Выпуск Космоновостей № 36/ Подробная звездная карта Вселенной. / "Рентген-гамма"

274 5184

На сайте НПО им. Лавочкина есть страница, скромно названная «Проекты».

Здесь посетитель с удивлением узнает, что вся история русских исследований Луны, планет Солнечной системы и дальнего космоса связана с НПО им. Лавочкина – именно их аппараты доставляли на Землю лунный грунт, передавали единственные в мире снимки поверхности Венеры, «садились на хвост» комете Галлея, исследовали Фобос, летели к Марсу. Они скромные, эти ребята из подмосковных Химок. Они не кричат на каждом углу, что это их разгонные блоки «Фрегат» выводят на орбиту сложнейшую космическую аппаратуру, часто разработанную ими же. И что «Луноходы» - их детище. А еще они создали уникальную аппаратуру для астрофизиков для изучения звезд, черных дыр, иных галактик.

Печально, что так мало рассказывают в наших СМИ о том, что астрономическая обсерватория «Спектр РГ» (международный проект, в котором Россия играет главную роль), недавно закончила создание самой подробной рентгеновской карты неба. И еще меньше упоминается о том, что «Спектр РГ» - это второй аппарат из серии «Спектр» (всего их 4 – «Спектр Р» («Радиоастрон»), «Спектр РГ» (изучение рентгеновского излучения космических объектов), «Спектр УФ» («Ультрафиолет») - УФ, видимый диапазон электро-магнитное излучение и гамма-излучение) и «Спектр-М» («Миллиметрон» - миллиметровые и инфракрасные волны). После того, как четвертая обсерватория закончит работу, человечество впервые получит подробную карту звездного неба, изученную во всех длинах электромагнитных волн.

Аппараты "Спектр-Р", "Спектр-РГ", "Спектр-УФ", "Спектр-М"

Зачем это нужно? Исследователи точно знают, что после обработки всех данных картина мира изменится кардинально. Это будет, как переход от представления о Земле, как черепахе, покоящейся на слонах, к шару, вращающемуся вокруг Солнца.

«Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам». И если мы поймем, к примеру, что из себя представляет гравитация, если мы найдем «кротовые дыры» (переходы между галактиками, в теории), то, возможно, нам не придется вылизывать химические ракетные двигатели, стараясь выжать из них «ну еще процентик к тяге!», и мы просто шагнем в другие миры.

"Спектр-Р" ("Радиоастрон")

«Спектр Р» ("Радиоастрон") - первый аппарат серии, исследовавший Вселенную в радиодиапазоне, проработав на орбите 7,5 лет (вместо заложенных трех) официально прекратил свою работу в мае 2019 года. Об этом уникальном проекте мы поговорим в другой статье, а в этой я расскажу о сделавшем сенсацию в мире астрофизики «Спектре РГ», работающем с рентгеновским излучением.

«Спектр-РГ» («Рентген-гамма») – это орбитальная обсерватория, исследующая космическое пространство в рентгеновском диапазоне.

Старт РН "Протон"

РН «Протон-М» стартовала 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Примерно через 100 дней - 21 октября 2019 года – аппарат прилетел в окрестность точки Лагранжа L2. Исследования начались уже в процессе полета. 23 июля 2019 г. открылись крышки телескопов, защищавшие рентгеновские зеркала от повреждения во время старта и первых недель полета, и 24 — 30 июля были получены первые научные данные с телескопа ART-XC.

Почему исследования проводятся в рентгеновском диапазоне? Спектр электро-магнитного излучения объектов Вселенной широк – от радиоволн (самая большая длина волны) до гамма-излучения. Напомню, что чем короче длина волны – тем менее она подвержена помехам и затуханиям, проникающая способность увеличивается, огибающая способность уменьшается.

«Свет, излучаемый звездой, распространяется в космосе в форме волны. Волна - это поднимающееся и опадающее периодическое колебание, которое переносит энергию от источника к приемнику без переноса вещества.
Видимый свет - это лишь небольшая доля всего электромагнитного излучения в космосе. Энергия переносится также в форме гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и радиоволн.

Все виды электромагнитных волн распространяются в пустом пространстве с одной и той же скоростью, а именно со скоростью света. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 793 км/с. Для расчетов берется значение 300 000 км/с. Ни один из известных объектов во Вселенной не может двигаться быстрее света. Во всех других средах (например, в воздухе, в стекле) скорость света меньше. Световой год - это расстояние, которое проходит свет в пустоте за один год.

Волновое движение может быть описано либо с помощью понятия длины волны, либо с помощью понятия частоты. Частота волны - это число волн, которые прошли за данное время через данную точку пространства. Например, за 1 секунду. Количество колебаний в секунду измеряется в герцах (Гц)».

Звезды излучают энергию во всех волновых диапазонах. Чем горячее звезда, тем больше в ее излучении коротких волн. Самые горячие звезды – голубые, их спектр смещен в сторону рентгеновского и гамма-излучения. Красные звезды – «холодные», затухающие.

Приемник видимого диапазона – человеческий глаз, радиоволн – антенна радиотелескопа.

«Приемниками инфракрасного излучения являются специальные приборы - термопары и болометры. Они охлаждаются до температуры космического пространства и надежно защищаются от окружающей наземной среды. Существуют также и специальные фотопленки, чувствительные к тепловому инфракрасному излучению.
Астрофизика высоких энергий изучает объекты, являющиеся источниками ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Приемниками этих видов волн являются особые составы - люминофоры, светящиеся под воздействием лучей и сложные устройства (пузырьковая камера, счетчик Гейгера), устанавливаемые на космических аппаратах-обсерваториях».
Телескопы "Спектр-РГ"

Каждая волна несет крайне важную информацию, поэтому программа «Спектр» будет изучать Вселенную во всех диапазонах спектра электро-магнитного излучения.

Сложность изучения рентгеновского излучения состоит в том, что оно – проникающее. На этом основана рентгенография. Но для рентгеновского телескопа это - препятствие для регистрации излучения. Если рентгеновский луч падает под любым, кроме очень плоского, углом, он не отражается и не регистрируется (не попадает на принимающую пластину). Принимающее зеркало делается из особо прочного материала, тщательно шлифуется, имеет изогнутую форму. О том, как решается эта проблема в рентгеновском телескопе – в коротеньком фильме

«Когда зашла речь о международном проекте «Спектр-РГ», ни одно российское предприятие, кроме РФЯЦ-ВНИИЭФ (Российский Федеральный Ядерный Центр), не решилось взяться за разработку такого телескопа, как ART-XC. Для этого проекта требовалось создать совершенно новые технологии. У Сотрудники РФЯЦ-ВНИИЭФ разработали для «Спектра-РГ» такую технологию изготовления рентгеновской металлооптики, что размер микронеровностей на отражающей поверхности зеркал телескопа не превышает 1 нм. Для сравнения: толщина человеческого волоса в среднем 70 тыс. нм, а диаметр атома водорода — около 0,1 нм. «Чтобы создать такое рентгеновское зеркало, необходимо отшлифовать поверхность практически до атомарного уровня. Такого до нас еще не делали, — рассказывает Сергей Гаранин. — Мы создали свои станки, разработали карту технологической обработки. Большую роль сыграло применение имитационного моделирования, позволившее сформировать рекомендации к технологии».

Земная атмосфера поглощает большую часть излучения из космоса, и до телескопов, находящихся на земной поверхности, доходят лишь волны видимого (оптического), инфракрасного и радио диапазонов. Для изучения Вселенной в рентгеновском, к примеру, диапазоне, телескоп выносится за пределы атмосферы, на орбиту.

Источниками рентгеновского излучения являются звезды, чёрные дыры, нейтронные звезды, квазары и другие экзотические объекты, представляющие большой интерес для астрофизики.

«Спектр РГ» работает в точке Лагранжа L2. Уточним, что это за место.

Точки Лагранжа, точки либрации или L-точки — точки в системе из двух массивных тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, не испытывающее воздействия никаких других сил, кроме гравитационных, со стороны двух первых тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел.

Проведение астрофизических исследований продлится в течение 6,5 лет, из которых 4 года – в режиме сканирования звездного неба, а 2,5 года – в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества.

Ожидаемые результаты поражают: «Обнаружение около ста тысяч массивных скоплений галактик (фактически всех подобных объектов в наблюдаемой части Вселенной), около 3 млн сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотен тысяч звезд с активными коронами и аккрецирующих белых карликов, десятков тысяч звездообразующих галактик и многих других объектов, в том числе неизвестной природы, а также детальное исследование свойств горячей межзвездной и межгалактической плазмы».

Научная аппаратура – это два рентгеновских телескопа с высоким разрешением.

Телескоп зеркальный рентгеновский eROSITA (MPE. Германия)

 и телескоп зеркальный рентгеновский ART-XC (ИКИ РАН, РФ).

"Спектр-РГ" в сборе

Более подробно об обоих телескопах, их уникальных особенностях и возможностях – в фильме

И вот – заслуженный успех.

В декабре 2019 года начался долгожданный обзор всего неба, он завершился всего месяц назад, но первый и главный результат — карта всего неба в диапазоне 4-12 кэВ уже готова. Продолжаются и детальные исследования наиболее интересных объектов на небе, таких как скопление галактик в Волосах Вероники.

Из письма научного руководителя миссии — академика Рашида Алиевича Сюняева: «Это громадный успех нашей космической промышленности и науки. „Спектр-РГ“ сканировал небо круглосуточно в течение полугода, сбрасывая ежедневно данные на антенны российских Центров дальней космической связи с расстояния в 1,5 миллиона километров от Земли.
Телескопы продолжают свою работу, идет второй обзор неба. Ожидается, что он продлится до конца года. Всего планируется получить еще семь таких карт. Суммарная карта будет примерно в 5 раз чувствительнее первой, а число источников на ней должно возрасти в 8 раз. В этом случае наши карты и каталоги источников будут служить астрофизикам и космологам всех стран мира, как минимум, следующие 20 или 30 лет».
"На полученных картах зарегистрировано около полумиллиона рентгеновских источников. Абсолютное большинство объектов находятся на космологических расстояниях от нас, превышающих миллиарды световых лет. Большинство из детектируемых объектов наблюдаются впервые".
"На смену крупномасштабной карте, на которой ранее были отмечены только главные особенности рельефа, пришла мелкомасштабная топографическая карта Вселенной в жестких рентгеновских лучах. Ученым еще предстоит исследовать полученную карту неба, выделить на ней отдельные источники рентгеновского излучения и изучить их природу. Главное же состоит в том, что наблюдения телескопов продолжаются, и в следующие 3,5 года обзор всего неба будет повторен еще 7 раз. Это позволит добавить «глубины» к уже достигнутой четкости рентгеновской карты".

И снова мы – первые. Да что там первые… единственные, как и в исследовании Венеры.

Опять же, что нам это даст? А просто мы узнаем историю Вселенной. Смотрите:

«В центре нашей Галактики находится черная дыра массой 4 миллиона масс Солнца. Такие черные дыры есть в центрах почти всех галактик... Эти сверхмассивные черные дыры зародились много миллиардов лет назад, когда во Вселенной только начали возникать первые звезды и галактики, и росли за счет гравитационного притяжения окружающего их вещества.
Этот процесс сопровождался выделением колоссальной энергии, что позволяет нам сейчас обнаруживать молодые и растущие массивные черные дыры по их электромагнитному излучению, испущенному много миллиардов лет назад. Такие объекты называются «квазары» или QSO — Quasi-Stellar Objects («квазизвездные объекты»). Исследование процесса зарождения и роста сверхмассивных черных дыр — одна из главных научных задач российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ».

Возможно, что через десяток лет мы будем знать, как на самом деле зародилась наша Вселенная. Сумеем использовать наше знание и преодолеем гравитационные путы. И станем настоящими межзвездными путешественниками. 

А в следующих статьях я расскажу об уникальном радиотелескопе с диаметром зеркала… 300000 км, и это не сказка, это – «Радиоастрон».

P. S. 1 июля 2020 года на 61-м году жизни скончался заместитель директора Института космических исследований (ИКИ) РАН по проекту "Спектр-РГ" Михаил Николаевич Павлинский.

"Смерть Павлинского является громадной потерей не только для его семьи, друзей, но и для всей экспериментальной космической астрофизики, рассказал ТАСС научный руководитель проекта, академик РАН Рашид Сюняев. "Это громадная потеря для его семьи, друзей, всех коллег по работе, нашего отдела астрофизики высоких энергий в ИКИ, всей российской и мировой экспериментальной космической астрофизики и космического приборостроения", - сказал он. Ученый рассказал, что Павлинский работал до последнего дня своей жизни, обрабатывая данные рентгеновского телескопа АРТ-ХС, установленного на борту "Спектра-РГ".


Благодарю вас за прочтение!

В статье использованы материалы

https://www.roscosmos.ru/

https://www.laspace.ru/

https://habr.com/ru/post/12723...

https://ru.wikipedia.org/wiki/...

https://s30109894494.mirtesen....

http://strana-rosatom.ru/2019/...

https://nauka.tass.ru/nauka/88...

О ситуации с Лукашенко

Заходит как-то Александр Рыгоравич к сыну Коленьке, а тот как раз трейлер шестой части «Фар Край» смотрит. Той, где пожилой диктатор передаёт управление своей страной малолетнему сыну. ...

А "Новичка" то никакого и не было!

Секретные отчеты ОЗХО об анализе крови Сергея и Юлии Скрипалей не выявили никаких следов российского происхождения, никаких следов "Новичка" и никаких доказательств, подтверждающих брит...

Украинский финал Лукашенко

Не эксперт по Беларуси, не претендую на понимание всей глубины процессов, но могу сказать: у них там однозначно почалось. Есть такая отрасль прикладной политологической психиатрии – май...

Обсудить
  • :hibiscus: :hibiscus: :hibiscus:
  • :rose:
  • :thumbsup: :thumbsup: :thumbsup:
  • Очень интересно, как всегда (но сегодня намного масштабнее - такое сразу не осмыслить)... Большое спасибо! :thumbsup: :thumbsup: :thumbsup:
  • :thumbsup: :thumbsup: :thumbsup: