От Земли до самых до окраин, или Как замостить плоскость на сфере?

Российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ», на борту которой установлены два телескопа: российский ART-XC им. М. Н. Павлинского и германский eROSITA, — с декабря 2019 по март 2022 г. проводила обзор всего неба, находясь в точке Лагранжа L₂ в 1,5 миллионах километров от Земли. За это время было выполнено четыре полных скана всей небесной сферы и начат пятый. Всего в первоначальной программе работы было запланировано восемь полных сканов за четыре года, после чего должны были начаться наблюдения отдельных выбранных участков неба и наиболее интересных объектов.

В марте 2022 г., после перевода телескопа eROSITA в спящий режим, программа наблюдений телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского была изменена таким образом, чтобы максимизировать научный выход инструмента. От обзора всей небесной сферы он перешёл к выполнению собственной программы наблюдений, которая получила название ART-XC Legacy Program — «Программа научного наследия телескопа ART-XC». Одной из основных задач в ней стал обзор Галактической плоскости — нашей Галактики Млечный путь.

На протяжении более чем года ART-XC внимательно осматривал уже не всю небесную сферу, а наш «дом во Вселенной».

Для человеческого глаза — приемника электромагнитного излучения видимого спектра Млечный путь кажется светящейся полоской, протянутой через всё небо. В этом диапазоне мы видим в основном свечение обычных звезд. Телескоп ART-XC «смотрит» на небо с помощью детекторов жёсткого рентгеновского излучения. Его источником служат, например, двойные системы с нейтронными звездами и черными дырами, остатки вспышек сверхновых и другие объекты, которые принято называть объектами с экстремальным энерговыделением.

Телескоп ART-XC проводил сканирование Галактической плоскости «змейкой» по квадратам, каждый из которых имеет размер примерно 3° × 3°. Каждый день область сканирования сдвигалась примерно на один градус. Обзоры всей Галактики в жестких рентгеновских лучах проводились и раньше, в частности, обсерваторией ИНТЕГРАЛ, однако их чувствительность была невелика в силу технических особенностей инструментов, поэтому удавалось зарегистрировать только относительно яркие или близкие объекты. В мягком рентгеновском диапазоне с высокой чувствительностью удавалось покрыть только небольшие участки Галактической плоскости, в первую очередь, вблизи Галактического центра. Кроме того, в мягких лучах большую роль играет поглощение на межзвездной пыли и газе, которое эффективно его экранирует, не позволяя видеть далекие объекты.

Задачей телескопа ART-XC было преодолеть эти трудности, т.е. увидеть и те объекты, что светят в рентгене не очень ярко, и те, что находятся очень далеко — на дальнем от нас рубеже Млечного пути.

Солнечная система располагается на периферии Млечного пути, поэтому для земного наблюдателя основное «население» Галактики находится по направлению к её центральным областям, куда в основном и были направлены «взоры» в предыдущих обзорах. Программа наблюдений телескопа ART-XC была сформирована таким образом, чтобы увидеть не только то, что творится в далекой части Галактики, позади ее центра, но и получить представление о популяции и плотности рентгеновских источников, образно говоря, «на заднем дворе» Земли.

Завершив обзор Галактики, ART-XC сегодня перешёл к продолжению обзора всего неба, прерванного в марте 2022 г. В ходе обзора обсерватория поворачивается вокруг своей оси таким образом, что сканирует всю небесную сферу за полгода. За два года будет получено ещё четыре таких скана в дополнение к тем четырем, что были сделаны до декабря 2021 г. На основе этих данных будет составлен наиболее полный на сегодня обзор неба в жестком рентгеновском диапазоне. Пока же к публикации готовится каталог рентгеновских источников всего неба по итогам двухлетнего обзора, и продолжается работа по «переписи» рентгеновского населения Галактики.

***

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 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. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.