Телескоп СРГ/ еРОЗИТА открыл рентгеновское излучение самой яркой «коровы» на небе

AT2020mrf мог бы так и остаться одним из многих сотен заурядных оптических транзиентов, которые регулярно обнаруживает система оповещения о метеоритной опасности ATLAS (США). Однако в этом же месте и примерно в то же время телескоп еРОЗИТА орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» открыл необычный новый рентгеновский источник, получивший название SRGe J154754.2+443907. После этого стало ясно, что ученые обнаружили уникальный космический объект. Вероятно, мы стали свидетелями рождения нового магнитара — нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем (~1014 Гаусс) или черной дыры в далекой галактике. Но при чём же здесь «корова»?

В ходе второго обзора всего неба в июле 2020 г. телескоп еРОЗИТА на борту российской орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» открыл новый источник в месте, откуда до сих пор не детектировалось рентгеновское излучение. Анализ баз данных оптических транзиентов (транзиенты — объекты, неожиданно возникающие на небе на «пустом» месте) показал, что примерно за сорок дней до этого в этом же месте американские наземные установки ZTF (Zwicky Transient Facility) и ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) зарегистрировали на первый взгляд самый обыкновенный оптический транзиент, который получил название AT2020mrf. Первоначально AT2020mrf был классифицирован как ординарная сверхновая-коллапсар — так называемая сверхновая II типа, образующаяся при коллапсе массивной звезды в конце ее жизни. Но открытие телескопом СРГ/еРОЗИТА рентгеновского излучения и форма оптической кривой блеска источника принципиально изменили это представление. Стало ясно, что астрофизики столкнулись с интереснейшим объектом.

Существует класс оптических транзиентов, ассоциированных со взрывами сверхновых, которые характеризуются «быстрыми» кривыми блеска и голубым избытком в континууме — так называемые FBOT (Fast Optical Blue Transient). Изучать их сложно, потому что их блеск быстро падает. Но есть среди них наиболее загадочный и крайне немногочисленный подкласс, так называемые объекты типа AT2018cow. Названия оптических транзиентов, детектируемых установкой ATLAS (отсюда буквы «AT» в названии), даются в соответствии с годом детектирования (в данном случае 2018), за которым следует случайная комбинация из нескольких букв, генерируемая компьютером. В случае события АТ2018cow, эти буквы сложились в английское слово cow («корова»), что и дало такое необычное название этому классу — объекты типа «корова».

Вспышки «коров» характеризуются рекордной светимостью, которая в пике может достигать 1043 эрг/с, что примерно в 1000 раз ярче обычных сверхновых-коллапсаров. Такая светимость не может быть объяснена распадом радиоактивного никеля-56 и требует альтернативных источников энергии.

До открытия SRGe J154754.2+443907 было известно всего лишь четыре таких объекта, источник СРГ/еРОЗИТА стал пятым.

«SRGe J154754.2+443907 был открыт командой телескопа СРГ/еРОЗИТА в ИКИ РАН в ходе поиска событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами, очень скоро стало понятно, что мы имеем дело не с событием приливного разрушения», — говорит один из участников этого исследования, заведующий лабораторией экспериментальной астрофизики ИКИ РАН, профессор РАН Сергей Сазонов.

«Широкая международная кампания по исследованию нового источника на многих длинах волн: от радиодиапазона до рентгеновского, в которой активное участие приняли ученые-астрофизики ИКИ РАН, подтвердила, что SRGe J154754.2+443907 является пятым объектом типа «корова». В многоволновых наблюдениях SRGe J154754.2+443907 участвовали 10-метроый оптический телескоп Кека на Гавайских островах, крупнейшие радиотелескопы VLA (США) и GMRT (Индия), космические рентгеновские обсерватории Chandra и Swift (NASA) и XMM-Newton (ESA). Программу координировала аспирантка из Калифорнийского технологического института (США) Юйхань Яо (Yuhan Yao)», — говорит научный руководитель обсерватории СРГ академик Рашид Сюняев.

Рентгеновские изображения участка неба размером 3х3 угл.мин. вокруг положения AT2020mrf /SRGe J154754.2+443907, полученные телескопом СРГ/еРОЗИТА в ходе четырех последовательных обзоров неба в 2020-2021 гг. Источник: М. Гильфанов и П. Медведев

«Телескоп СРГ/еРОЗИТА наблюдал этот объект вскоре после пика кривой блеска. Эти наблюдения показали, что AT2020mrf /SRGe J154754.2+443907 является самой яркой из известных «коров», со светимостью более ~2×1043 эрг/с. Объяснить такую светимость могла бы молодая быстро вращающаяся (с периодом порядка 10 миллисекунд) нейтронная звезда со сверхсильным магнитным полем (порядка 1014 Гаусс) – так называемый магнитар, или только что рожденная черная дыра, аккрецирующая вещество разорвавшейся звезды-прародителя в сверхкритическом режиме. В любом случае не вызывает сомнений, что мы стали свидетелями рождения релятивистского компактного объекта в результате взрыва массивной звезды», — говорит главный научный сотрудник ИКИ РАН, член-корреспондент РАН Марат Гильфанов.

Статья об этом открытии отправлена в международный астрофизический журнал The Astrophysical Journal и выложена на сайте препринтов arXiv.org.

Художественная иллюстрация двух наиболее вероятных моделей компактного объекта в сверхновых типа «коровы»: черная дыра, аккрецирующая вещество в сверхкритическом режиме с образованием релятивистских струй (слева) и быстро вращающаяся нейтронная звезда со сверхсильным магнитным полем (справа). Источники: Bill Paxton, NRAO/AUI/NSF (левый рисунок); Shanghai Astronomical Observatory, China (правый рисунок); Yuhan Yao (Caltech).  Рисунок заимствован с сайта HEASARC Picture of the Week

AT2020mrf /SRGe J154754.2+443907 уже потух, и многие вопросы остались без ответа. Чтобы прояснить природу таких источников и понять физические механизмы, определяющие их поведение, требуется своевременно находить и детально исследовать новые объекты этого класса. Важную роль в этой работе играет продолжающийся обзор всего неба телескопом еРОЗИТА на борту обсерватории СРГ. Группа по исследованию внегалактических транзиентов по данным телескопа СРГ/еРОЗИТА в ИКИ РАН, в которую входят член-корреспондент РАН Марат Гильфанов, профессор РАН Сергей Сазонов, академик Рашид Сюняев, молодые кандидаты наук Павел Медведев и Георгий Хорунжев, продолжает поиск новых «коров» на непрерывно меняющемся рентгеновском небе.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и еРОЗИТА (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.

  • Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.
  • Научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия): профессор РАН Александр Лутовинов.
  • Научный руководитель по телескопу eROSITA/еРОЗИТА (Германия): доктор Андреа Мерлони.

Оригинал публикации на сайте пресс-службы ИКИ РАН

Результаты СРГ на конференции памяти Д.А. Варшаловича в ФТИ им. А.Ф. Иоффе

Доклады про результаты обсерватории СРГ на конференции «Физика и астрофизика — от фундаментальных констант до космологии», посвященная  памяти Дмитрия Александровича Варшаловича(14.08.1934 — 21.04.2020) в ФТИ им. А.Ф. Иоффе (27 — 28 сентября 2021 г., Санкт-Петербург).

Р.А. Сюняев. Новые результаты и планы Орбитальной Обсерватории СРГ: от звёзд в рентгене до квазаров, скоплений галактик и космологии
М.Р. Гильфанов. Результаты телескопа СРГ/еРОЗИТА: карты неба, далекие квазары и внегалактические транзиенты
А.А. Лутовинов. Обзор результатов телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту Спектр-РГ
Е.М. Чуразов, И.И. Хабибуллин, А.М. Быков, Н.Н. Чугай, Р.А. Сюняев, И.И. Зинченко. Остаток вспышки сверхновой в горячем газе гало нашей Галактики
С.Ю. Сазонов. Первые события приливного разрушения, открытые в ходе обзора всего неба обсерватории СРГ
С.А. Гребенев, Р.А. Сюняев. Понижение яркости космического рентгеновского и мягкого гамма-фона в направлении на скопления галактик

Александр Лутовинов: «Космическая сфера — в принципе международная»

ПОРТАЛ «Научная Россия»: 20 апреля на общем собрании членов Российской академии наук поднимался вопрос о международном сотрудничестве. О совместных исследованиях в сфере космоса рассказал заместитель директора Института космических исследований РАН, председатель координационного совета профессоров РАН, профессор РАН Александр Лутовинов.

«Космическая сфера — в принципе международная, поэтому здесь сотрудничество было, развивалось и продолжает развиваться. Тем более последние эксперименты, которые и делаются в космосе, и сейчас которые проходят, в том числе обсерватория «Спектр-РГ», будущие планируемые миссии, становятся все более дорогостоящими, более сложными. И практически ни одна страна в мире не может себе позволить в одиночку сделать крупный проект такого уровня. Поэтому что Россия, что Соединенные Штаты, что Европа, как правило, в тех или иных пропорциях сотрудничают», — сказал Александр Анатольевич.

Источник: ПОРТАЛ «Научная Россия»

Академик А.М. Черепащук о проекте «Спектр-РГ»

20 апреля 2021 г., 17:20. Сегодня в Москве проходит Общее собрание Российской академии наук, оно посвящено 60-летию первого полета человека в космос и другим актуальным темам. Академик, заслуженный профессор МГУ, научный руководитель Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ) Анатолий Черепащук рассказал «Научной России» об уникальности проекта «Спектр-РГ» для мировой астрономии, а также прокомментировал повестку Общего собрания.

Источник: ПОРТАЛ «Научная Россия»

Александр Сергеев о баллистико-навигационном обеспечении «Спектр-РГ».

Александр Сергеев о научных достижениях

ПОРТАЛ «НАУЧНАЯ РОССИЯ»

Сегодня, на общем собрании РАН президент РАН академик Александр Сергеев рассказал о важных научных достижениях, полученных российскими учеными в 2020 году. В частности, о баллистико-навигационном обеспечении управления полетом космического аппарата «Спектр-РГ».

«Первый результат по обеспечению запуска и обеспечению на орбите космического аппарата «Спектр-РГ». Успех «Спектра-РГ», который выведен в область точки Лангранжа за полтора миллиона километров от Земли, — это очень большое достижение наших математиков, потому что рассчитать эту траекторию, рассчитать точки корректировки этой траектории было очень важным делом», — сказал спикер.

Из доклада Александра Сергеева

источник: ПОРТАЛ «НАУЧНАЯ РОССИЯ»

«Аппарат чувствует себя превосходно»: главный конструктор проекта «Спектр-РГ» — о работе космической обсерватории


— Расскажите о проекте «Спектр-РГ». В чём его уникальность?

— Космический комплекс «Спектр-РГ» с астрофизической обсерваторией создан по заказу государственной корпорации «Роскосмос» и предназначен для наблюдения астрофизических объектов в рентгеновском диапазоне электромагнитного спектра. Для этих целей он оснащён двумя уникальными рентгеновскими телескопами, а именно: телескопом eROSITA разработки консорциума во главе с Институтом внеземной физики имени Макса Планка (Германия) и рентгеновским телескопом ART-XC совместной разработки ИКИ РАН и Федерального ядерного центра ВНИИЭФ (Саров). Эти оба телескопа размещаются на платформе «Навигатор». Всё вместе образует космический аппарат.

Головным разработчиком космического комплекса и космического аппарата выступает НПО Лавочкина, головной научной организацией является ИКИ РАН. По соглашению между госкорпорацией «Роскосмос» и Немецким космическим агентством происходит деление научных данных, полученных с телескопа eROSITA.

Если говорить про телескопы, то они и похожи, и разные. У них похожий принцип работы. Каждый телескоп представляет собой, по сути, семь маленьких телескопов. Оба телескопа оснащены рентгеновскими зеркалами косого падения, так называемой вольтеровской оптикой, и имеют по семь независимых детекторов. Но они работают в несколько отличном диапазоне. Если телескоп eROSITA работает в более мягком рентгеновском диапазоне, то телескоп ART-XC — в более жёстком. Тем самым они логично дополняют друг друга, обеспечивая более ценные научные результаты.

Космический аппарат запущен 13 июля 2019 года ракетой-носителем «Протон» и разгонным блоком ДМ, благополучно выведен на отлётную траекторию. Отделился от разгонного блока на ней, и практически сразу, через пару минут, поймали его сигнал и приступили к лётным испытаниям.

На этапе перелёта, который продлился до октября, мы проводили калибровки научной аппаратуры, тонкую настройку всего космического аппарата, служебных систем, коррекции траектории перелёта. Надо сказать, что коррекций понадобилось меньше, чем планировалось, так как выведение было достаточно точным.

— В чём особенность наблюдения и исследования космоса в рентгеновском излучении? Какие особенные данные можно получить?

— В рентгеновском диапазоне значительно лучше видны объекты, которые хорошо излучают в нём. Это чёрные дыры, ядра активных галактик, сверхмассивные чёрные дыры, звёзды с активной короной. Да, они видны и с других телескопов. Но рентгеновский диапазон значительно дополняет и расширяет наши знания.

Телескопы и космический аппарат в целом предназначены для работы в двух режимах. Первый режим — это обзор всего неба с высокой чувствительностью в угловом разрешении с целью построения сверхчёткой, сверхподробной карты звёздного неба. Никогда в мире с такой чувствительностью этого не делалось.

Второй — наблюдение в режиме трёхосной ориентации уже выбранных источников. Вот на первом этапе интересные области выявили, на втором этапе их активно пронаблюдали, поняли, что это за источники, какова их природа, каковы характеристики.

На данный момент завершено два полных обзора, построена лучшая на данный момент карта рентгеновских источников. Найдено более 1 млн неизвестных ранее источников как телескопом eROSITA, так и телескопом ART-XC. Всего будет сделано восемь сканов звёздного неба, карта будет значительно расширена, углублена и уточнена. И этой картой учёные будут пользоваться как минимум несколько десятилетий.

— Почему телескоп был выведен не на околоземную орбиту, а в так называемую точку Лагранжа? Что это за точка?

— Рабочей орбитой космического аппарата является окрестность точки Лагранжа L₂ системы «Солнце — Земля». Действительно, на ранних этапах проекта рассматривалось много орбит, но в результате на этапе эскизного проекта мы остановились именно на точке Лагранжа L₂. Это точка, удалённая на расстояние 1,5 млн км от Земли, и она очень подходит как раз для проведения таких наблюдений. Там нет резких скачков «Солнце — тень», далеко от радиационных поясов Земли. Есть свои особенности, но условия значительно мягче.

Кроме того, взаимное расположение космического аппарата, Земли и Солнца позволяют нам, не прерывая наблюдений, передавать научную информацию, не переориентируя аппарат. То есть у нас антенны всегда смотрят в сторону Земли. Расположение этих трёх объектов друг относительно друга меняется, но незначительно. Это и позволяет сделать восемь полных сканов за четыре года.

— А почему нужно совершить несколько оборотов, чтобы сделать полное сканирование? Почему одного оборота недостаточно?

— Мы накапливаем чувствительность. Сделав несколько сканов через какие-то промежутки времени, мы можем видеть и изменения: объекты погасли, объекты появились и так далее. Кроме того, это время накопления. Чем дольше вы смотрите в одну точку, тем лучше различаете детали. А мы смотрим вокруг себя на 360°.

— Были внештатные ситуации во время работы «Спектра-РГ»?

— Слава Богу, всё в штатном режиме. Космический аппарат чувствует себя превосходно. Да, у нас на борту очень сложные уникальные телескопы. Они требуют регулярной тонкой подстройки. Но это совершенно штатный режим, это предусмотрено эксплуатационной документацией. На наш взгляд, лучше работы и пожелать нельзя аппарату.

— «Спектр-РГ» продолжает линейку «Спектров». Как он дополняет, расширяет её возможности?

— Действительно, это не первый аппарат. Его предшественник — космический аппарат «Спектр-Р» (или «Радиоастрон») — закончил своё активное существование в 2019 году за несколько месяцев до запуска «Спектра-РГ». «Спектр-Р» — уникальный инструмент для астрофизиков. Это десятиметровый сложнейший радиотелескоп, построенный здесь, в НПО Лавочкина. И уникален он тем, что это, по сути, огромный интерферометр.

Это фактически стереозрение, только один глаз находится на Земле, а второй — в космосе на расстоянии до 370 тыс. км. Наблюдения одного объекта с такой базой позволяет получить его чёткие характеристики. Планировалось, что «Спектр-Р» отработает три года, а он отработал больше семи лет. Дал очень хорошие научные результаты, которые полностью до сих пор не обработаны. Они сейчас обрабатываются, это займёт ещё какое-то время. «Спектр-Р» — рекордсмен книги рекордов Гиннесса. Это самый большой космический радиотелескоп, самое высокоугловое разрешение.

Ссылка на оригинал https://ru.rt.com/i5k9

 

Телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» повторно осмотрел все небо

15 декабря 2020 года, спустя год после начала сканирования неба, телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» завершил свой второй обзор всего неба.

Карта всего неба, полученная по результатам двух обзоров телескопом ART-XC им. М. Н. Павлинского, обсерватория «Спектр-РГ», декабрь 2020 г.
Карта всего неба, полученная по результатам двух обзоров телескопом ART-XC им. М. Н. Павлинского, обсерватория «Спектр-РГ», декабрь 2020 г.

Уникальное сочетание большого поля зрения, высокого углового разрешения и достаточно жесткого диапазона энергий позволяет телескопу ART-XC получать четкие изображения любых областей на небе, включая центральную зону нашей Галактики. На рисунке показана карта всего неба (в галактических координатах) в диапазоне энергий 4-12 кэВ, построенная по совокупности данных первого и второго обзоров. Как и ожидалось, полное количество рентгеновских источников на суммарной карте возросло почти в два раза, примерно до 1000.

Каталоги в жестких рентгеновских лучах, подобные тому, что получил телескоп ART-XC за год работы, предыдущими инструментами создавались десятилетиями. Среди зарегистрированных телескопом ART-XC источников обнаружено нескольких десятков ранее неизвестных объектов в Галактике и за ее пределами, в том числе сверхмассивные черные дыры, окруженные толщей холодного газа и невидимые в мягких рентгеновских лучах. Часть из зарегистрированных источников проявляет сильную переменность, о чем говорит сравнение карт первого и второго обзоров.

Наблюдения неба с помощью телескопа ART-XC продолжаются в штатном режиме, и в следующие 3 года обзор всего неба будет повторен еще 6 раз, что позволит обнаружить на небе еще несколько тысяч рентгеновских источников.

Телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского создан в России, а «Спектр-РГ» — первая отечественная обсерватория, работающая в окрестности точки Лагранжа L2, на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли.