Интересно, что одно из самых ярких впечатлений от Гавайев связано не с океаном и пальмами, а с телескопами. Мауна-Кеа (Mauna Kea, или «Белая гора» на гавайском языке) — самая высокая точка Гавайских островов: 4,207 метров над уровнем моря. На ее вершине расположены 13 действующих телескопов.
Их суммарная мощность в 60 раз превышает мощность космического телескопа Хаббл и в 15 раз — знаменитого телескопа Паломар, который был крупнейшим в мире на протяжении десятилетий. Именно здесь обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется — открытие, изменившее всю космологию и принесшее авторам Нобелевскую премию. А также получили первые прямые снимки экзопланеты и нашли ближайшую к Земле черную дыру.
Интересные факты про телескопы на Мауна-Кеа
- Гора Мауна-Кеа выше Эвереста, она поднимается на 9,750 метров от дна океана до вершины, что делает ее высочайшей горой в мире.
- В 2011 году трое ученых получили Нобелевскую премию по физике. Их исследования, частично проведенные на Мауна-Кеа, показали, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью из-за загадочной темной энергии.
- Самый дорогой телескоп в коллекции стоит как небольшой авианосец. Телескоп «Субару» обошелся в 300 миллионов долларов и обладает крупнейшим оптическим зеркалом в мире: диаметр 8,2 метра, вес — 22 тонны.
- На Мауна-Кеа в 2007 году были получены первые прямые снимки планетной системы вокруг другой звезды.
- Вершина горы находится выше 40% всей атмосферы Земли — это резко снижает помехи от водяного пара и позволяет видеть то, что недоступно большинству обсерваторий.
- Земля, на которой стоят обсерватории, взята в аренду у штата Гавайи. То есть крупнейшие научные институты мира снимают участок у американского штата.
- Лишь Анды в Южной Америке сопоставимы с Мауна-Кеа по количеству безоблачных ночей, однако там воздух более турбулентный, что существенно затрудняет наблюдения.
- Всего в трех метрах под поверхностью вершины залегает вечная мерзлота возрастом 10,000 лет. Тропики и вечная мерзлота — редкое соседство.
- Более 11 стран, некоммерческих организаций и научных консорциумов основали, финансируют и обслуживают 13 телескопов на вершине Мауна-Кеа.
- Гора священна для гавайской религии как обитель нескольких божеств, и строительство обсерваторий с самого начала вызывало протесты коренных гавайцев. Наука и духовность делят здесь одну вершину.
Почему Мауна-Кеа — лучшее место на Земле для телескопов
Выбор места для телескопа — это сложная инженерно-атмосферная задача, и Мауна-Кеа подходит под нее по всем параметрам одновременно:
1. Высота: выше 40% атмосферы
На уровне 4,205 метров телескопы видят лучше, чем любая наземная обсерватория в мире. Меньше атмосферы — меньше помех. Особенно это критично для инфракрасной астрономии: водяной пар в атмосфере поглощает инфракрасный свет, делая наблюдения невозможными. На вершине Мауна-Кеа водяного пара минимальное количество на всей планете.
2. Инверсионный слой: облака внизу, ясное небо вверху
На высоте около 2,000–2,500 метров над островом существует устойчивый инверсионный слой — граница, где теплый воздух с океана встречается с холодным воздухом над горой. Этот слой работает как крышка: он удерживает облака, туман и влагу ниже вершины, оставляя верхние 1,500–2,000 метров сухими и ясными.
Именно поэтому на вершине облачно только около 25–30 ночей в году. В остальные ночи — кристальный воздух и звезды без единого облачка.
Туристы, поднимающиеся на вершину, нередко видят самое красивое зрелище острова: выезжаешь из густых облаков, которые закрывают Хило или Коа, — и оказываешься выше них. Белое море облаков до горизонта, вулканическая пустыня вокруг и синее небо над головой.
3. «Сиинг»: стабильность атмосферы
Для астрономов важна не только высота, но и мера атмосферной турбулентности (seeing). Турбулентность заставляет звезды в телескопе дрожать, снижая разрешение. На Мауна-Кеа до горизонта — тысячи километров открытого океана, нет горных хребтов, которые создавали бы завихрения.
Качество наблюдений здесь — одно из лучших в мире по среднегодовым показателям сиинга. Это подтверждают десятилетия измерений.
4. Удаленность: минимальная световая загрязненность
Острова Гавайи расположены посреди Тихого океана — 5,000 километров от континента в любую сторону. Ближайший крупный источник светового загрязнения — Гонолулу, в 350 км на западе острова Оаху. Ночное небо над Мауна-Кеа — одно из самых темных в мире на суше.
Штат Гавайи принял специальный закон об освещении: все уличные фонари на Большом острове должны быть направлены строго вниз и использовать низкое натриевое освещение. Это уменьшает световое загрязнение небосвода.
5. Долгота дня: близость к экватору
Гавайи расположены на 20° северной широты — это значит, что отсюда видны как северное, так и южное звездное небо. Большинство других крупных обсерваторий мира специализируются либо на северном, либо на южном полушарии. С Мауна-Кеа за год можно охватить более 80% всей небесной сферы.
Главные телескопы на Мауна-Кеа
W. M. Keck Observatory: два близнеца по 10 метров
Два телескопа Keck I (1993) и Keck II (1996) — восемь этажей высотой, 300 тонн веса с зеркалами диаметром по 10 метров — крупнейшие оптические телескопы в мире на протяжении многих лет.
Конструкция зеркала революционная, это не единое цельное стекло (невозможно изготовить без деформаций в таком масштабе), а 36 шестиугольных сегментов, каждый 1,8 метра в диаметре, уложенных в единую мозаику с точностью до нескольких нанометров. Компьютер постоянно корректирует положение каждого сегмента, поддерживая идеальную форму зеркала.
Финансировал строительство Вильям Кек — нефтепромышленник из Лос-Анджелеса, завещавший $70 миллионов на первый телескоп. Затем его фонд выделил $74,6 миллиона на второй. Управляет обсерваторией California Association for Research in Astronomy консорциум Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета.
Что открыли с помощью этих телескопов:
- Темная энергия (1998 год): выяснилось, что расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется. Это открытие перевернуло всю космологию. В 2011 году авторы получили Нобелевскую премию по физике — Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс.
- Первое подтверждение транзита экзопланеты у звезды HD 209458 в 1999 году.
- Первые прямые снимки экзопланеты в 2008 году (совместно с другими телескопами).
- Открытие ближайшей к Земле черной дыры (Gaia BH1 — 1,560 световых лет).
- Измерение расстояния до самой далекой галактики (EGSY8p7 — 13,2 млрд световых лет), наблюдаемой через 600 млн лет после Большого взрыва.
Два телескопа могут работать вместе как интерферометр — тогда их эффективный диаметр резко возрастает и разрешение улучшается в разы.
Subaru Telescope: Япония в кратере вулкана
Телескоп Subaru — название того же японского астеризма, который изображен на логотипе автомобильного концерна (Плеяды) — построен Национальной астрономической обсерваторией Японии и открыт в 1999 году. Зеркало — 8,2 метра, единое монолитное.
На момент открытия это было самое большое монолитное зеркало в мире. Полировали его восемь лет с точностью до долей нанометра.
Специализация Subaru — широкопольная съемка: он способен одновременно охватывать очень большую область неба с высоким разрешением. Именно поэтому его используют для масштабных обзоров Вселенной — картографирования распределения темной материи, поиска экзопланет, исследования далеких галактик.
Что открыли с помощью этого телескопа:
- Объекты Пояса Кейпера для миссии NASA New Horizons — зонда, который потом пролетел мимо Плутона.
- Экзопланета Gliese 12b — возможно пригодна для жизни.
- Первым сфотографировал спиральный след в ночном небе после запуска SpaceX (2023).
Японцы потратили почти $400 млн на строительство Subaru — огромные деньги для 1990-х. Когда на церемонии открытия в 1999 году японские ученые рассказывали о телескопе местным гавайцам, один из старейшин ответил: «Мы тоже смотрели на эти звезды. Только гораздо дольше». Этот ответ стал символом неразрешенного противоречия, которое через 20 лет превратится в протесты 2019 года.
Gemini North: самый дорогой из «обычных»
Gemini North (8,1 м) открылся в 1999 году и управляется международным консорциумом из восьми стран. Его «южный близнец» — Gemini South — стоит в Чили. Вместе они дают ученым полное покрытие обоих полушарий неба.
Особенность Gemini North — использование адаптивной оптики с лазерной системой: лазер создает искусственную «звезду» в верхних слоях атмосферы, и компьютер использует ее как точку отсчета для компенсации атмосферных искажений в реальном времени. Результат — разрешение, близкое к теоретическому пределу для зеркала такого диаметра.
James Clerk Maxwell Telescope (JCMT): самый большой в мире
JCMT — 15-метровый субмиллиметровый телескоп — наблюдает Вселенную в длинах волн, недоступных обычной оптике: от 0,3 до 2 мм. Это дотелескопная «тепловая» астрономия: в субмиллиметровом диапазоне видны холодные облака газа и пыли, из которых рождаются звезды, и далекие галактики, чей свет, растянутый расширением Вселенной, сместился в длинноволновую область.
Именно JCMT внес ключевой вклад в Event Horizon Telescope (EHT) — сеть телескопов по всей Земле, которая в 2019 году получила первое в истории фотографию черной дыры (в центре галактики M87).
Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT)
Один из старейших на горе — открыт в 1979 году. Зеркало 3,58 м. Несмотря на относительно скромный размер, CFHT остается научно продуктивным благодаря уникальному инструменту — MegaCam: широкопольной камере с матрицей 340 мегапикселей, которая за один снимок охватывает площадь, равную девяти полным лунам.
История телескопов на Мауна-Кеа
В 1964 году Жерар Питер Кейпер — нидерландско-американский астроном, работавший в Аризоне — искал место для нового телескопа. Он был одним из главных планетологов своего времени: открыл Миранду (спутник Урана) и Нереиду (спутник Нептуна), именно в его честь в 1992 году был назван Пояс Кейпера — кольцо ледяных объектов за орбитой Нептуна, откуда прилетают кометы.
Кейпер провел систематическое сравнение нескольких потенциальных площадок. Мауна-Кеа победила по всем параметрам. В 1964 году он организовал первую астрономическую экспедицию на вершину.
Первый телескоп — небольшой 60-сантиметровый инструмент Гавайского университета — был установлен в 1968 году. Это был скромный старт для того, что вскоре превратится в крупнейший астрономический комплекс на Земле.
Кейпер и Гавайский университет поначалу конкурировали за контроль над горой. Профессор Джон Джеффрис из Гавайского университета в середине 1960-х вступил в активную конкуренцию с Кейпером за право управлять будущим комплексом. В итоге именно Гавайский университет в 1967 году подписал с штатом долгосрочный договор аренды земли. Кейпер остался «отцом идеи», а не администратором.
В 1979 году на горе открылись сразу три крупных инфраструктурных телескопа: Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT) и NASA Infrared Telescope Facility (IRTF). Мауна-Кеа стала мировым центром инфракрасной астрономии. Потом пришли Кек, Субару и Джемини — и гора превратилась в то, чем является сегодня.
Протесты против телескопов на Мауна-Кеа
Для коренных гавайцев (кānaka ʻōiwi) Мауна-Кеа — не просто гора. По гавайскому сотворению мира, описанному в священном тексте Куму Липо (Kumulipo, «Гавайский Гимн Творения»), гора является первенцем Папаханаумоку (Земной Матери) и Вакеа (Небесного Отца) — богов-создателей жизни и самих гавайских островов. Вакеа — «Небесный Отец» — дал горе ее второе имя: Мауна а Вакеа — «Гора Вакеа».
В древние времена вершина Мауна-Кеа была tapu (запретной) для простых смертных — только верховные вожди и жрецы высшей ступени могли подняться туда. На горе до сих пор сохранились каменные алтари и святилища (хейау), которым более тысячи лет. У подножия — погребальные пещеры с останками предков.
Первые протесты против строительства телескопов начались еще в 1960-х — но тихие, локальные. По мере того как на горе появлялся один телескоп за другим, напряженность нарастала.
В 2019 году противостояние достигло кульминации. Тридцатиметровый телескоп TMT (Thirty Meter Telescope) — международный проект стоимостью $1,4 миллиарда под руководством Калтека и Калифорнийского университета при участии Японии, Китая, Индии, Канады. Зеркало в 30 метров сделало бы его крупнейшим оптическим телескопом в мире. Место выбрано — вершина Мауна-Кеа.
15 июля 2019 года, после того как суд штата Гавайи разрешил начало строительства, к дороге на гору вышли тысячи человек. Это были люди всех возрастов — от пожилых вождей до студентов-подростков. Они называли себя кия’и (kiaʻi — «защитники»).
Протестующие перекрыли дорогу к вершине. Строительная техника не могла пройти. Несколько ученых, чьи телескопы уже стоят на горе, эвакуировали сотрудников — бросив работающее оборудование стоимостью в миллионы долларов без обслуживания.
Губернатор штата Дэвид Иге объявил режим чрезвычайного положения. Приехала Национальная гвардия Гавайев. 64 человека были арестованы — в основном пожилые, практикующие гавайские обряды хранители горы. Они придерживались принципа «кaпу алоха» (kapu aloha) — абсолютного ненасилия. Даже когда шли аресты — никакого сопротивления, только молитвы и пение.
В поддержку кياʻи высказались: Дуэйн «Скала» Джонсон (сам гавайского происхождения), Джейсон Момоа, многие другие публичные фигуры.
Строительство TMT не началось. По последним данным, консорциум TMT рассматривает Канарские острова (испанский остров Ла Пальма, Observatorio del Roque de los Muchachos) как альтернативное место.
Конфликт вокруг TMT обнажает противоречие, у которого нет простого решения. С одной стороны — наука. TMT позволил бы наблюдать атмосферы экзопланет в деталях, недоступных ни одному существующему телескопу. Он мог бы напрямую изучать первые галактики, возникшие после Большого взрыва. Мауна-Кеа — лучшее место для этих наблюдений на планете.
С другой стороны — история. Гавайские острова были аннексированы США в 1898 году — против воли гавайской монархии и народа. Королева Лилиуокалани была свергнута в 1893 году американскими морпехами. В 1993 году Конгресс США принял официальную резолюцию с извинениями за это. Строительство новых объектов на священной горе воспринимается как продолжение той же логики — «мы решаем, что важно, без вашего согласия».
Как добраться до телескопов на Мауна-Кеа
Путешествие на Мауна-Кеа — это возможность всего за несколько часов подняться из тропиков на высоту 4,205 метров и оказаться над облаками. Добраться до горы можно только на автомобиле. Из Хило дорога занимает около 1–1,5 часа по Saddle Road (Hwy 200) и Mauna Kea Access Road, с западного побережья острова — около 1,5–2 часов.
Первая обязательная остановка — Visitor Information Station (VIS), расположенная на высоте 2,800 метров. Здесь работают выставки об астрономии и истории горы, днем доступен солнечный телескоп, а вечером при хорошей погоде проходят бесплатные наблюдения звездного неба. Перед дальнейшим подъемом рекомендуется провести здесь не менее 30 минут для акклиматизации.
От VIS до вершины ведет 14-мильная гравийная дорога с очень крутым набором высоты. Для подъема официально рекомендуется полноприводный автомобиль с высоким клиренсом. По пути рейнджеры могут проверять транспорт и уровень топлива, а также напоминать о правилах безопасности на большой высоте.
На вершине атмосферное давление составляет всего около 60% от уровня моря, поэтому даже короткая прогулка ощущается как серьезная физическая нагрузка. Зато именно здесь открываются самые впечатляющие виды: вулканический пейзаж, море облаков далеко внизу и тринадцать куполов крупнейших астрономических обсерваторий мира. Рядом с дорогой находится небольшой шлаковый конус Пу‘у Векахи, к которому можно подойти пешком.
Главная причина ехать на вершину — закат и ночное небо. Мауна-Кеа считается одним из лучших мест на планете для астрономических наблюдений благодаря высоте, сухому воздуху и практически полному отсутствию светового загрязнения.
Даже летом на вершине прохладно, а ночью температура обычно опускается до 0–5 °C. Зимой возможны морозы до −15 °C, поэтому теплая одежда нужна в любое время года. Также стоит помнить об очень высоком уровне ультрафиолетового излучения.
Остановиться удобнее всего в Хило — это ближайший крупный город и самый бюджетный вариант размещения. Более комфортной альтернативой считается Уэймеа (Камуэла), расположенная в горах между побережьем и Мауна-Кеа. Для тех, кто не хочет самостоятельно ехать по высокогорной дороге, доступны организованные туры с трансфером, гидом и вечерними наблюдениями за звездами.
Полезная информация
📍 Mauna Kea / Mauna Kea Access Rd, Hilo, HI 96720
Въезд: бесплатно либо организованный тур, который обычно стоит от $220–300 с человека
Сайт: hilo.hawaii.edu
