ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

Switch Language

Тысяча дней из жизни Галактики

8 апреля 2022
Рубрика
Новости проектов

Сегодня, 8 апреля, исполняется ровно 1000 дней со дня запуска космический астрофизической обсерватории «Спектр-РГ». Тысячу дней подряд, без выходных и каникул работают платформа «Навигатор» и научная аппаратура, работают центры дальней космической связи, принимающие данные с борта, работают баллистические центры и служба управления, рассчитывая орбиту и поддерживая функционирование служебных систем космического аппарата, работают ученые, анализируя полученные данные. И вся эта колоссальная ежедневная работа не напрасна. Она дает нам — всему человечеству! — возможность увидеть небо таким, каким его еще никто не видел.

Многое удалось сделать за эти дни. Телескопы обсерватории: eROSITA и ART-XC им. М.Н. Павлинского — наблюдали удивительнейшие небесные объекты: сливающиеся скопления галактик и очень мощные молодые квазары, остатки вспышек сверхновых и звездные «ясли», открывали нетипичные микроквазары и мигающие сверхмассивные черные дыры. И, конечно, выполняли свою главную задачу — строили новые, более подробные, ретнтгеновские карты всего неба. Уже первый обзор позволил удвоить число известных на небе источников, а с тех пор завершились еще три полных обхода неба.

Глядя на звездное небо темной ночью вдалеке от города, невозможно не заметить Млечного пути — яркой, перевитой темными прожилками полосы, пересекающей небо. Именно в этой полосе, находится бóльшая часть звезд нашей Галактики, скрытая за непроницаемой для видимого света завесой из межзвездного газа и пыли.

«Мягкое рентгеновское излучение тоже поглощается на пылевых облаках, образуя контрастные “провалы” на карте всего неба СРГ/eROSITA. А вот жесткие рентгеновские лучи, в которых на Галактику смотрит телескоп СРГ/ART-XC им. М.Н.Павлинского, куда меньше подвержены их влиянию. И надо честно сказать, что всю эту тысячу дней взгляды команды ART-XC были прикованы к Млечному пути и особенно к его "сердцу" — области вблизи центра Галактики», — говорит заместитель директора ИКИ РАН, научный руководитель телескопа ART-XC им. М.Н.Павлинского Александр Лутовинов.

В самом начале миссии, осенью 2019 года ART-XC сделал первый глубокий обзор центральной части Галактики. А сейчас, весной 2022 было решено повторить глубокий обзор, но теперь не ограничиваться только центральной частью Галактики, а двинуться дальше вдоль её диска. И вот последние несколько недель, шаг за шагом, ART-XC осматривает плоскость Галактики, двигаясь с южного неба на более привычное нам северное.

Галактическая плоскость СРГ/ART-XC 08.04.2022 (с) В.А. Арефьев, Р.А. Буренин, Р.А. Кривонос, И.Ю. Лапшов, С.В. Мольков, ИКИ РАН

На представленном выше изображении показана выполненная на данный момент (8 апреля 2022 года) часть этого обзора, центральные двадцать градусов плоскости.

В самой правой его части видна протяженная структура сложной формы, более подробно показанная на врезке ниже. Это G347.3-0.5 (она же RX J1713.7-3946) — остаток сверхновой, судя по всему, взорвавшейся в 393 году н.э. Этот остаток расположен достаточно близко к Земле, на расстоянии около 3000 световых лет и является одним из ярчайших на небе в жестких гамма-лучах. Это указывает на то, что на ударных волнах в нем действует природный ускоритель заряженных частиц — примерно такой же по достигаемой энергии, как Большой адронный коллайдер, только гораздо бóльший по масштабам. Телескоп ART-XC позволяет впервые подробно рассмотреть этот интереснейший объект в мельчайших деталях, можно сказать добавить «цвета» на его карту, что позволяет лучше разобраться в процессах, происходящих в области ударной волны, понять конкретные механизмы генерации зарегистрированного жесткого рентгеновского излучения. Подобная картографическая работа была недавно проведена ART-XC им. М.Н. Павлинского и по другому яркому остатку сверхновой — Корма А (Puppis A).

Центральная часть Галактики, показанная на средней врезке, — это вотчина дремлющей сверхмассивной черной дыры, названной радиоастрономами Стрелец А* (Sagittarius A*). Эволюция галактик тесно связана с жизнью и «диетой» их центральных черных дыр, и в этом плане Стрелец А* ведет себя в последнее время совершенно непримечательно. Его яркость, даже во время вспышек, не дотягивает до яркости расположенных рядом десятков Галактических рентгеновских двойных, что, учитывая в миллионы раз бóльшую массу центральной черной дыры, указывает на то, что она держит строжайший «пост». Но так было далеко не всегда. По данным предшественника ART-XC — телескопа АРТ-П, работавшего на борту обсерватории ГРАНАТ в 1989–1998 гг., были обнаружены следы того, что в недалеком прошлом, несколько веков назад, Стрелец А* был гораздо активнее, поглощая в сотни тысяч раз больше вещества в секунду и светя ярче в соответствующее количество раз. Следы этой активности теперь проявляются в виде отражения рентгеновского излучения, родившегося тогда, от молекулярных облаков, расположенных вблизи центра Галактики, которое видит и ART-XC.

Но и этот эпизод, видимо, был не самым «сытым» в истории нашей центральной черной дыры. Недавно обнаруженные огромные протяженные структуры — «пузыри Fermi/eROSITA», скорее всего, возникли в результате достаточно долгого (несколько миллионов лет) периода, когда Стрелец А* был еще в десять тысяч ярче, т.е. в миллиард раз ярче, чем сейчас. Вот уж действительно, то густо, то пусто.

Еще одна причина, по которой всегда интересно исследовать Галактические источники, — их переменность. Рентгеновское небо гораздо динамичнее, чем привычное нам небо в видимом свете. Почти каждый год на нем вспыхивают рентгеновские новые, превосходя по яркости все прочие объекты, гаснут и вновь разгораются рентгеновские пульсары в двойных системах с гигантскими звездами, меняют свои «цвета» аккреционные диски вокруг черных дыр — словом, все небо «бурлит». Даже обычные звезды, похожие на наше Солнце, нет-нет да показывают яркие вспышки. 

Как раз недавно, одна из таких активных звезд попала в поле зрения телескопа ART-XC пока он наблюдал миллисекундный пульсар PSR B1937+21 — один из будущих «маяков» рентгеновской навигации. На врезке слева показаны кривая блеска этой звезды, на которой хорошо видны вспышка в поле зрения ART-XC: во время короткой вспышки звезда становится гораздо ярче пульсара, в то время как вне вспышки её практически не видно.

Илья Мереминский, научный сотрудник ИКИ РАН, отвечающий за оперативный анализ данных ART-XC им. М.Н. Павлинского, отмечает: «Эта вспышка, продолжительностью в несколько десятков минут, была на порядки мощнее, чем самые мощные вспышки, когда-либо наблюдавшиеся на Солнце. А это значит, что даже если вокруг этой или похожей звезды обнаружатся экзопланеты, наличие жизни на них будет крайне маловероятным — жесткое рентгеновское излучение родительской звезды во время таких мощных вспышек нагревает и “сдувает” атмосферу, лишая поверхность планеты защиты от разрушительного рентгеновского излучения».

Рентгеновские наблюдения очень важны и чрезвычайно информативны для исследования уникальных и впечатляющих источников: от молодых протозвезд до звездных останков — компактных объектов и остатков сверхновых, от «голодных» квазаров в ранней Вселенной до гигантских скоплений галактик, от кажущихся неинтересными коричневых карликов до полярных сияний на других планетах.

Работа обсерватории «Спектр-РГ» и первого российского зеркального рентгеновского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на ее борту продолжается, а значит нас ждет множество удивительных открытий!

***

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.