Бороздить просторы Вселенной
Представьте, что однажды на руках у человечества окажутся карты Вселенной. Это будет не просто инструмент навигации, а ключ к пониманию нашего места в бескрайних просторах космоса. Эти карты помогут визуализировать и систематизировать данные о звездах, галактиках, планетах и других астрономических объектах.
Ученые стремятся к этому. На сегодняшний день созданы различные карты звездных объектов. Каталоги галактик, звездных скоплений и экзопланет позволяют астрономам систематизировать знания о небесных телах и их распределении в пространстве. Они критически важны для планирования миссий, таких, как отправка зондов к удаленным планетам или изучение потенциально опасных астероидов. Карты космического микроволнового фона помогают понять ранние стадии развития Вселенной. Карты темной материи исследуют ее распределение и влияние на галактики.
Уникальная обсерватория в замечательной точке
Сегодня космические карты помогает создавать российским ученым Спектр-РГ — уникальная космическая обсерватория, работающая в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения.
Обсерваторию разместили в точке Лагранжа L2. Точки Лагранжа или точки либрации в системе двух тел находятся там, где силы притяжения этих двух тел уравновешивают друг друга. Помещенный в эту точку объект как будто «зависает» относительно двух этих тел (на самом деле, удержаться в точке либрации очень сложно, для этого требуются постоянные коррекции).
L2 находится в 1,5 миллионах километров от Земли на стороне, противоположной Солнцу. Точка очень удобна для космических исследований, поскольку в ней можно разместить телескопы и другие научные инструменты в постоянной тени Земли и Луны, вне земной атмосферы, что позволяет получать более четкие изображения объектов в космосе, а также проводить наблюдения в различных диапазонах электромагнитного спектра.
Спектр-РГ — первый российский аппарат в точке либрации. В точке либрации работают американский космический телескоп инфракрасного диапазона «Джеймс Уэбб» (JWST), а также обсерватория «Евклид» Европейского космического агентства.
Весь спектр возможностей
«Спектр-РГ» — второй из четырех аппаратов серии «Спектр». Первый, «Спектр-Р» (проект «РадиоАстрон») — для исследований в радиодиапазоне электромагнитного спектра запустили в 2011 году. Еще два «Спектра» — «Спектр-УФ» ультрафиолетового и «Спектр-М» (проект «Миллиметрон») миллиметрового и инфракрасного диапазонов находятся на стадии подготовки.
Аппараты серии «Спектр» выполняют различные задачи. Разные процессы в космосе ученые исследуют с помощью разного спектра длин волн. Так, например, рождение звезд изучают в инфракрасном и видимом диапазонах, радиодиапазоном — черные дыры, квазары (похожие на звезды радиоисточники) и галактики. Ультрафиолетовое излучение позволяет исследовать звезды и их эволюцию, активные галактические ядра и сверхмассивные черные дыры, межзвездную среду и экзопланеты, а также космическое реликтовое излучение — следы Большого взрыва.
Для ученых рентгеновский диапазон — «окно» в мир высокоэнергичных процессов, которые происходят при взрывах сверхновых, во время жизни экзотических черных дыр и нейтронных звезд и скоплений галактик. Для глаза наблюдателя на Земле все эти процессы невидимы, поскольку наша атмосфера не пропускает большую часть электромагнитного спектра.
Знакомьтесь, «Спектр-РГ»
Космический аппарат «Спектр-РГ» разработали в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») и запустили с космодрома Байконур в 2019 году.
Космический аппарат создавали в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук при участии Германии. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М. Н. Павлинского (ИКИ РАН при участии РФЯЦ-ВНИИЭФ Россия) и eROSITA (MPE, Германия).
Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (АО «НПО Лавочкина», Россия), адаптированной под задачи проекта. Оптика телескопов работает по принципу косого падения. Рентгеновский луч падает под очень малым углом к поверхности зеркала, как бы скользит вдоль нее, благодаря чему можно сфокусировать рентгеновские фотоны на детекторе. Для России, в том числе и с учетом наследия СССР, такая оптика в новинку.
По соглашению между Федеральным космическим агентством (сегодня — Госкорпорация «Роскосмос») и Германским центром авиации и космонавтики (DLR) данные телескопа eROSITA обсерватории СРГ по одной половине неба принадлежат ученым в Германии, а по другой — ученым в России. В качестве границы выбран нулевой меридиан в галактических координатах. Все данные телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского принадлежат российским ученым.
Картографирование Вселенной
Главная задача проекта — создание подробной «карты» Вселенной в рентгеновских лучах с массивными скоплениями галактик и ядрами активных галактик для ответа на важнейшие вопросы космологии: какова история влияния темной энергии и темной материи на формирование крупномасштабной структуры Вселенной, какова космологическая эволюция сверхмассивных черных дыр.
Планировалось, что за время работы обсерватории будут исследованы свойства горячей межзвездной и межгалактической плазм, а также обнаружены около ста тысяч массивных скоплений галактик, около трех миллионов сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотни тысяч звезд с активными коронами и аккрецирующих белых карликов, десятки тысяч звездообразующих галактик и многие другие космические объекты.
Проведение астрофизических исследований было рассчитано на 6,5 лет, из которых 4 года — в режиме сканирования звездного неба, а 2,5 — в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной. 26 февраля 2022 года после четырех совместных осмотров звездного неба по просьбе немецкой стороны телескоп СРГ/eROSITA перевели в «спящий» режим. Российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского продолжил работу и переориентировался на глубокий обзор нашей Галактики — Млечного Пути. Обзор Галактики был завершили осенью 2023 года, после чего ART-XC возобновил программу обзора всего неба. Пятый полный осмотр небесной сферы был проведен с октября 2023 по апрель 2024 года. Сейчас проводится шестой.
В наземной поддержке проекта «Спектр-РГ» принимают участие все крупные российские наземные оптические телескопы, в том числе 6-метровый БТА Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук, 1,6-метровый АЗТ-33ИК Саянской обсерватории Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, 2,5-метровый телескоп Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ им. М. В. Ломоносова, а также 1,5-метровый Российско-турецкий телескоп РТТ-150, находящийся в Анталии (Турция).
Вот некоторые результаты, полученные за годы работы станции:
- Обзор Галактической плоскости, сделанный обсерваторией ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту обсерватории СРГ в 2022—2023 гг.
- Карта диффузного рентгеновского излучения в диапазоне 0.6−1.0 кэВ, полученная телескопом СРГ/еРОЗИТА.
- Положение остатка сверхновой SRGe J0023+3625=G116.6−26.1, относительно диска и гало Галактики.
- Положение на небе (в Галактических координатах) источников, обнаруженных телескопом ART-XC им. М. Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» в ходе обзора всего неба.
