11.05.2021 12:29 

Путешествие по рентгеновскому небу с телескопом «Спектр-РГ»

К началу апреля 2021 года российская орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» осмотрела уже 50% площади небесной сферы в ходе третьего обзора из восьми запланированных. На борту обсерватории работают два рентгеновских телескопа: российский ART-XC имени М.Н. Павлинского и телескоп eROSITA, созданный в Германии. Карта всего неба в рентгеновских лучах, построенная телескопом eROSITA, уже сейчас содержит миллионы источников рентгеновского излучения. За 15 месяцев практически непрерывной работы по сканированию неба детекторы телескопа зарегистрировали около миллиарда рентгеновских фотонов.

В честь Дня космонавтики и 60-летия первого полета человека в космос вместе с Институтом космических исследований РАН представляем панорамную карту всего неба с обзором 360 градусов и приглашаем в путешествие по рентгеновскому небу. С увеличением экспозиции растет чувствительность обзора, увеличивается число вновь открытых рентгеновских источников, появляется возможность строить их энергетические спектры и исследовать их переменность во времени.

По-прежнему внимание астрономов привлекает уникальная карта неба в рентгеновских лучах, опубликованная после первого обзора всего неба в июне 2020 года. Сегодня мы демонстрируем эту карту в проекции «от наблюдателя» на сайте орбитальной обсерватории «Спектр-РГ».

На карте можно наблюдать громадное количество квазаров, ядер активных галактик, рентгеновских пульсаров, звезд нашей Галактики с коронами в тысячи раз более яркими, чем у нашего Солнца, а также протяженные объекты: скопления галактик, заполненные невидимым темным веществом и горячим (десятки миллионов градусов) межгалактическим газом, остатками вспышек сверхновых и горячей (сотни тысяч и даже миллионы градусов) межзвездной плазмой и плазмой в гало нашей Галактики.

Хорошее угловое разрешение (~30 угловых секунд) и высочайшая чувствительность телескопа позволили нанести на карту более миллиона компактных источников и десятки тысяч протяженных. Лишь самые яркие из них видны на карте как точки. Увидеть остальные объекты не позволяет разрешение карты, они сливаются, добавляя к яркости диффузного излучения Галактики и к излучению неразрешённой части внегалактического рентгеновского фона. Но и тех источников, что мы видим, немало — десятки тысяч. Можно легко увеличивать интересующие зрителя участки изображения. Интересно путешествовать вдоль плоскости Галактики, наблюдая зону сильного поглощения рентгеновских лучей холодным атомарным и молекулярным газом, концентрирующимся к этой плоскости.

Эта зона окружена многочисленными яркими галактическими источниками рентгеновского излучения. В основном, это тесные двойные звездные системы, одна из компонент которых представляет собой нейтронную звезду или черную дыру. Нормальная звезда, входящая в двойную систему, теряет массу за счет сильного звездного ветра или за счет перетекания вещества через внутреннюю точку Лагранжа. Падение этого вещества на релятивистскую звезду приводит к выделению в аккреционном диске и на поверхности нейтронной звезды гравитационной энергии, разогреву падающего вещества до огромных температур и излучению рентгеновских лучей. В самом центре карты находится сверхмассивная черная дыра с массой 4 миллиона солнечных масс (в настоящее время это достаточно слабый рентгеновский источник). По экватору картинки проходит плоскость нашей Галактики Млечный Путь.

Самые интересные источники подписаны. Карта многоцветная, и различные цвета сразу позволяют судить о характерной энергии приходящих фотонов. На ней представлены все рентгеновские фотоны (их 400 миллионов), зарегистрированные детекторами eROSITA в диапазоне энергий от 300 электрон-вольт (эВ) до 2.3 килоэлектрон-вольт (кэВ) за первые полгода непрерывного сканирования неба. Красный цвет соответствует фотонам с энергией 0.3–0.6 КэВ, зеленый — 0.6–1 кэВ, синий — 1–2.3 кэВ. Для простоты понимания можно сказать, что эти три диапазона энергий соответствуют, например, температуре излучающего горячего вещества 3–6 миллионов градусов (красный цвет); 6–10 миллионов градусов (зеленый) и 10–25 миллионов градусов (синий цвет).

Российские и немецкие ученые, обрабатывающие громадные потоки данных, создали эту карту. Её основные авторы — член-корреспондент РАН Марат Гильфанов, академики РАН Рашид Сюняев и Евгений Чуразов с российской стороны, доктора наук Герман Бруннер, Андреа Мерлони и Джереми Сандерс с немецкой. За первичную обработку и калибровку данных с российской стороны отвечал к.ф.-м.н. Павел Медведев (ИКИ РАН), эффекты «виртуальной реальности» добавил доктор Конрад Деннерл, а к.ф.-м.н. Роман Кривонос (ИКИ РАН), адаптировал карту для сайта обсерватории «Спектр-РГ». Рентгеновское небо продолжает удивлять ученых. Каждый день eROSITA детально исследует большой круг на небе шириной в 1 градус. За полгода, прошедшие со времени предыдущего наблюдения определенной полоски, примерно 5 рентгеновских источников из 5000 (в среднем) в ней увеличивают или уменьшают свою яркость более чем в 10 раз. Еще большее количество рентгеновских объектов меняет за полгода свою яркость в 2 или 3 раза.

Рентгеновское небо меняется на глазах. Видны вспышки звезд, подобные вспышкам на Солнце, появление рентгеновских транзиентов (аккрецирующих нейтронных звезд и черных дыр в тесных двойных звездных системах) в нашей Галактике, переменность ядер активных галактик. Уже обнаружено около десятка приливных разрушений звезд, пролетающих вблизи сверхмассивных черных дыр и снабжающих их свежим веществом для аккреции. Эта колоссальная по масштабности переменность интереснейших астрономических объектов производит сильное впечатление. О наиболее интересных изменениях на небе исследователи сообщают астрономам всего мира, чтобы наблюдения в оптическом, радио-, инфракрасном и гамма-диапазонах пролили дополнительный свет на природу самых удивительных событий во Вселенной.

Работа над картой продолжается, и по мере накопления данных мы надеемся обозначить на ней положение наиболее интересных рентгеновских источников на нашем небе. Напомним, что эта карта является — и ещё десятилетия будет являться лучшей в мире, сообщается на сайте Роскосмоса.

 

А.Ж.

Поделиться в соц. сетях
221