Близкие барстеры и Мышка в центре Галактики или несколько слов о важности углового разрешения

Одной из важнейших характеристик рентгеновского телескопа является его угловое разрешение — способность разделить две близкие звезды. При этом, поскольку рентгеновские телескопы всегда работают в тяжелых радиационных условиях, с большим фоном заряженных частиц, хорошее угловое разрешение позволяет видеть более тусклые объекты. Зеркала, работающие в стандартном рентгеновском диапазоне (0.5-10 кэВ), используются давно: еще в 1978 году была запущена Обсерватория им. Эйнштейна с первым зеркальным рентгеновским телескопом. Однако изготовление зеркал для более жесткого рентгеновского диапазона долго оставалось недосягаемой мечтой астрофизиков. Чем выше энергия фотона, тем под меньшим углом он должен упасть на поверхность зеркала, чтобы отразиться — точно так же, как брошенный камень отражается от поверхности воды. Из-за этого такие телескопы получаются длиннее и тяжелее. К тому же появляются дополнительные проблемы, связанные с подбором оптимального покрытия зеркал и их тонкой полировкой.
В 1989 году была запущена астрофизическая обсерватория ГРАНАТ, на борту которой работал рентгеновский телескоп АРТ-П, разработанный в ИКИ РАН. Вместо зеркал в нем использовалась кодирующая апертура — специальный метод, позволяющий получать неплохие изображения неба, полагаясь вместо сложной оптики на не менее сложную математику. Тогда удалось достичь углового разрешения в 5 минут дуги в диапазоне 3-20 кэВ. Чтобы сравнить АРТ-П с ART-XC, мы построили изображение участка неба вблизи центра Галактики, где расположены две яркие и близкие (на небе, на самом деле эти объекты весьма далеки друг от друга) маломассивные рентгеновские двойные системы — SLX 1744-299 и SLX 1744-300. Угловое расстояние между ними — всего 2.6 минуты, так что АРТ-П не мог их разрешить: вместо двух «звездочек», он показывал одну, но вытянутую в правильном направлении. ART-XC же, за счет гораздо более совершенной оптической системы, легко разделяет оба источника. А благодаря существенно возросшей чувствительности видит в этом поле еще один источник — плерион (туманность, подпитываемую ветром энергичного пульсара, расположенного в ее центре) Мышка, названный так за длинный хвост, хорошо видимый в радиодиапазоне.

Также, для сравнения мы привели данные телескопа NuSTAR, запущенного в 2012 году. NuSTAR обладает самыми совершенными зеркалами, предназначенными для жесткого рентгеновского диапазона — вплоть до 78 кэВ! Его угловое разрешение — 18 угловых секунд (FWHM — полная ширина пятна на половинной амплитуде), в то время как у ART-XC — около 30 секунд. Впрочем, у этих телескопов совершенно разные задачи — главной задачей ART-XC является проведение обзора всего неба — именно поэтому у него большое поле зрения — 36 угловых минут в диаметре, тогда как у NuSTAR, который создавался для изучения отдельных, самых интересных источников, поле зрения в семь раз меньше. И мы, конечно, надеемся, что в числе целей NuSTAR уже скоро появятся источники открытые ART-XC.

Кстати, обе эти маломассивные системы являются барстерами — компактными объектами в них являются нейтронные звезды, на поверхностях которых иногда происходят термоядерные взрывы. И один такой взрыв, от SLX 1744-300, мы уже увидели с помощью телескопа ART-XC.

Что в имени тебе моем? Первый рентгеновский источник, открытый SRG/ART-XC

На всем небе известно около миллиона рентгеновских источников. Около сотни из них имеют свои собственные имена: «Быстрый барстер», «Великий аннигилятор» и.т.п., а все прочие называются единообразно — короткая аббревиатура, в честь обсерватории, которая первой открыла этот источник, и координаты — обычно в экваториальной системе. Так и получаются имена типа GRS 1915+105 — источник обсерватории «Гранат», с координатами 19 часов 15 минут прямого восхождения и 10 градусов cклонения.

После продолжительного периода калибровок ART-XC наконец приступил к выполнению своей ранней научной программы. И в первом же сканирующем наблюдении балджа (центрального «утолщения») Галактики удалось обнаружить новый рентгеновский источник — теперь уже названный SRGA J174956-34086 (SRGA — источник обсерватории SRG, открытый телескопом ART-XC). Впрочем, в рентгеновской астрономии открыть новый источник — это как правило лишь первый шаг на длинном и тернистом пути определения его физической природы — источник может оказаться как далеким квазаром, свет от которого добирался до нас многие миллиарды лет, так и близкой звездной системой с компактным объектом — нейтронной звездой или черной дырой. Для того, чтобы решить подобную загадку астрофизики стараются сначала максимально хорошо локализовать найденный объект, а потом осмотреть это место телескопами, работающими на других длинах волн — в радио, оптическом, инфракрасном или гамма-диапазонах. Так, ничем не примечательная тусклая звездочка, видимая только в большой телескоп может оказаться ярчайшим на всем небе объектом, если посмотреть на неё рентгеновскими «глазами».

Для того, чтобы точнее локализовать обнаруженный объект было выполнено короткое наблюдение на другом космическом рентгеновском телескопе — XRT обсерватории Swift имени Нейла Герельса, обладающем лучшим угловым разрешением. В мягких рентгеновских лучах SRGA J174956-34086 оказался тусклее, чем в жестких, что обычно встречается у источников, расположенных за облаками межзвездного газа и пыли, что впрочем не помешало XRT определить его координаты с точностью в несколько секунд дуги. В данных инфракрасного обзора VVV в области локализации источника оказалось две достаточно яркие звезды. Теперь предстоит работа по получению их оптических спектров и определению, может ли какая-нибудь из них быть источником рентгеновского излучения, которое увидел ART-XC, или нужно искать другие, более слабые объекты. Это, однако, дело будущего, а свой след в каталогах рентгеновских источников ART-XC уже оставил.

И, конечно, большое спасибо команде Swift, за выполненные по нашей заявке наблюдения.

Слева — изображение источника по данным ART-XC в диапазоне 4-11 кэВ, справа — по данным Swift/XRT (0.3-10 кэВ). Зеленым кружком показана область локализации источника по данным XRT.
Изображение источника по данным телескопов ART-XC и Swift/XRT

НПО Лавочкина: Вторая коррекция траектории перелёта «Спектр-РГ»

Группа управления КА «Спектр-РГ» АО «НПО Лавочкина» 6 августа 2019 года провела вторую плановую коррекцию траектории перелёта КА «Спектр-РГ».

Коррекция заключалась в выдаче двух импульсов двигательной установки КА «Спектр-РГ» с интервалом 4 часа – в 17:30 мск и 21:35 мск соответственно. Операция прошла успешно. Бортовые системы КА «Спектр-РГ» в норме. Аппарат продолжает перелёт в окрестность либрационной точки L2 системы Солнце-Земля, которую он должен достичь в октябре текущего года. На своей рабочей орбите, на расстоянии 1,5 млн. км от Земли аппарат будет проводить исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ» создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской Академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (АО «НПО Лавочкина», Россия), адаптированной под задачи проекта.

Научный руководитель миссии: академик Рашид Алиевич Сюняев; научный руководитель по телескопу ART-XC (Россия): доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский; научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Петер Предель.

Источник: НПО Лавочкина

Владимир Путин и глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин

Как обстоят дела в ракетно-космической сфере, обсудили Владимир Путин и глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин

Дмитрий Рогозин рассказал об итогах первого полугодия работы корпорации. И гордиться есть чем: ряд успешных запусков, в том числе с космодрома Восточный.

«Из важных пусков хотел бы отметить также запуск космической лаборатории «Спектр-РГ». Это важнейшая работа для Российской академии наук. Аппарат уходит сейчас в точку Лагранжа, и мы планируем получить очень серьезные данные для нашей фундаментальной науки», — рассказал глава «Роскосмоса».

Запуск с Байконура состоялся 13 июля. А после с околоземной орбиты началось стодневное путешествие обсерватории. Добравшись до наиболее выгодной точки для съемок, аппарат начнет присылать фотографии неизвестных ранее окраин Вселенной. Этот снимок сделан в пути — телескоп рассмотрел заметную лишь в рентгеновском диапазоне далекую звезду. Ее тусклый свет добирался до нас 18 с половиной тысяч лет.

«Это была нейтронная звезда, первый рентгеновский пульсар, открытый в нашей галактике. И для нас это является подтверждением, что все характеристики телескопа замечательно работают в космосе, на удалении более миллиона километра от Земли», — сказал заместитель директора Института космических исследований РАН Михаил Павлинский.

https://www.1tv.ru/n/369707

«Спектр-РГ» открывает «глаза»

23 июля 2019 года были успешно открыты крышки рентгеновских телескопов eROSITA и ART-XC на борту космического аппарата «Спектр-РГ». Крышки закрывали рентгеновские зеркала во время старта и первых недель полёта, чтобы защитить их от пыли и других инородных предметов во время сборки и подготовки к запуску.

В ближайшее время будут проводиться калибровки и юстировки обоих телескопов с тем, чтобы начать первые научные наблюдения уже в ходе перелёта в точку L2, где аппарат будет проводить наблюдения по основной научной программе.

На следующем видео показаны испытания открытия крышки телескопа еРозита в вакуумной камере:

***

Космический аппарат «Спектр-РГ» создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской Академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта.

Научный руководитель миссии: академик Рашид Алиевич Сюняев; научный руководитель по телескопу ART-XC (Россия): доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский; научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Петер Предель.

Настоящее и будущее космической астрономии

На международной конференции «Рубежи нелинейной физики-2019» ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, член-корреспондент РАН Евгений Чуразов рассказал о развитии рентгеновской астрономии и отечественной обсерватории «Спектр-РГ», запуск которой состоялся 13 июля.

— Мы с вами сегодня участвуем в конференции, посвященной нелинейной физике. Астрофизические процессы тоже нелинейны?

— Физические законы везде одинаковы. Линейная теория очень важна и позволяет многое понять без сложных расчетов, но нелинейная физика гораздо богаче и разнообразнее. Астрофизика предоставляет широкий диапазон параметров для изучения самых больших плотностей, самых больших температур, самых больших гравитационных полей. Поэтому в этом смысле астрофизика – это настоящая лаборатория, существующая сама по себе. С ее помощью мы можем исследовать самые экстремальные физические состояния, а затем применять полученные данные для уточнения привычной физики, с которой мы встречаемся на Земле.

Главная трудность заключается в том, что нужны приборы, которые способны исследовать астрофизические объекты в различных диапазонах длин волн.

— Меня всегда удивляло то, что в астрофизике нельзя ни с чем повзаимодействовать и нужно полагаться только на приборы.

— Я ведь сейчас тоже вижу вас в оптическом диапазоне. Но при этом получаю массу информации. То же самое происходит в рамках астрофизики.

Раньше люди могли смотреть на звезды исключительно в оптическом диапазоне. Но сейчас у нас появилась возможность видеть Вселенную от радио до гамма-диапазона электромагнитного спектра. Недавно появилась нейтринная астрономия и даже гравитационно-волновая. Наши наблюдательные возможности принципиально расширились. Так что прогресс налицо.

— Один астроном мне сказал, что до появления инфракрасных телескопов мы о Вселенной почти ничего не знали. Именно с помощью этих приборов ученым удалось увидеть самые разные объекты.

— Это можно сказать и про любой другой диапазон энергий. Спектры источников разной природы радикально отличаются, и, выбирая разные диапазоны энергий, мы часто видим совершенно разные объекты. В инфракрасном излучении – это, в частности,  молекулярный газ и пыль. Переходя на инфракрасный диапазон, необходимо создавать специальные приемники излучения и охлаждать их до низкой температуры, поскольку тепловые шумы мешают наблюдениям.

Говоря о рентгеновском диапазоне, замечу, что, к счастью для нас, атмосфера Земли непрозрачна для рентгеновских лучей. Поэтому приходится запускать телескопы  за пределы земной атмосферы.

— Вы работали над несколькими проектами рентгеновских обсерваторий. Может быть, прослеживается какая-то эволюция  этих приборов?

— Конечно. Рентгеновская астрономия началась с  того момента, как стали возможны космические полеты. Первые ракеты поднимались на несколько минут на высоту более 80 километров, а потом падали. И в момент, когда они были на достаточной высоте, приборы собирали данные в рентгеновском диапазоне. Исходная идея состояла в детектировании рентгеновского излучения Солнца, отраженного поверхностью Луны. А вместо этого в 1962 году открыли ярчайший источник рентгеновского излучения в созвездии Скорпиона (аккрецирующую нейтронную звезду в двойной системе), получивший название Скорпион Х-1. Кстати, один из авторов этого открытия – Риккардо Джиаккони – получил в 2002 году Нобелевскую премию за вклад в развитие рентгеновской астрономии.

С этого всё и началось. Каждая новая обсерватория чем-то превосходила предыдущую. Сначала детекторы мерили направление и энергию рентгеновских фотонов очень приблизительно. Затем научились строить изображения и получать спектры излучения. С развитием технологий одновременно увеличивалось и качество, и чувствительность изображений. Например, сегодня космический телескоп «Чандра» (Chandra X-ray Observatory, NASA) имеет угловое разрешение лучше одной секунды дуги, а это уже сравнимо с разрешением оптических телескопов при наблюдении сквозь атмосферу Земли.

Следующий этап – на ближайшие несколько лет – это (1) запуск криогенных болометров для получения качественных рентгеновских спектров (обсерватория XRISM [JAXA/NASA]), (2) измерение поляризации рентгеновского излучения (спутник IXPE [NASA]) и (3) проведение самого чувствительного обзора всего неба в рентгеновских лучах (наша обсерватория Спектр-Рентген-Гамма [Роскосмос], которая будет запущена через неделю).

— Чем отличаются задачи этих обсерваторий?

— Приведу лишь несколько примеров.

Что касается криогенных болометров, то они улучшают точность измерения энергии фотонов по меньшей мере в 30 раз. Это, в частности, позволяет измерять скорости движения горячего газа в скоплениях галактик, когда энергии рентгеновских эмиссионных линий сдвигаются за счет эффекта Доплера. Мы много знаем о свойствах газа в скоплениях – его плотность, температуру и обилие тяжелых элементов, но скорости газа до сих пор остаются важнейшим неизвестным ингредиентом.

По части поляриметров — единственный источник, для которого измерена почти 50 лет назад (!) поляризация рентгеновского излучения – это Крабовидная туманность, где релятивистские электроны в магнитном поле порождают синхротронное излучение. А ведь есть еще много других интересных задач, где знание поляризации было бы очень важно, например, для нейтронных звезд с очень сильным магнитным полем или для рассеяния рентгеновских фотонов в неоднородной среде, окружающей рентгеновский источник. В частности, измерение направления и степени поляризации рассеянного излучения в центральной зоне Млечного пути позволило бы подтвердить, что около 100 лет назад сверхмассивная черная дыра в нашей Галактике (источник Стрелец-А*) была в миллионы раз ярче, чем сегодня.

Наконец обсерватория Спектр-Рентген-Гамма должна за 4 года провести обзор всего неба в рентгеновских лучах, который будет в 20 раз чувствительнее предыдущего обзора тридцатилетней давности, выполненного спутником ROSAT. Это позволит исследовать рекордно большой объем Вселенной и зарегистрировать около ста тысяч скоплений галактик (в том числе, абсолютно все массивные скопления, которые существуют в наблюдаемой Вселенной), более трех миллионов аккрецирующих сверхмассивных черных дыр и многое другое. Все это позволит решать самые амбициозные задачи космологии, такие как, например, определение свойств темной энергии, а также вести поиск самых редких объектов во Вселенной.

— Как вы считаете, какое будущее ждет рентгеновскую астрономию  и астрофизику в целом?

— Надеюсь, хорошее. Как мы обсуждали выше, следующие несколько лет будут очень насыщенными и интересными. А планы на следующие 10-20 лет еще более амбициозны – сразу несколько групп предлагают соединить высокое спектральное разрешение, громадную эффективную площадь и отличное угловое разрешение в одном телескопе. Жаль только, что на создание подобных обсерваторий уходят десятилетия сложной, дорогостоящей работы. Поэтому необходимо строить планы на много лет вперед.

— Как вы считаете, удастся ли человечеству заглянуть в самое начало зарождения Вселенной?

— Существует такое понятие – «поверхность последнего рассеяния», которая примерно соответствует возрасту Вселенной в 400 тыс. лет. В этот момент электроны и протоны объединились в атомы водорода, свободные электроны почти исчезли, и Вселенная стала прозрачной для фотонов реликтового излучения. В более ранней Вселенной свободные электроны быстро рассеивают и «запутывают» фотоны. Поэтому с Земли в виде электромагнитного излучения мы получаем информацию непосредственно с этой поверхности. Именно ее наблюдали спутники, работающие в микроволновом диапазоне – Планк (ЕКА) и WMAP (НАСА), измеряя флуктуации температуры реликтового излучения. Напрямую «заглянуть» за поверхность последнего рассеяния нельзя, но, изучая свойства наблюдаемой Вселенной, например, те же флуктуации температуры, распределение галактик вокруг нас или измеряя обилие дейтерия и гелия в газе, мы можем сделать вывод о том, что происходило на очень ранних этапах возникновения Вселенной, гораздо раньше, чем Вселенная стала прозрачной.

Оригинал публикации: https://scientificrussia.ru/articles/evgenij-mihajlovich-churazov

 

Роскосмос: Проведена плановая коррекция орбиты «Спектр-РГ»

Группа управления космическим аппаратом «Спектр-РГ» НПО Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») 22 июля 2019 года провела первую плановую коррекцию его орбиты.

Коррекция заключалась в выдаче двух импульсов двигательной установки «Спектра-РГ» с интервалом 4 часа. Операция прошла успешно, бортовые системы космической обсерватории в норме. Аппарат продолжает перелёт в окрестность либрационной точки L2 системы «Солнце-Земля», где будет проводить исследования Вселенной с целью ответа на такие важные для мирового научного сообщества вопросы как:

  • какова история влияния темной энергии и темной материи на формирование крупномасштабной структуры Вселенной;
  • какова космологическая эволюция сверхмассивных черных дыр?

Космический аппарат «Спектр-РГ» создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской Академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта.

Научный руководитель миссии: академик Рашид Алиевич Сюняев; научный руководитель по телескопу ART-XC (Россия): доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский; научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Петер Предель.

Оригинал статьи на сайте ГК «Роскосмос»

График полета обсерватории «Спектр-РГ» (с) ГК «Роскосмос»
(с) ГК «Роскосмос»

Уникальный аппарат возвращает России научное лидерство в космосе

Запущенная в субботу российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» шла к своему запуску больше тридцати лет. По многим параметрам этот аппарат либо первый, либо вообще уникальный. В случае успешного выведения в заданную точку телескоп подарит исследователям такие возможности исследования Вселенной, о которых ученые еще недавно могли только мечтать.

Начнём с простого вопроса – а зачем человечеству нужен рентгеновский телескоп, причём именно такой, как «Спектр-РГ»? Ведь большинство из читателей встречались с рентгеном только на регулярных походах за флюорографией лёгких. Немногие знающие специфику современных исследований космоса даже вспомнят, что ещё в 1999 году на геоцентрическую орбиту был запущен рентгеновский телескоп «Чандра», который работает там и поныне.

Всё дело в том, что рентгеновский диапазон очень интересен именно из-за того же эффекта, из-за которого врачи регулярно отправляют вас на флюорографию. Рентгеновское излучение – очень коротковолновое и может буквально «протискиваться» между атомами, проникая даже через достаточно плотную материю – ваше тело. Подобный эффект присутствует и в дальнем космосе. Там, где видимый свет или даже ультрафиолет блокируется громадными облаками межзвёздной пыли и газа, рентгеновские лучи свободно проходят, донося до нас информацию о самых далёких галактиках.

Отсюда, кстати, проистекает и принципиальная разница между «ветераном» рентгеновского фронта «Чандрой» и российским «Спектром-РГ»: новый аппарат работает в самом жёстком рентгене (с энергией до 30 кэВ), в то время как «Чандра» и более новый европейский аппарат XMM-Newton работают с мягкими рентгеновскими лучами, имеющими энергию до 10 кэВ. Такой рабочий диапазон позволит «Спектру-РГ» заглянуть туда, куда «Чандра» и XMM-Newton просто «не достают»: чем жёстче рентген – тем более затенённые пылью и газом объекты может зарегистрировать телескоп.

Кстати, работа в таком жёстком рентгене задаёт и ещё одно требование – в отличие от американского и европейского телескопов, «Спектр-РГ» должен разместиться в уникальном месте гравитационной системы «Земля – Солнце», а именно в точке Лагранжа L2. Точки Лагранжа – это точки естественного гравитационного равновесия, в которых притяжение Земли и Солнца особым способом уравновешивается, после чего попавший в эту область предмет сохраняет своё положение относительно Земли и Солнца.

Точка L2 расположена «за» нашей Землёй, дальше от Солнца, и её существование не совсем очевидно – ведь по обычной логике в этом случае и Земля и Солнце «тянут» аппарат в одну сторону. Однако на деле ситуация сложнее – по законам небесной механики, располагаясь чуть дальше от Солнца на гелиоцентрической орбите, любое тело должно было бы обращаться чуть медленнее Земли (именно поэтому, например, год на Марсе составляет 687 дней, а на Меркурии – всего 88 дней). Однако Земля не даёт телу в точке L2 замедлиться – и увлекает его за собой по орбите, обеспечивая всё тот же период обращения вокруг Солнца за 365 дней.

Расположенная почти в 1,5 млн километров от Земли (в пять раз удалённее, чем наша Луна), точка Лагранжа L2 очень удобна для космических телескопов – в ней угловые размеры Солнца и Земли почти совпадают, и наша планета организует там постоянную тень, которая блокирует любое излучение, в том числе и самый жёсткий рентген. Поэтому более удобного места для нового телескопа просто не было. В точке L2 для него самой природой было создано «самое тёмное небо» в окрестностях Земли, на котором нет самого яркого рентгеновского объекта на земном небе – нашего собственного Солнца.

До самого начала времён – через косое падение

Жёсткий рентген, который излучают все звёзды, интересен сам по себе – поскольку позволяет увидеть те из них, которые в других диапазонах, например, в видимом свете, закрыты от нас теми же облаками межзвёздной пыли и газа. Однако основная «небесная охота», которую проведёт «Спектр-РГ», касается совсем других объектов – чёрных дыр, активных ядер молодых галактик и квазаров, удалённых квазизвёздных объектов. Все эти загадочные небесные артефакты можно увидеть во всей красе только в рентгеновском свете – либо из-за их удалённости, что верно для квазаров или ядер активных галактик, либо же из-за того, что они практически не излучают в видимом диапазоне, как это делают чёрные дыры.

По сути дела, от таких объектов до нас доходит самый коротковолновый, жёсткий рентген – только он может «убежать» от чёрной дыры за счёт нескольких эффектов от падающей на неё массы, либо же только он может «пробиться» через миллионы и миллиарды световых лет от квазаров и ядер активных галактик, «просветив насквозь», как на флюорограмме, это безумное расстояние.

Однако такой рентген очень трудно использовать в телескопе – через обычные линзы или зеркала такое сверхжёсткое излучение тоже пройдёт насквозь, даже не заметив их на своём пути. Что же делать?

Для такого излучения была придумана очень оригинальная схема телескопа: вместо линз или параболических зеркал, которые используются в оптических или ультрафиолетовых телескопах, в «Спектре-РГ» была применена схема с косым падением рентгеновских лучей на систему плоских зеркал. Проще всего представить такую схему, как аналог детской игры в «жабки», когда плоский камешек надо запустить максимально параллельно водной глади, чтобы он не упал вниз, а несколько раз отскочил от водной поверхности. В случае рентгеновского телескопа «камушек» – это квант рентгеновского излучения, а «водная гладь» – плоское зеркало телескопа. Если квант летит очень близко к плоскости самого зеркала, то атомы на его пути оказываются практически непроходимым «частоколом», который в итоге отражает такой квант в точку фокуса телескопа.

Учитывая тот факт, что рентген «видит» за счёт своей малой длины волны даже отдельные атомы, требования к полировке поверхностей таких зеркал были просто запредельными – необходимо было выдерживать допуск в пределе единиц нанометров. Для сравнения, современные полупроводниковые технологии работают с процессами, минимум на порядок более грубыми.

Такая работа в России была проведена впервые, а столь тонкие допуски по поверхности зеркал получены впервые в мире.

Показательно, что на «Спектре-РГ» стоят два рентгеновских телескопа – российский ART-XC, созданный Институтом космических исследований РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ, и немецкий eROSITA, изготовленный немецким институтом Макса Планка. Для немецкого телескопа такой полировки зеркал достичь не удалось – в итоге было решено использовать его для более мягкого, длинноволнового рентгена, с энергиями 0,3-10 кэВ. А вот российский ART-XC будет работать в диапазоне, где до него никто не видел нашу Вселенную – за счёт качества исполнения телескопа ему будут доступны энергии от 6 до 30 кэВ.

Впрочем, в таком «разделении труда» есть своя польза – немецкий телескоп более «широкоугольный», его поле зрения составляет 1°, а угловое разрешение – 15″ дуги. А вот его российский собрат смотрит на более узкий участок, всего в 0,3°, с меньшим угловым разрешением – лишь 45″ дуги, его картинка более «зернистая» из-за трудностей в работе с жёстким рентгеном. А вот вместе оба телескопа позволят создать картину рентгеновского неба, которая была до этого недоступна старым рентгеновским телескопам.

В добрый путь!

До точки Лагранжа L2 телескопу «Спектр-РГ» предстоит долгий путь – туда он прибудет только через 100 дней. После этого всей команде исследователей предстоит ещё один момент волнений – аппарат должен снова включить свои двигатели и «зависнуть» в точке Лагранжа. После этого должны открыться защитные крышки обоих телескопов, которые предохраняют их от любых воздействий даже сейчас, когда телескопы летят в открытом космосе. И сразу за этим моментом стартует напряжённая работа телескопа – равновесие в точке L2 неустойчивое, и аппарату надо будет постоянно тратить драгоценное топливо для того, чтобы его сохранять.

Номинальный срок работы «Спектра-РГ» должен составить около 7,5 лет.

За первые пять лет телескопы «Спектра-РГ» должны сделать восемь полных обзоров всего неба и построить на их основе восемь последовательных карт всего неба в рентгеновских лучах. Это позволит найти на них изменяющиеся объекты, которые как раз и будут самыми интересными для дальнейшего изучения – ведь нас интересуют именно изменения в нашей Вселенной. После этого на протяжении последних двух лет работы «Спектр-РГ» должен пронаблюдать всё то, что он сам найдёт на общих картах – в такое исследование должен попасть точечный обзор отдельных активных галактик и наиболее интересных чёрных дыр. Так что ждите вскорости настоящих снимков окрестностей чёрных дыр, сделанных с помощью телескопов, а не компьютерным моделированием.

Ну а нашу страну поздравим с успешным возвращением на самый передний край исследований самого дальнего космоса!