Обсерватория «Спектр-РГ» завершила ключевую программу наблюдений

Космическая рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» была выведена в космос 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон» с разгонным блоком ДМ-03. На ней установлены два телескопа: eROSITA (Германия), работающий в мягком рентгеновском диапазоне, и ART-XC (Россия), работающий в более жёстком рентгеновском диапазоне. С сентября 2020 г. телескоп ART-XC носит имя М.Н. Павлинского в честь создателя и первого научного руководителя Михаила Николаевича Павлинского (1959–2020), заместителя директора ИКИ РАН, руководителя отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.

Первоначальный план работы обсерватории «Спектр-РГ», рассчитанный на 6.5 лет, включал обзор всего неба в течение 4 лет, начиная с декабря 2019 г. В его ходе телескопы обсерватории должны были выполнить восемь полных сканов небесной сферы, чтобы на основе этих данных построить самую детальную на сегодняшний день рентгеновскую карту Вселенной. Последующие 2.5 года планировалось посвятить наблюдениям наиболее интересных объектов и участков неба.

Но в феврале 2022 г. телескоп СРГ/eROSITA по просьбе германской стороны был переведён в спящий режим и прекратил научные наблюдения. К этому времени обсерватория выполнила четыре полных скана небесной сферы и частично пятый. Российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского продолжил работу, но его программа была пересмотрена. По решению российских ученых обзор всего неба был приостановлен, и с весны 2022 по октябрь 2023 г. телескоп ART-XC выполнял другую очень интересную задачу — проводил глубокий обзор нашей Галактики Млечный Путь. Сама Земля находится в плоскости Млечного Пути, поэтому с точки зрения земного наблюдателя он виден как широкая полоса, охватывающая всю небесную сферу, или, фактически, кольцо.

Также в это время ART-XC выполнял наблюдения отдельных интересных объектов, например, рентгеновской новой Swift J1727.8-1613 — двойной системы с чёрной дырой, которая вспыхнула на небе в конце августа 2023 г. и стала самым ярким объектом рентгеновского неба в том году.

В октябре 2023 г. телескоп вернулся к обзору всего неба, прерванному 7 марта 2022 г. Полностью эта работа, включавшая, как и планировалось, 8 полных сканов, завершилась 28 декабря 2025 г.

Таким образом, к настоящему моменту выполнена основная научная программа, конечная цель которой — после обработки полученных данных составить наиболее подробную на сегодня карту Вселенной в рентгеновском диапазоне.

За прошедшие годы уже были выпущено два «предварительных» каталога источников жёсткого рентгеновского излучения, обнаруженных телескопом ART-XC: за первый год работы (два скана) и за 2019–2022 гг. («Каталог пяти обзоров» или ARTSS1-5, за 2019-2022 гг.).

В последний из них вошло более 1500 источников, из которых примерно 10% ранее не были известны. В основном, это аккрецирующие сверхмассивные чёрные дыры, скрытые за толщей газа и пыли в ядрах других галактик.

Сейчас в распоряжении исследователей находятся данные всех 8 сканов, по результатам анализа которых будет опубликован следующий каталог.

Также идёт активная работа над предварительным каталогом глубокого обзора Галактической плоскости, который включает почти 2200 источников — аккрецирующих нейтронных звёзд, чёрных дыр, белых карликов, коронально активных звезд и т.д. Ожидается, что благодаря наблюдениям телескопа ART-XC наши знания о собственной Галактике пополнятся сотнями новых объектов, природу которых еще предстоит установить. В частности, только в небольшой области центра Галактики было обнаружено более 170 источников, треть из которых ранее не были известны. По предварительным оценкам, подавляющая часть источников в этой области— аккрецирующие белые карлики с сильным магнитным полем.

В настоящий момент на основе заявок научного сообщества сформирована программа наблюдений на следующие полгода, о чем было объявлено на всероссийской конференции «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра – 2025», которая проходила в ИКИ РАН в конце декабря 2025 г. Такой подход планируется использовать и дальше при составлении программы наблюдений обсерватории на последующие периоды.

Важнейшие и наиболее интересные результаты обсерватории «Спектр-РГ» за 6.5 лет

1. Получены карты всего неба с помощью телескопов СРГ/eROSITA и СРГART-XC им. М. Н. Павлинского.

2. Открыты новые уникальные источники рентгеновского излучения и явления:

• один из самых мощных квазаров в «относительно близкой» Вселенной SRGA J230631.0+155633 на расстоянии около двух гигапарсек. Квазар «спрятан» от наблюдателя толстым слоем газа и пыли, сквозь который его можно увидеть в жестком рентгеновском диапазоне;
• миллисекундный пульсар SRGA J144459.2-604207 в двойной системе с маломассивной звездой;
• необычный остаток вспышки сверхновой G116.6-26.1 высоко над плоскостью Галактики, который не виден в радиолучах;
• составлен первый каталог событий приливного разрушения звезд вблизи сверхмассивных черных дыр в ядрах далеких галактик.

3. Исследовано диффузное излучение центра Галактики и впервые выделено собственное рентгеновское излучение центрального звёздного диска — вытянутой вдоль плоскости Галактики структуры вблизи Галактического центра. Считается, что этот диск образовался миллиарды лет назад и содержит в основном старое звёздное население.

4. Исследован самый яркий гамма-всплеск за всю историю наблюдений — GRB 221009A совместно с российским прибором «Конус» на борту аппарата WIND (NASA).

5. Открыто новое явление в нашей Галактике, получившее названия «пузыри eROSITA». Структуры горячего газа с обеих стороны Галактического диска, четко видимые в рентгеновском обзоре всего неба, возникли, скорее всего, из-за ударных волн, вызванных мощнейшим всплеском активности центра нашей Галактики десятки миллионов лет назад.

Награды

• «За создание первого российского рентгеновского зеркального телескопа ART-ХС, открывающее новое направление в технологиях отечественного космического приборостроения» сотрудникам отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН в составе коллектива присуждена премия Правительства Российской Федерации 2024 г. в области науки и техники.
• За работу «Сильнопеременные рентгеновские источники в обзоре неба телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории СРГ: открытие новых и исследование уже известных транзиентов» (направление «Общая физика и астрономия») троим сотрудникам отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН по итогам конкурса 2021 г. присуждены медали Российской академии наук с премиями для молодых ученых и для обучающихся по образовательным программам высшего образования.
• В 2021 г. АО «НПО Лавочкина», Институту внеземной физики Общества имени Макса Планка (Германия) и ИКИ РАН была присуждена премия имени Марселя Гроссмана «за создание лучшей в мире карты всего неба в рентгеновских лучах, за открытие миллионов неизвестных ранее сверхмассивных черных дыр на космологических расстояниях, за регистрацию рентгеновского излучения от десятков тысяч скоплений галактик, заполненных в основном "темным веществом", и за возможность детального исследования роста крупномасштабной структуры Вселенной в эпоху доминирования "темной энергии"». Премия названа в честь выдающегося математика Марселя Гроссмана, жившего на рубеже XIX–XX веков, друга и соавтора Альберта Эйнштейна, помогавшего ему заложить основы теории относительности. Из-за пандемии коронавируса вручение в 2021 г. состоялось виртуально, а в 2024 г. статуэтка, изображающая траекторию частицы вблизи керровской (вращающейся) чёрной дыры, была передана ИКИ РАН.