Телескоп Бока

Открытие телескопа состоялось 23 июня 1969 года. Первоначально он не имел собственного названия и был известен просто как «90-дюймовый телескоп» обсерватории Стюарда.

28 апреля 1996 года телескопу было официально присвоено имя американского астронома Барта Бока, который занимал должность директора обсерватории Стюарда в 1966—1970 годах^[2][3].

Телескоп используется астрономами из трёх университетов Аризоны: Аризонского университета, Университета штата Аризона и Университета Северной Аризоны. Телескоп работает каждую ночь года, за исключением кануна Рождества и периода технического обслуживания во время летнего сезона дождей^[2][3].

Телескоп Бока представляет собой рефлектор, главное зеркало которого имеет диаметр 2,29 м (90 дюймов), фокусное расстояние 6,08 м и относительное отверстие f/2,66^[2]. Он способен работать в трёх различных конфигурациях (оптических схемах) с разными фокусами:

• главный фокус, расположенный перед главным зеркалом. В нём помещается широкоугольная камера 90Prime вместе с четырёхлинзовым корректором, который увеличивает поле зрения системы и исправляет искажения изображения (аберрации), вносимые главным зеркалом. С учётом корректора относительное отверстие такой конфигурации равно f/2,98^[7];

• схема Ричи — Кретьена с относительным отверстием f/9. Применяется для наблюдений в видимом диапазоне спектра, обеспечивает относительно широкое поле зрения и более высокую светосилу при меньшем масштабе изображения (что удобно, например, для обзорных наблюдений);

• длиннофокусная схема Кассегрена с относительным отверстием f/45. Используется для наблюдений в инфракрасном диапазоне длин волн, обеспечивает большой масштаб изображения и высокую детализацию объектов при относительно узком поле зрения^[2][3].

В последних двух фокусах может быть установлено различное оборудование — как штатные приборы обсерватории, так и уникальная аппаратура сторонних исследователей.

Телескоп установлен на экваториальной монтировке^[2] и расположен в цилиндрической башне под куполом нестандартной формы^[8][9] (рис. 1). Купол может вращаться, обеспечивая непрерывное слежение телескопа за определённым участком неба в процессе суточного вращения небесной сферы^[10]. Внутри башни к телескопу ведёт длинная винтовая лестница. В верхней части имеется балкон, называемый «Прогулкой Бока» (англ. The Bok Walk). Это название связано с традицией Барта Бока перед началом любых наблюдений выходить на внешний балкон купола для личной проверки условий наблюдения^[11]. Башня с телескопом расположена в Национальной обсерватории Китт-Пик на высоте 2071 м над уровнем моря^[1].

На телескопе Бока функционируют как штатные приборы, принадлежащие самой обсерватории^[12], так и приборы, разработанные и эксплуатируемые силами сторонних научных коллективов или отдельных исследователей для решения их конкретных научных задач^[13]. Наблюдатели могут использовать как готовые камеры и спектрографы обсерватории, так и привозить свои собственные уникальные приборы. Телескоп часто использовался для испытания прототипов приборов, разрабатывавшихся для других обсерваторий.

Штатные приборы

• 90Prime — оптическая широкоугольная камера, которая помещается непосредственно в главном фокусе телескопа вместе с четырёхлинзовым корректором. Оснащена вращающимся колесом с шестью светофильтрами, а в качестве приёмника излучения используется мозаика из четырёх ПЗС-матриц размером 4096 × 4096 пикселей. Камера способна одновременно получать изображение участка неба площадью около 1 квадратного градуса (примерно в 4 раза больше площади диска полной Луны). Масштаб изображения составляет 30,2″/мм или 0,45″/пиксель^[14][7].

• Boller & Chivens Spectrograph (BCSpec) — спектрограф на основе дифракционной решётки, работающий в широком диапазоне длин волн: от ближнего ультрафиолетового (3200 Å) до ближнего инфракрасного (8000 Å). В обычном режиме способен получать спектры с разрешением по длине волны 1—5 Å, а в режиме эшелле-спектрографа — с разрешением 1—2 Å^[15].

Приборы сторонних разработчиков

• PISCES — широкоугольная инфракрасная камера^[13], предназначенная для получения изображений в диапазоне длин волн 1—2,5 мкм. В качестве детектора излучения используется матрица размером 1024 × 1024 пикселей. Имеет поле зрения угловым диаметром 8,5′ и масштаб изображения 0,5″/пиксель^[16].

• SPOL — спектрополяриметр, позволяющий строить изображение объекта и измерять характеристики излучения (спектр и поляризацию) в разных участках изображения^[2]. Сконструирован в 1990—1991 годах. Имеет поле зрения размером 51″, работает в диапазоне длин волн 3800—9000 Å с разрешением 4—15 Å. Может измерять как линейную, так и круговую поляризацию излучения на уровне 0,05 %. Измерение поляризации осуществляется двухлучевым методом при помощи вращающихся ахроматических волновых пластин и призмы Волластона. В качестве приёмника излучения используется ПЗС-матрица размером 1200 × 800 пикселей. Прибор предназначен для размещения в фокусе Ричи — Кретьена с относительным отверстием f/9^[17].

• Wide Integral Field Infrared Spectrograph (WIFIS) — широкоугольный интегрально-полевой инфракрасный спектрограф, предназначенный для получения двумерных спектров протяжённых объектов (галактик, туманностей) в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (900—1700 нм). Обладает рекордно широким полем зрения для спектрографов такого типа, равным 50″ × 20″. Его спектральное разрешение составляет 2500 в интервале длин волн 900—1350 нм и 3000 в интервале 1500—1700 нм^[18][19][20].

• Spacewatch Cassegrain Camera (SSC) — камера, используемая для поиска околоземных объектов в рамках программы Spacewatch^[4].

Устаревшие приборы

• MIRAC-1 — камера, предназначавшаяся для получения изображений в среднем инфракрасном диапазоне длин волн. В качестве приёмника излучения использовалась матрица размером 20 × 64 пикселя из кремния, легированного мышьяком (Si:As), которая охлаждалась с помощью жидкого гелия. Камера работала на телескопе с 1988 по 1994 годы и использовалась для наблюдений объектов Солнечной системы, молодых звёзд, коричневых карликов, планетарных туманностей, областей звездообразования и галактик, ярких в инфракрасном диапазоне. Эта камера была также установлена на телескопе IRTF. Последующие камеры этой серии, с модернизированной оптикой, электроникой и более крупными приёмными матрицами, использовались на других телескопах (IRTF, UKIRT, MMT, Магеллановы телескопы)^[21].

• MIRAC-3 — инфракрасная камера 3-го поколения серии MIRAC. В ней использовалась матрица размером 128 × 128 пикселей из Si:As. Предназначалась для работы в диапазоне длин волн 2—26 мкм^[22].

• Steward 256x256 NIR — камера ближнего инфракрасного диапазона, работавшая на телескопе с 1991 года до 2000-х годов. В качестве приёмника излучения в ней использовалась матрица NICMOS3 из теллурида кадмия-ртути (HgCdTe) размером 256 × 256 пикселей, созданная в обсерватории Стюарда в процессе разработки прибора NICMOS для космического телескопа «Хаббл»^[23][24]. В частности, камера использовалась для изучения звёздных скоплений^[25], областей звездообразования в нашей Галактике^[26], двойных звёзд с белыми карликами^[27], коричневых карликов^[28], поиска галактик с большим красным смещением^[29] и др.

• FSpec – длиннощелевой спектрограф ближнего инфракрасного диапазона на основе дифракционной решётки. Спроектирован в начале 1990-х годов для телескопов проекта Columbus (нынешний Большой бинокулярный телескоп) и MMT, однако его первые рабочие версии были установлены на телескопе Бока и 1,5-метровом телескопе имени Койпера, также принадлежащем обсерватории Стюарда и расположенном на горе Бигелоу (Аризона, США). В качестве приёмника излучения использовалась матрица NICMOS3. Для уменьшения тепловых шумов использовалось криогенное охлаждение с помощью жидкого гелия и жидкого азота. Прибор мог получать спектры в интервале длин волн 1,4—5 мкм^[30]. Использовался, в частности, для исследования молодых звёзд^[31], создания обширной библиотеки инфракрасных спектров красных звёзд нашей Галактики^[32], изучения взаимосвязи активности ядер и звездообразования в сейфертовских галактиках^[33] и других целей.

18 марта 2007 года астроном Бруно Сикарди из Парижской обсерватории с помощью телескопа Бока наблюдал покрытие Плутоном звезды в созвездии Стрелец^[34][35].

В 2014—2019 годах телескоп Бока наряду с другими инструментами использовался для проведения обзорных наблюдений значительной части северного галактического полушария неба в рамках подготовки к работе многообъектного спектрографа DESI на 4-метровом телескопе имени Николаса У. Мейола. На подготовительном этапе камера Mosaic3, установленная в главном фокусе телескопа Мейола, проводила наблюдения большого количества галактик в фотометрической полосе z (обзор MzLS). В то же время с помощью камеры 90Prime, установленной в главном фокусе телескопа Бока, проводился обзор неба BASS (англ. Beijing–Arizona Sky Survey), дополнявший данные MzLS наблюдениями в полосах g и r. По результатам совместных наблюдений различных телескопов был составлен каталог целевых объектов для последующих обзорных наблюдений DESI с целью изучения истории расширения Вселенной^[36][37].

Спектрограф WIFIS предназначен для наблюдения протяжённых астрономических объектов, которые недоступны для спектрографов с узким полем зрения. Его основная научная задача — это систематическое исследование галактик в инфракрасном диапазоне спектра, которое дополняет данные, получаемые в рамках крупных оптических обзоров, таких как CALIFA и MaNGA^[18]. В частности, с помощью WIFIS проводится обзор SPINS (англ. Stellar Populations in the INfrared Survey), целью которого является изучение звёздного населения близлежащих галактик^[19]. В рамках этого обзора исследуется начальная функция масс (НФМ) звёзд, являющаяся ключевым параметром для понимания эволюции галактик. Так, в пилотных исследованиях с использованием WIFIS были получены свидетельства радиальной вариации НФМ в массивных галактиках M 85 и M 87^[38]. Помимо этого, прибор используется для наблюдения широкого круга объектов: от областей звездообразования и молодых звёздных скоплений до остатков сверхновых и взаимодействующих галактик. Уникальное сочетание широкого поля зрения и возможностей инфракрасной спектроскопии делает WIFIS эффективным инструментом для изучения динамики и химического состава протяжённых объектов в ближнем инфракрасном диапазоне^[18][19][20].

В 2019 году на телескопе Бока началась новая программа наблюдений — Bok NEO Survey, являющаяся частью проекта Spacewatch. В рамках этого обзора проводится систематический мониторинг небесной сферы с целью поиска околоземных астероидов и раннего обнаружения потенциально опасных космических объектов. Для этого используются как камера 90Prime, так и отдельная камера SSC (англ. Spacewatch Cassegrain Camera)^[4][5]. Из-за более крупного главного зеркала телескоп Бока способен обнаруживать объекты в 2—3 раза меньшей яркости, чем 1,5-метровый телескоп обсерватории Маунт-Леммон, участвующий в Каталинском обзоре неба (код: G96). Ожидается, что это существенно увеличит количество открываемых астероидов главного пояса и кандидатов в околоземные объекты^[6].

В ходе выполнения обзора на телескопе Бока были открыты околоземный астероид 2024 XA₁ (разрушившийся в атмосфере над Сибирью), астероид группы Аполлона 2025 EW₃ размером не менее 860 м, гиперболическая комета C/2025 D1 (Groeller)^[4], а также долгопериодическая комета C/2026 A2 (Bok), названная в честь телескопа^[39].