается открытие множества сверхновых типа Ia в других галактиках, которые важны для изучения эффектов темной энергии , а также оптических послесвечений гамма-всплесков .
Поскольку очень молодые звезды (такие как звезды Т Тельца ) обычно переменны, Pan-STARRS должен обнаружить многие из них и улучшить наше понимание их. Ожидается также, что Pan-STARRS сможет обнаружить множество внесолнечных планет , наблюдая за их транзитами через родительские звезды, а также за событиями гравитационного микролинзирования .
Pan-STARRS также будет измерять собственное движение и параллакс и таким образом должен обнаружить множество коричневых карликов , белых карликов и других близлежащих слабых объектов, а также сможет провести полную перепись всех звезд в пределах 100 парсеков от Солнца . Предыдущие исследования собственного движения и параллакса часто не обнаруживали слабых объектов, таких как недавно открытая звезда Тигардена , которые слишком слабы для таких проектов, как Hipparcos .
Кроме того, идентифицируя звезды с большим параллаксом, но очень малым собственным движением для последующих измерений лучевой скорости , Pan-STARRS может даже позволить обнаружить гипотетические объекты типа Немезиды , если они действительно существуют.
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )Астрономы впервые обнаружили P/2016 G1 с помощью телескопа Pan-Starrs1 на Гавайях в апреле 2016 года. Просматривая архивные изображения, астрономы поняли, что впервые он был виден в прошлом месяце как централизованное скопление каменных глыб: раздробленных, щебнистых остатков астероид, окруженный облаком мелкой пыли, скорее всего, непосредственными обломками, выброшенными за борт в результате удара.
