Все новости
Спектр-РГ

Вся Вселенная в одном «Cпектре». Что для науки означает запуск космической обсерватории «Спектр-РГ»

© Ольга Скворцова / Chrdk.
13 июля в 15:30 по московскому времени с космодрома Байконур успешно стартовала ракета-носитель «Протон-М» с обсерваторией «Спектр-РГ». Если все пройдет штатно, обсерватория должна выйти в точку Лагранжа L2 системы «Земля — Солнце» в полутора миллионах километров от Земли, и с сентября уже должны начаться научные наблюдения. «Чердак» рассказывает, зачем обсерваторию нужно было запускать в космос и что она там будет изучать.

«Спектр-РГ» — самый многообещающий российский космический проект 2019 года, если не всей второй половины 2010-х. Это большая космическая обсерватория с двумя рентгеновскими телескопами — российским ART-XC и немецким eROSITA. На Земле такие инструменты не могут работать в принципе, поскольку атмосфера непрозрачна для рентгеновского излучения. Единственное возможное место для наблюдения за небом в этом диапазоне — космос.

Что даст запуск?

Телескоп ART-XC имеет разрешение до 45 угловых секунд. Это примерно соответствует разрешению человеческого глаза, так что с этим прибором астрономы смогут изучать небо в рентгеновских лучах так, как если бы это излучение можно было видеть без всяких инструментов. Разрешение построенного в конце 1990-х и до сих пор работающего телескопа обсерватории Chandra — 0,5 угловых секунд, однако ему, как и европейскому XMM-Newton, доступны только рентгеновские лучи энергией до 10 килоэлектронвольт. Более жесткое излучение может видеть международный телескоп INTEGRAL, совместный проект ESA, NASA и Роскосмоса. Однако его разрешение составляет всего 12 угловых минут: получается, что с запуском «Спектра-РГ» астрономы наконец избавятся от близорукости. 


 
 

Угловое разрешение — угол между двумя источниками излучения, при котором они видны как две отдельные точки. Чем он меньше, тем более четкую картинку дает инструмент. 1 градус — это 60 минут, по 60 секунд в каждой минуте.


Разрешение немецкого телескопа eROSITA несколько лучше, но у него меньший диапазон энергий. Как и его предшественники, eROSITA работает с излучением до 10 КэВ. Его ключевое отличие заключается в повышенной чувствительности: по сравнению с инструментами прошлого поколения этот параметр подняли в несколько раз. Кроме того, и eROSITA, и ART-XC умеют не просто получать картинку неба в рентгеновских лучах, но и раскладывать эти лучи в спектр, выявляя характерное для тех или иных астрофизических процессов излучение.

Зачем смотреть на небо в рентгеновских лучах?

Рентгеновские лучи — это электромагнитное излучение высокой энергии. Оно возникает либо при нагреве чего-либо до очень высокой температуры, либо при очень резком изменении скорости заряженных частиц. В рентгеновских аппаратах пучок электронов сначала разгоняют высоким напряжением, а потом направляют в металлическую пластину. 

Нечто подобное, только в гораздо больших масштабах, происходит при движении плазмы, потока заряженных частиц, в сильных магнитных полях у тех или иных небесных тел. Тело, которое может создать достаточно мощное поле, обычно представляет собой что-нибудь экзотическое — например, вращающуюся нейтронную звезду или черную дыру. А раскаленный до миллионов градусов газ возникает еще и в процессах вроде вспышек сверхновых или при падении материи в черные дыры. 

Читайте также: «Будет ли в результате наблюдений «РадиоАстрона» в ближайшее время появляться все больше новых красивых картинок? Конечно, да!»

При помощи «Спектра-РГ» ученые рассчитывают пополнить знания об активных ядрах галактик (то есть черных дырах с массами в миллиарды масс Солнца), сливающихся двойных звездах и, главное, получить карту всего неба с ранее недоступным качеством. Отсняв его и получив множество спектров отдельных источников, астрономы смогут сопоставлять множество галактик друг с другом и искать общие закономерности, вместо того чтобы опираться на отдельные наблюдения.

«Фактически делается полная перепись населения нашей Вселенной с точки зрения самых массивных образований — это скопления галактик, которые сформировались за всю историю», — прокомментировал задачу обсерватории заместитель директора ИКИ РАН Михаил Павлинский. Кроме того, по его словам, астрономы будут анализировать все ядра известных активных галактик, включающие в себя сверхмассивные черные дыры, которые проявляют себя как раз в рентгеновском диапазоне длин волн.

Что дальше?

Процесс развертывания любой космической обсерватории растягивается на длительный срок. Космический телескоп нельзя просто подключить к наземным компьютерам и сразу навести на интересующий объект — для начала нужно проделать массу иных операций. Вся обсерватория должна прибыть в нужное место, то есть точку Лагранжа L2. Гравитационные поля Земли и Солнца обеспечат обсерватории в этой точке стабильное положение. 

Поэтому прежде всего нужно точно скорректировать траекторию «Спектра-РГ» и добиться ее корректного положения. Далее поступит команда на открытие крышки, закрывающей инструменты на время доставки. После этого все инструменты нужно будет откалибровать, проведя серию предварительных измерений и сопоставив результаты с ожидаемым откликом. Всю вспомогательную аппаратуру также требуется проверить, а это десятки отдельных устройств.

Полноценная научная работа начнется не раньше сентября. Российские и немецкие исследователи рассчитывают, что «Спектр-РГ» сможет продержаться 6,5 года — пример других космических обсерваторий говорит, что это более чем реальный срок. Российский «Спектр-Р», он же «Радиоастрон», проработал с 2011-го по январь 2019 года, хотя астрономы изначально рассчитывали на пять лет.