1000 дней в рентгеновском диапазоне. Российская обсерватория «Спектр-РГ» почти три года изучает Вселенную

1000 дней исследований неба в рентгеновском диапазоне – российская орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» почти три года отправляет уникальные научные данные о новых космических объектах из точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Аппарат с двумя телескопами запустили летом 2019 г.:  российский телескоп АRТ-ХС им. М.Н. Павлинского сканирует небо в жестком рентгеновском диапазоне, немецкий еРозита – в мягком. Первоначальная цель проекта Федеральной космической программы России с участием Германии – создание максимально подробной карты Вселенной.

О результатах тысячедневных исследований, данных, поступающих от аппарата сегодня, и работе, которую ученые продолжат с помощью аппарата, рассказывает доктор физико-математических наук, заместитель директора Института космических исследований РАН и научный руководитель телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского, профессор РАН Александр Лутовинов.

Подробная карта Вселенной

«Каталог жестких рентгеновских источников по результатам первого года обзора телескопа ART-XC был опубликован в прошлом году. За первый год работы аппарата мы получили столько информации, сколько другие обсерватории, которые работают в сходном диапазоне, получали за десятилетия исследований», -  рассказал Александр Лутовинов. Речь идет о карте Вселенной в жестком рентгеновском диапазоне – именно для этого обсерваторию отправляли в космос. Сегодня готов, но еще не опубликован второй каталог жестких рентгеновских объектов – это максимально подробная из существующих карта неба в таком диапазоне.

К концу февраля 2022 г. «Спектр-РГ» выполнил четыре полных обзора неба. Это половина от запланированной в проекте основной работы аппарата: «Весь обзор неба выполняется за 8 этапов: мы должны получить 8 карт неба. Потом эти карты можно сложить друг с другом, увеличив глубину, и получить самую подробную карту Вселенной, понять, насколько далеко мы можем видеть объекты в ней. А еще эти 8 карт можно сравнивать между собой и наблюдать переменность источников жесткого рентгеновского излучения. Небо живое: источники постоянно меняют свой блеск, звезды становятся ярче, другие объекты, например, черные дыры или нейтронные звезды, пропадают или снова возникают – это чрезвычайно важно для исследований и понимания физики и галактических и  внегалактических источников излучения», -  объяснил Александр Лутовинов. 

Работы по продолжению накопления данных для составления подробной карты Вселенной пока приостановлены: нужны параллельные данные от телескопов АRТ-ХС и еРозита, но немецкий инструмент в конце февраля перевели в «спящий режим». Когда именно продолжится эта работа,  еще неизвестно, но и сегодня обсерватория продолжает активно функционировать  – российский телескоп АRТ-ХС начал выполнять программу, которую изначально планировали начать в 2024 г., т.е. после окончания обзора.

Точечные исследования галактики

Создавая карту Вселенной, телескопы поэтапно сканируют полоску неба шириной в один градус с полным оборотом на 360°. С таким подходом ученые получают относительно поверхностные данные, но о больших площадях. После того как работы по построению карты Вселенной приостановили, ученые с помощью телескопа АRТ-ХС начали точечно, но более глубоко изучать нашу Галактику.

Эта программа -  часть «Научного наследия телескопа ART-XC». Цель этой программы – увидеть в жестком рентгеновском диапазоне все объекты нашей Галактики до определенного уровня светимости, т.е. фактически дотянуться до другого конца Млечного пути и провести полную «перепись» объектов галактики, видимых в жестких рентгеновских лучах.

«Уже три недели мы делаем глубокое сканирование галактической плоскости. В день мы покрываем очень небольшую площадку – примерно 10 квадратных градусов. Соответственно, экспозиция – время накопления сигнала,  у нас кратно увеличилась, а увеличение экспозиции приводит к тому, что мы видим более слабые объекты. Если сравнивать с обзором всего неба, то  раньше на такой площадке мы могли видеть четыре-пять объектов, сейчас в несколько раз больше. Мы начинаем регистрировать слабые объекты, в том числе те, которые раньше никто не видел. За три недели, которые телескоп АRТ-ХС ведет сканирование галактической плоскости, мы уже получили огромное количество данных, исключительных по научной ценности», - рассказал о текущей работе Александр Лутовинов.

Каждый день российские ученые регистрируют несколько десятков объектов жесткого рентгеновского излучения в плоскости нашей галактики – это черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики, остатки вспышек сверхновых. А кроме увеличения количества объектов на небе, точечные исследования позволяют находить необычные источники излучения: «Совсем недавно, во время наблюдений миллисекундного пульсара в рамках отработки программы по рентгеновской навигации мы в том же поле зрения обнаружили вспышку от неизвестного объекта, которая длилась буквально 1000 сек. Судя по всему, это очень необычная звезда – с  активностной короной, которую мы видим в жестком рентгеновском диапазоне во время мощных вспышек», - рассказал Александр Лутовинов. 

По словам Александра Лутовинова ученые, работающие  с данными телескопа ART-XC, буквально «захлебываются в данных» (в хорошем смысле), а результаты работ  выводят российские космические исследования на высший мировой уровень: «Сейчас обсерватория «Спектр-РГ» и телескоп АRТ-ХС остаются флагманом российской космической науки. На мировом уровне мы, мягко говоря, выступаем очень достойно. Фактически, сейчас мы сами определяем этот уровень».

Исследования продолжаются

Первый в точке L2 российский аппарат «Спектр-РГ» работает уже 1000 дней. На программу по глубокому изучению галактической плоскости ученые отводят от года до полутора лет, а точечные исследования и наблюдения наиболее интересных областей неба продолжатся и дальше. В перспективе ученые рассчитывают вернуться к составлению карт Вселенной в мягком и жестком рентгеновских диапазонах.

По условиям гарантии ресурс астрофизической обсерватории – 6,5 лет. До конца 2025 г. исследования продолжатся точно, затем все будет зависеть от сохранности аппарата: «Мы смотрим в будущее с осторожным оптимизмом», - говорит Александр Лутовинов и приводит в качестве примера обсерваторию «Радиоастрон», которая работала в два с половиной дольше запланированного, и иностранные обсерватории, продолжающие исследования после окончания гарантийного срока.