«Спектр-РГ»: два года в космосе
Ровно два года назад, 13 июля 2019 года в космос была запущена российская астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ».
Всего около двух часов понадобилось ракете-носителю «Протон-М» и разгонному блоку ДМ-03, чтобы вывести СРГ на расчетную траекторию, по направлению к точке Лагранжа L2. Куда больше времени ушло на то, чтобы включить телескопы обсерватории: российский ART-XC им. М.Н. Павлинского и германский eROSITA, откалибровать и проверить их, наладить ежедневную и еженощную работу по приему и обработке данных и, наконец, перейти к выполнению главной задачи миссии — построению подробнейших рентгеновских карт всего неба. Это произошло в декабре 2019 г.
Зеркальные рентгеновские телескопы, к которым относятся приборы СРГ, «собирают» фотоны больших энергий (иногда говоря, «жестких»), по сравнению с оптическими телескопами. ART-XC и eROSITA работают в разных диапазонах рентгеновского излучения: eROSITA в более мягком (до 11 килоэлектрон-вольт, или кэВ), ART-XC — в более жестком, на энергиях выше 10 килоэлектронвольт (кэВ).
Следуя за Солнцем и медленно вращаясь вокруг своей оси, обсерватория осматривает все небо за полгода, и с момента запуска успела уже трижды просканировать небесную сферу. Полученные данные постепенно обрабатываются, и на их основе начинают выходить первые научные статьи, убедительно показывающие, на что способна обсерватория «Спектр-РГ».
Около двух недель назад германский консорциум телескопа eROSITA опубликовал большую подборку статей, основанных на результатах наблюдений, которые выполнялись во время калибровочной и проверочной программ в начале работы миссии. Эти статьи составят отдельный выпуск европейского журнала Astronomy & Astrophysics («Астрономия и астрофизика»).
Сегодня, в честь двухлетнего юбилея запуска, публикуется подборка статей (они также войдут в этот специальный выпуск), основанных на данных российского телескопа — ART-XC им. Михаила Николаевича Павлинского. Этот прибор назван в честь его создателя, руководителя отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН, ушедшего из жизни 1 июля 2020 г., но успевшего увидеть первые результаты работы своего проекта.
Панорамная карта всего неба СРГ/ART-XC с обзором 360 градусов. Источник: сайт проекта "Спектр-РГ".
Основная работа, выполненная к сегодняшнему дню, — каталог источников, зарегистрированных телескопом ART-XC по итогам первого года обзора (декабрь 2019 – декабрь 2020). Всего в каталог вошло 867 источников жесткого рентгеновского излучения, несколько десятков из которых впервые обнаружены ART-XC. Среди этих объектов большое количество активно растущих сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, рентгеновских двойных систем и катаклизмических переменных в нашей Галактике. Для сравнения, инструментам предыдущего поколения, работающим в жестких рентгеновских лучах, понадобилось около десяти лет, чтобы зарегистрировать такое же число источников. Телескоп ART-XC получил уникально четкую и полную карту неба всего лишь за год, ведь это первый зеркальный телескоп, который способен делать именно обзоры всего неба в жестких рентгеновских лучах. По мере накопления данных и увеличения чувствительности обзора будет расти и число обнаруженных им объектов.
Продолжается активная работа по исследованию новых объектов на российских оптических телескопах. По результатам наблюдений на Саянском 1.6-метровом телескопе удалось определить природу трех новых объектов, обнаруженных телескопом ART-XC. Они оказались катаклизмическими переменными — тесными двойными системами, состоящими из белого карлика и обычной звезды. Работа по отождествлению и классификации новых источников из каталога важна для получения полных выборок объектов разных классов, что необходимо для изучения их популяций в целом.
Еще одно важное направление работы телескопа ART-XC — картографирование протяженных рентгеновских источников в жестком рентгеновском диапазоне. Широкое поле зрения, высокоточная оптика косого падения и специальные режимы наблюдения позволяют ART-XC получать изображения протяженных объектов на небе, даже если их размеры сильно превышают размер его поля зрения.
Вот что говорит по этому поводу к.ф.-м.н. Роман Кривонос, старший научный сотрудник ИКИ РАН, первый автор статьи об остатке вспышки сверхновой в созвездии Кормы:
Телескоп ART-XC обсерватории «Спектр-РГ» построил детальную рентгеновскую карту остатка вспышки сверхновой Корма A (находится в области другого известного остатка сверхновой в Парусах). Полученное изображение уникально с точки зрения энергетического диапазона (выше 4 кэВ) и широты охвата остатка сверхновой. Его видимый угловой диаметр составляет примерно 1 градус. На изображении хорошо видна дугообразная структура с резкой внешней границей и сложной рентгеновской морфологией, которая образовалась в результате взаимодействия сброшенной оболочки звезды с плотными молекулярными облаками, находящимися поблизости.
ART-XC продолжает и «охоту» за сильнопеременными источниками — транзиентами, появляющимися на небе. Вообще, телескоп ART-XC оказался удивительно подходящим для обнаружения вспыхивающих или переменных источников рентгеновского излучения небольшой яркости, которые были бы пропущены другими приборами, наблюдающими небо в этом диапазоне энергий, в силу их худшей чувствительности. Среди новых результатов — пара слабых двойных систем с массивными Be-звездами и медленно вращающимися нейтронными звездами, а также новый микроквазар — маломассивная двойная система с черной дырой, в которой рождаются высокоэнергичные направленные газовые потоки — струи.
О самых интересных событиях — новых сильнопеременных рентгеновских источниках или об активности известных исторических источников, которые обнаруживает ART-XC, мы оперативно сообщаем в «Астрономических телеграммах», — говорит к.ф.-м.н. Илья Мереминский, научный сотрудник ИКИ РАН, отвечающий за оперативный анализ данных ART-XC. — Это позволяет другим телескопам и обсерваториям, работающим в широчайшем диапазоне длин волн — от радио- до гамма-, присоединяться к наблюдениям интересующих их объектов.
В частности, для исследования упомянутых выше новых транзиентных источников российские ученые активно привлекали другие рентгеновские обсерватории и оптические телескопы — от 2.5-метрового телескопа Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова до 10-метровых телескопов Keck на Гавайях и SALT в ЮАР.
Обсерватория СРГ продолжает свою работу, а команды телескопов продолжают обрабатывать данные и готовить публикации.
Публикация подборки статей к двухлетию обсерватории — это только первый шаг в представлении научному сообществу результатов телескопа ART-XC, — говорит профессор РАН Александр Лутовинов, заместитель директора ИКИ РАН и научный руководитель телескопа ART-XC с октября 2020 г. — Сейчас идет интенсивная обработка и интерпретация полученных данных по целому ряду научных задач. В частности, в скором времени мы собираемся представить вашему вниманию результаты глубокого обзора плоскости Галактики, самого густонаселенного участка неба.
***
Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту «Спектра-РГ» — первый российский зеркальный рентгеновский телескоп. Он был создан в ИКИ РАН совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ с участием Центра космических полетов им. Маршалла (США). С сентября 2020 года 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.
***
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 (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (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 (Германия): доктор Андреа Мерлони.