Небо - в охапку. Космическая обсерватория начала сканировать Вселенную - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Небо – в охапку. Космическая обсерватория начала сканировать Вселенную

29.02.2020

Более полугода в дальнем космосе работает обсерватория «Спектр-РГ» («Рентген-Гамма») и передает на Землю по мощному радиоканалу уникальные рентгеновские снимки неизвестных ранее объектов.

Напомним: 13 июля прошлого года в космос с Байконура ракета-носитель «Протон-М» вывела необычный аппарат. Пролетев полтора миллиона километров, он в буквальном смысле попал в точку. Астрофизики не просто так выбрали так называемую точку Лагранжа, где земное и солнечное притяжение уравновешивают друг друга, – здесь ни Земля, ни Солнце не мешают телескопам сканировать небо, а условия наблюдений исключительно стабильные.

В отличие от существующих рентгеновских аппаратов, поле зрения которых ограничено, станция проводит полный обзор Вселенной с рекордной чувствительностью, поэтому открытия, уверены ученые, последуют обязательно. Российская обсерватория «Спектр-РГ», созданная при участии Германии, поможет астрономам составить подробную карту Вселенной в рентгеновских лучах, даст ответы на важнейшие вопросы астрофизики и космологии.

О работе «Спектра РГ» и его уникальной аппаратуре «Поиск» попросил рассказать активного участника международного проекта, заведующего  лабораторией отдела астрофизики высоких энергий Института космических исследований РАН, профессора РАН Сергея САЗОНОВА.

Наша обсерватория не первая сканирует небо в рентгеновских лучах. 30 лет назад немецкий аппарат ROSAT уже сделал карту Вселенной, зарегистрировав примерно 150 тысяч источников рентгеновского излучения. На этот раз на новой карте, соответствующей запросам нашего века, их будет несколько миллионов. Возможности для этого у нас есть,

– отметил Сергей Сазонов.

На космическом аппарате установлены два уникальных рентгеновских телескопа: наш ART-ХС и немецкий eROSITA.

ART-ХС видит «жесткое» излучение, немецкий – «мягкое». В нашем – семь рентгеновских «глаз», в каждом из которых 28 зеркальных оболочек идеально отполированных зеркал из покрытого иридием никеля. Сделаны они Российским федеральным ядерным центром в Сарове и американским Центром космических полетов имени Маршалла.

В телескопе eROSITA тоже семь одинаковых систем, состоящих из 54 вложенных друг в друга зеркал из позолоченного никеля. Зеркальные системы телескопов фокусируют рентгеновское излучение на детекторы. Для телескопа ART-XC полупроводниковые детекторы на основе кристалла теллурида кадмия разработал и изготовил наш институт. Конструкция зеркал обоих телескопов особая, поэтому у них большое поле зрения. Немецкий охватывает круг диаметром в один градус. Это очень много. Для сравнения: размеры Солнца и Луны – полградуса. Поэтому eROSITA наблюдает в каждый момент времени участок неба площадью в четыре Луны. К тому же телескоп очень чувствительный. Поле зрения ART-XC меньше одного градуса, но он работает на более высоких энергиях. Таким образом, приборы видят все небо, дополняя друг друга, они составляют его карты в мягком и жестком рентгеновских диапазонах.

Что значит «приборы видят все небо»?

С 8 декабря мы приступили к сканированию Вселенной. Направили аппарат на Солнце и закрутили его вокруг этой оси с периодом в 4 часа. За это время телескопы получают изображение гигантского небесного кольца. В течение года направление оси постепенно смещается, ведь вместе с Землей спутник движется вокруг Солнца. В результате за полгода подобными кольцами мы охватим все небо. И 8 июня рассчитываем получить небывало полную карту Вселенной. Впервые мы так глубоко просветим ее недра в рентгеновских лучах. Сканирование неба собираемся повторить еще семь раз.

Что будет на этой карте?

Например, активные ядра галактик, их еще называют квазарами. В них находятся черные дыры массой в миллионы, а то и миллиарды масс Солнца. Они затягивают в себя межзвездный газ, а иногда даже целые звезды. При этом возникает мощное излучение, в том числе рентгеновское. Его можно регистрировать на колоссальных расстояниях (свет проходит его за миллиарды лет) вплоть до видимых (условных) границ Вселенной. Мы впервые отметим и пересчитаем такое огромное количество квазаров.

Наблюдения расширят и наши представления о скоплениях галактик. Это самые массивные объекты во Вселенной, размером в несколько миллионов световых лет. Напомню: световой год – это 300 тысяч километров. Размер нашей Галактики – Млечный путь – около 100 тысяч световых лет, при том что расстояние от Земли до Солнца свет преодолевает всего за 8 минут.

Как сегодня работается аппарату?

После запуска мы несколько недель настраивали и калибровали телескопы, отлаживали работу программного обеспечения. Почти месяц исследовали центральную область нашей Галактики, для чего сканировали площадку размером в 40 кв. градусов. Это примерно одна тысячная всего неба. Сейчас анализируем полученные данные и рассчитываем изучить около двухсот источников рентгеновского излучения. Среди них, по-видимому, немало неизвестных ранее белых карликов и нейтронных звезд, представляющих огромный интерес для астрофизиков. Считается, что нейтронные звезды образуются в результате смерти массивных звезд. Они взрываются, и на их месте образуются компактные объекты. Радиус нейтронных звезд – около 10 км, масса примерно равна массе Солнца. Плотность – колоссальная, фактически это сгусток нейтронов. Астрофизикам они известны уже более 50 лет.
Еще более экзотические объекты – находящиеся в ядрах галактик сверхмассивные черные дыры. По-видимому, их зародыши образовались на месте взорвавшихся массивных звезд в то время, когда наша Вселенная еще была молодой. Затем черные дыры начали притягивать к себе окружающее вещество и в результате выросли до современных огромных масс. При падении вещества в глубокую гравитационную яму черной дыры (то же самое, что и в случае нейтронной звезды) из-за возникающего трения выделяется огромная энергия в виде электромагнитного излучения. Сегодня мы можем регистрировать его на большом расстоянии. Информация об этих удивительных релятивистских объектах пополняет наше фундаментальное знание. Существование черных дыр было предсказано около ста лет назад на основе общей теории относительности Альберта Эйнштейна. И теперь благодаря нашим телескопам мы в состоянии проверить эти предсказания.

Добытые обсерваторией научные данные дадут возможность лучше понять, как образовалась и эволюционировала Вселенная после Большого взрыва, представить ее в юном возрасте, когда ей было меньше миллиарда лет. Известно, что в начале Вселенная была практически однородной, затем из нее стали выделяться сгустки материи. Первыми образовались звезды, затем галактики и в самом конце их скопления. Оказывается, что есть прямая зависимость между скоплениями галактик и характеристиками темной энергии. Поэтому, пересчитав скопления, мы надеемся узнать нечто новое об этой загадочной субстанции, заполняющей всю Вселенную и заставляющей ее расширяться с ускорением. Обсерватория поможет нам произвести их перепись. Поставив скопления на точный «учет», измерив их массы и расстояния до них, постараемся понять устройство Вселенной в целом. Загадку темной энергии астрофизики пытаются решить разными способами, и мы представим им новые уникальные данные.

Обнаружить скопления галактик сравнительно легко, ведь в них находится газ, разогретый до 100 миллионов градусов. В рентгеновском диапазоне он очень ярко светится. Но в основном скопления галактик заполнены еще одной тайной природы – темной материей. Известно, что во Вселенной ее в несколько раз больше, чем обычной. Однако пока неизвестно, что она собой представляет. А помогут изучить ее все те же скопления галактик.

Обзор неба займет первые четыре года пребывания обсерватории в точке Лагранжа. За это время мы составим восемь полных карт неба. Просуммировав их, получим достоверные данные по всем интересующим нас вопросам. Уже после первого полугодового обзора у нас будут несколько тысяч скоплений галактик, а через четыре года – 100 тысяч. Квазаров должно быть еще больше – несколько миллионов. Надеемся обнаружить сотни тысяч звезд с активными коронами и множество других интересных объектов. Обязательно издадим каталог всех объектов, обнаруженных в ходе обзора.
Еще несколько лет после завершения обзора неба, учитывая пожелания коллег со всего мира, отведем на более глубокие, точечные наблюдения за заранее определенными участками неба, ведь во время его сканирования обсерватория потратит на сбор данных о каждом объекте в среднем около 2000 секунд. Всего. А остановив вращение аппарата и направив телескопы в нужную точку, отдельным интересным объектам можно будет уделить куда больше времени.

Кто расшифровывает гигантский объем информации?

Космические агентства России и Германии как бы поделили небо пополам, проведя условную границу через центр нашей Галактики. И теперь консорциумы ученых двух стран анализируют полученный материал. С нашей стороны это около десятка научных групп, составленных из сотрудников астрономических организаций РФ и нескольких университетов. Сеансы связи происходят раз в день, и на тарелки антенн (диаметром 70 метров) поступают примерно 500 мегабайт данных. Одна антенна находится на Дальнем Востоке, другая – недалеко от Москвы, третья должна вскоре заработать в Крыму.
За годы работы «Спектр-РГ» накопит огромный объем информации, какой еще никогда не «сваливался» с неба на рентгеновских астрономов. Это будут данные по всем, подчеркну, существующим во Вселенной классам астрономических объектов. Ждем, без преувеличения, массы открытий, о которых сегодня даже не подозреваем. Все только начинается.

Юрий ДРИЗЕ

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2