SRG/ART-XC maps supernova remnant in hard X-rays with unprecedented details
Российский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» начал наблюдения наиболее интересных областей неба. В связи с переводом второго телескопа обсерватории — германского eROSITA в «безопасный» режим, текущая программа наблюдений обсерватории «Спектр-РГ» претерпела некоторые изменения — запланированные на постобзорный период наблюдения самых интересных источников и областей неба было решено начать прямо сейчас. Скорректированная программа наблюдений позволит максимизировать научный выход российского телескопа ART-XC.
Одна из областей неба, наиболее богатых рентгеновскими источниками, — плоскость нашей Галактики Млечный Путь вблизи её Центра, в котором находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. Во второй половине марта складываются наиболее благоприятные условия для наблюдений этого небесного региона, куда и были переориентированы «глаза» телескопа ART-XC.
Уже первые наблюдения телескопа ART-XC этой области позволили получить интереснейшие результаты по морфологии остатка вспышки сверхновой RX J1713.7-3946. Этот объект был впервые обнаружен орбитальной рентгеновской обсерваторией ROSAT (Германия/США/Великобритания, 1990–1999 гг.). На изображении, полученной этой обсерваторией, объект представлял собой протяженный источник мягкого рентгеновского излучения с максимальным размером около 70 угловых минут (для сравнения — видимый с Земли диаметр Луны составляет около 30 угловых минут). Расстояние до него оценивается в 1 килопарсек или примерно 3,3 тысячи световых лет.
Внимание астрофизиков он привлек позже, после регистрации с помощью наземной установки HESS. Тогда была высказана гипотеза о том, что остатки оболочек сверхновых звезд, и в том числе оболочка RX J1713.7-3946, являются местом ускорения элементарных частиц (протонов и электронов) до сверхвысоких энергий, то есть одним из источников космических лучей.
В пользу этого предположения говорили исследования спектра излучаемых объектом фотонов, проведенные по данным обсерватории Suzaku (Япония, 2005–2015 гг.). Эти измерения показали, что ускорение частиц на фронте ударной волны настолько эффективно, что почти достигается теоретический предел (так называемый предел Бома). Однако не очень высокое угловое разрешение телескопа Suzaku оставило вопросы о природе частиц, генерирующих излучение. Несмотря на то, что протонная компонента лучше описывает фотонный спектр на сверхвысоких энергиях, в то же время остаются вопросы объяснения отсутствия тепловой компоненты в рентгеновском излучении, которая должна была появиться, если бы его источником были протоны.
Телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского сочетает хорошую чувствительность детекторов и достаточно широкое поле зрения. Благодаря этому он может детально «рассмотреть» достаточно крупные небесные объекты. Его наблюдения позволили впервые изучить морфологию объекта RX J1713.7-3946 не только в его ярчайшей области, но и получить карту распределения интенсивности излучения по всему остатку сверхновой в диапазоне энергий вплоть до 15 кэВ с недостижимым ранее угловым разрешением и чувствительностью.
«Изображение остатка сверхновой, полученное телескопом ART-XC, не только даёт материал для дальнейшей работы, но и наглядно показывает возможности этого замечательного инструмента, — говорит научный руководитель телескопа СРГ/ART-XC, профессор РАН Александр Лутовинов (ИКИ РАН). — Существующие рентгеновские телескопы обычно имеют либо очень хорошую чувствительность и малое поле зрения, либо широкое поле зрения, но малую чувствительность и разрешающую способность. Поле зрения ART-XC — 0.3 квадратных градуса, что позволяет исследовать достаточно большой участок неба с равномерным однородным покрытием, что позволяет получать высококачественные изображения протяженных космических объектов. При этом характеристики его детекторов и зеркал помогают увидеть тонкие детали в этих изображениях».
Прямо сейчас идет интенсивная работа по детальному анализу проведенных наблюдений и теоретической интерпретации получаемых результатов. Ожидается, что это позволит наложить сильные ограничения на механизм генерации рентгеновского излучения в этом и похожих на него остатках сверхновых.
В настоящее время телескоп СРГ/ART-XC продолжает глубокие наблюдения плоскости Галактики, а значит, новые открытия и результаты не заставят себя ждать.
***
Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и еРОЗИТА (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.
- Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.
- Научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия): профессор РАН Александр Лутовинов.
- Научный руководитель по телескопу eROSITA/еРОЗИТА (Германия): доктор Андреа Мерлони.