Рубрика: Наука

1 марта 2023 г. исполняется 80 лет академику Рашиду Алиевичу Сюняеву, одному из лидеров мировой астрофизики, с чьим именем связан ряд фундаментальных результатов, вошедших в учебники и университетские курсы по теоретической астрофизике и физической космологии во всем мире. Среди них — тепловой и кинематический эффекты Сюняева-Зельдовича, «акустические пики» в спектре мощности угловых флуктуаций реликтового излучения и «барионные акустические осцилляции», формула Сюняева–Титарчука комптонизационного спектра, стандартная теория дисковой аккреции Шакуры–Сюняева.

Теоретические предсказания, сделанные Я. Б. Зельдовичем и Р. А. Сюняевым в 70–80-х годах прошлого века, заложили основы современной наблюдательной космологии реликтового излучения и способствовали ее превращению в точную науку. Для поиска скоплений галактик при помощи эффекта Сюняева-Зельдовича и измерения спектра мощности угловых флуктуаций яркости микроволнового космического фона с целью поиска «акустических пиков» были запущены космологические спутники WMAP (NASA) и Planck (ESA), построены уникальные субмиллиметровые телескопы на Южном полюсе Земли и в высокогорной пустыне Атакама в Чили. Барионные акустические осцилляции детектируются в пространственном распределении галактик в широкоугольных — площадью тысячи квадратных градусов, обзорах неба в оптическом диапазоне, таких как Слоановский обзор неба.

В этом году исполняется 50 лет статье Н. И. Шакуры и Р. А. Сюняева «Черные дыры в двойных системах. Наблюдательные проявления» — самой цитируемой работе мировой теоретической астрофизики, набравшей к настоящему времени 11 200 ссылок. Теория аккреционных дисков Шакуры–Сюняева стала общепринятой при описании переноса вещества и энерговыделения в аккреционных дисках тесных двойных систем, включающих черные дыры или нейтронные звезды, при аккреции на сверхмассивные черные дыры и в протопланетных дисках.

Аккрецирующие нейтронные звезды и черные дыры в двойных звездных системах наблюдаются как мощные рентгеновские источники. Основным механизмом формирования их рентгеновского излучения является комптонизация низкочастотных фотонов при их многократных томсоновских рассеяниях на высокотемпературных электронах. Формула Сюняева–Титарчука (в соавторстве с Л. Г. Титарчуком) впервые позволила описать спектры, формирующиеся при комптонизации излучения в облаках горячей плазмы.

С именем Р. А. Сюняева связано становление рентгеновской астрономии в стране и успех советских и российских международных орбитальных обсерваторий астрофизики высоких энергий – «Гранат» и «Рентген» на модуле КВАНТ комплекса космической станции МИР. Он является научным руководителем с российской стороны ныне действующих международной орбитальной обсерватории гамма-лучей «Интеграл» и рентгеновской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» (СРГ). Он создал и много лет руководил отделом астрофизики высоких энергий ИКИ РАН, который был ведущим по всем успешным советским и российским проектам в области рентгеновской астрономии. Ныне он является его научным руководителем.

13 июля 2019 г. ракетой-носителем «Протон» с космодрома Байконур была запущена орбитальная рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» (СРГ), научным руководителем которой с российской стороны является Р. А. Сюняев. Проект СРГ имеет долгую и турбулентную историю. В своей первоначальной версии проект международной орбитальной рентгеновской обсерватории был утвержден в 1987 г. В нем участвовали Дания, Великобритания, Италия, Германия, НАСА (США), Швейцария, Финляндия, Израиль. Работы координировал отдел астрофизики высоких энергий ИКИ АН СССР. К сожалению, из-за изменений в стране, работы над космическим аппаратом и приборами в середине 1990-х годов сильно замедллились, после чего проект был закрыт. Благодаря научному авторитету бессменного научного руководителя СРГ Р. А. Сюняева и поддержке ведущих российских физиков, в 2007 г. проект был возрожден с обновленным составом научной аппаратуры и с новыми научными задачами, которые учитывали изменения, произошедшие в астрофизике за 20 лет с момента создания первоначальной концепции обсерватории.

Главным элементом научной программы обсерватории СРГ является обзор всего неба продолжительностью 4 года, в ходе которого предполагается обнаружить все массивные скопления галактик в наблюдаемой части Вселенной. Это позволит измерить параметры  Вселенной с высокой точностью. Обсерватория с двумя рентгеновскими телескопами российским АRТ-ХС им.М.Павлинского, чувствительным к рентгеновским лучам в диапазоне от 4 до 30 кэВ и немецким eROSITA (диапазон чувствительности от 200 эВ до 8 кэВ) была выведена на орбиту вокруг точки Лагранжа L₂ системы Солнце–Земля, находящейся на расстоянии в полтора миллиона км от Земли. За создание обсерватории и работу с ней на орбите отвечало и отвечает НПО Лавочкина. Оба телескопа оснащены рентгеновскими зеркалами с оптикой косого падения. На сегодняшний день, после более чем двух лет сканирования неба, телескоп СРГ/eROSITA построил лучшую в мире карту всего неба в рентгеновских лучах; обнаружил на всем небе более 2 миллионов активных ядер галактик и квазаров (это аккрецирующие сверхмассивные черные дыры массой от миллиона до миллиардов масс Солнца), полмиллиона звезд с активными коронами и около 50 тысяч скоплений галактик. Команды ученых-астрофизиков в России и Германии работают с этими данными, ими уже сделано немало интересных открытий. Телескоп АRТ-ХС им. М. Н. Павлинского сейчас ведет сканирование плоскости нашей Галактики в рентгеновских лучах.

Рашид Алиевич родился в Ташкенте и в 1966 году окончил с отличием Московский физико-технический институт. В 1968 г. он защитил кандидатскую, а в 1973 г. — докторскую диссертации. В 1984 г. был избран членом-корреспондентом Академии Наук СССР, а в 1992 г. — действительным членом РАН. Он иностранный член Национальных академии наук США, Индии, Германии «Леопольдина». Лондонского Королевского общества, Королевской aкадемии наук и искусств Нидерландов и Европейской Академии (Academia Europaea), почетный член Академии наук Татарстана  и ряда других академий, иностранный член Американских Астрономического, Физического и Философского Обществ, Королевского Астрономического Общества Великобритании.

Р. А. Сюняев — дважды лауреат Государственных Премий России, Премии РАН имени Александра Фридмана, Золотых медалей РАН имени Зельдовича и Академии Наук Татарстана; Премии Грубера по космологии, премий Крафурда по Астрономии и медали им. Клейна Королевской Академии Наук Швеции; премий Киото (Япония) по астрономии, Хайнемана и Бруно Росси Американского Астрономического Общества, Короля Фейсала по Физике, медалей им. Карла Шварцшильда Германского Астрономического Общества, имени Дирака Международного Центра Теорфизики в Триесте, имени Бенджамина Франклина по физике, Золотой и Эддингтоновской медалей Королевского Астрономического Общества Великобритании, Золотых Медалей имени Макса Планка — высшей награды Физического Общества Германии в области теоретической физики, имени Катерины Брюс Тихоокеанского Астрономического Общества и имени сэра Месси КОСПАР и Лондонского Королевского Общества. В 2014 году он избран Эйнштейновским профессором Академии Наук Китая. В честь Р. А. Сюняева назван астероид 11759 Sunyaev. В 2011 году Сюняеву было присвоено почетное звание «Россиянин года».

Согласно NASA ADS на статьи Р.А. Сюняева сделано около 113 800 ссылок, индекс Хирша равен 129. В 2017 г. он вошел в список двадцати двух наиболее цитируемых исследователей, ежегодно составляемый компанией Clarivate Analytics (ранее Thomson Reuters).

Рашид Алиевич — главный научный сотрудник ИКИ РАН, директор-эмеритус Института астрофизики Общества им. Макса Планка, выдающийся приглашенный профессор Института высших исследований в Принстоне, а также почетный профессор Казанского федерального университета и Университета Людвига-Максимиллиана в Мюнхене, почетный член Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН.

Коллеги, друзья и ученики поздравляют юбиляра с восьмидесятилетием и желают крепкого здоровья и продолжения увлекательного путешествия в мире астрофизики и космологии!

Российский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» начал наблюдения наиболее интересных областей неба. В связи с переводом второго телескопа обсерватории — германского eROSITA в «безопасный» режим, текущая программа наблюдений обсерватории «Спектр-РГ» претерпела некоторые изменения — запланированные на постобзорный период наблюдения самых интересных источников и областей неба было решено начать прямо сейчас. Скорректированная программа наблюдений позволит максимизировать научный выход российского телескопа ART-XC.

Одна из областей неба, наиболее богатых рентгеновскими источниками, — плоскость нашей Галактики Млечный Путь вблизи её Центра, в котором находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. Во второй половине марта складываются наиболее благоприятные условия для наблюдений этого небесного региона, куда и были переориентированы «глаза» телескопа ART-XC.

Уже первые наблюдения телескопа ART-XC этой области позволили получить интереснейшие результаты по морфологии остатка вспышки сверхновой RX J1713.7-3946. Этот объект был впервые обнаружен орбитальной рентгеновской обсерваторией ROSAT (Германия/США/Великобритания, 1990–1999 гг.). На изображении, полученной этой обсерваторией, объект представлял собой протяженный источник мягкого рентгеновского излучения с максимальным размером около 70 угловых минут (для сравнения — видимый с Земли диаметр Луны составляет около 30 угловых минут). Расстояние до него оценивается в 1 килопарсек или примерно 3,3 тысячи световых лет.

Внимание астрофизиков он привлек позже, после регистрации с помощью наземной установки HESS. Тогда была высказана гипотеза о том, что остатки оболочек сверхновых звезд, и в том числе оболочка RX J1713.7-3946, являются местом ускорения элементарных частиц (протонов и электронов) до сверхвысоких энергий, то есть одним из источников космических лучей.

В пользу этого предположения говорили исследования спектра излучаемых объектом фотонов, проведенные по данным обсерватории Suzaku (Япония, 2005–2015 гг.). Эти измерения показали, что ускорение частиц на фронте ударной волны настолько эффективно, что почти достигается теоретический предел (так называемый предел Бома). Однако не очень высокое угловое разрешение телескопа Suzaku оставило вопросы о природе частиц, генерирующих излучение. Несмотря на то, что протонная компонента лучше описывает фотонный спектр на сверхвысоких энергиях, в то же время остаются вопросы объяснения отсутствия тепловой компоненты в рентгеновском излучении, которая должна была появиться, если бы его источником были протоны.

Телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского сочетает хорошую чувствительность детекторов и достаточно широкое поле зрения. Благодаря этому он может детально «рассмотреть» достаточно крупные небесные объекты. Его наблюдения позволили впервые изучить морфологию объекта RX J1713.7-3946 не только в его ярчайшей области, но и получить карту распределения интенсивности излучения по всему остатку сверхновой в диапазоне энергий вплоть до 15 кэВ с недостижимым ранее угловым разрешением и чувствительностью.

«Изображение остатка сверхновой, полученное телескопом ART-XC, не только даёт материал для дальнейшей работы, но и наглядно показывает возможности этого замечательного инструмента, — говорит научный руководитель телескопа СРГ/ART-XC, профессор РАН Александр Лутовинов (ИКИ РАН). — Существующие рентгеновские телескопы обычно имеют либо очень хорошую чувствительность и малое поле зрения, либо широкое поле зрения, но малую чувствительность и разрешающую способность. Поле зрения ART-XC — 0.3 квадратных градуса, что позволяет исследовать достаточно большой участок неба с равномерным однородным покрытием, что позволяет получать высококачественные изображения протяженных космических объектов. При этом характеристики его детекторов и зеркал помогают увидеть тонкие детали в этих изображениях».

Прямо сейчас идет интенсивная работа по детальному анализу проведенных наблюдений и теоретической интерпретации получаемых результатов. Ожидается, что это позволит наложить сильные ограничения на механизм генерации рентгеновского излучения в этом и похожих на него остатках сверхновых.

В настоящее время телескоп СРГ/ART-XC продолжает глубокие наблюдения плоскости Галактики, а значит, новые открытия и результаты не заставят себя ждать.

***

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.

Фоновый уровень сигнала (в отсутствии наблюдаемых источников) на детекторах телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» характеризуется высокой стабильностью. С момента запуска обсерватории его вариации не превысили нескольких процентов. Однако вчера, 28 октября 2021 года, после 19:00 мск детекторы телескопа зарегистрировали четырехкратный рост фона, который был вызван потоком солнечных космических лучей — протонов, ускоренных в серии солнечных вспышек, самых мощных в текущем солнечном цикле. За прошедшие сутки на Солнце зафиксировано более десяти вспышек, среди которых первая в этом солнечном цикле вспышка класса X.

Телескоп СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского обладает уникальными чувствительными детекторами, предназначенными для регистрации рентгеновского излучения, и заряженные частицы являются для него вредным фоном. Поэтому разработчики телескопа приложили много усилий для регистрации и последующей «выбраковки» таких событий, связанных с попаданием в детекторы заряженных частиц. Это позволило оперативно определить приход в точку L₂ «всплеска» солнечных космических лучей и подготовиться для работы космического аппарата в неблагоприятных условиях. Приобретенный опыт является исключительно важным, потому что в наступившем периоде максимума солнечной активности можно ожидать значительного числа таких вспышек. Возможность регистрации мощных солнечных вспышек и оперативного оповещения о них в будущем может сыграть ключевую роль в предотвращении чрезвычайных ситуаций в околоземном пространстве и на Земле, в первую очередь в арктическом регионе.

Телескоп СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского дает замечательный пример того, что российские ученые и инженеры могут создавать космические инструменты, которые позволяют решать не только фундаментальные задачи исследования Вселенной, но и сугубо практические задачи, такие как создание систем навигации космических аппаратов и прогнозов космической погоды.

***

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 (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. 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 (Германия): доктор Андреа Мерлони.

Скопления галактик — это динамические системы, которые непрерывно растут за счет аккреции больших и маленьких порций материи. Такой процесс должен приводить к сложной структуре в распределении темной материи внутри скоплений, а также к ударным волнам и «холодным фронтам» в горячем газе. Очень подробные рентгеновские изображения скопления галактика Кома получили телескопы обсерватории «Спектр-РГ», работающей вблизи точки L₂ уже более года. Благодаря им удалось в деталях исследовать процесс слияния скоплений, невероятно бурный и длительный.

Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники (также известное как Кома) — особенное. Оно очень массивное — содержит тысячи галактик, и близкое — находится на расстоянии менее 100 Мпк. Это первый объект, в котором было установлено присутствие «темной материи» (скрытой массы). Это сделал астрофизик Фриц Цвикки в 1933 году. В 1950-х годах оно стало первым скоплением, в котором обнаружили диффузное радиогало.

В конце 1960-х годов возникла идея, что «темной материей» может быть горячий межгалактический газ. И действительно вскоре горячий газ в Коме был обнаружен первым рентгеновским спутником Uhuru (NASA). Более того, оказалось, что именно горячий газ составляет почти 80% всего нормального «барионного» вещества, в то время как звезды и галактики скопления Кома содержат не более 20% барионов скопления (барионы — семейство элементарных частиц, к которому относятся в том числе ядерные частицы протоны и нейтроны).

Но и горячего газа оказалось недостаточным для объяснения феномена «темной материи» — последней всё равно должно было быть гораздо больше. Полная масса барионов в горячем газе и в звездах скопления галактик не превышает 15 % от полной массы скопления.

Рентгеновские наблюдения пока не решили полностью проблемы «темной материи», но существенно обогатили знания астрофизиков о том, что происходит в скоплениях галактик. Благодаря рентгеновской астрономии можно определять плотность, температуру и другие свойства горячего газа, заполняющего скопление, «видеть», как он распределен в пространстве. Наблюдения же за самим горячим газом стали важнейшим источником информации и о параметрах невидимого «темного» вещества. Именно оно определяет гравитационный потенциал скопления (если говорить проще, насколько сильно скопление «притягивает» к себе вещество) и то, как в нем распределен сам горячий газ.

Близость Комы делает ее привлекательной для исследований во всех энергетических диапазонах, хотя огромные угловые размеры скопления зачастую усложняют задачу: телескопы с большим полем зрения обычно не могут «увидеть» всех деталей скопления, а более «чувствительные» телескопы не способны оглядеть его целиком.

Рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» с телескопами eROSITA и ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту была специально разработана для решения таких задач. В режиме сканирования ей удалось построить полную карту всего скопления. На рентгеновском изображении, полученном телескопом СРГ/eROSITA в результате двух сеансов растровых наблюдений (рис. 1), виден участок неба размером ~10 Мпк (на расстоянии скопления), что как минимум в два раза больше вириального радиуса скопления (в этих пределах которого сосредоточена большая часть массы скопления).

Кроме множества источников (в основном, это далекие активные ядра галактик), выделяются два ярких диффузных пятна, которые соответствуют основному скоплению и группе галактик NGC 4839 (справа внизу от центра). Скопление и группа находятся в процессе слияния. На самом деле, NGC 4839 уже однажды прошла через ядро основного скопления насквозь и вот-вот снова начнет «падать» обратно на центр.

Численное моделирование позволяет предсказать некоторые явления, связанные с этим конкретным этапом слияния, которые можно наблюдать. Головная ударная волна, созданная группой NGC 4839 во время ее первого прохода (примерно миллиард лет назад), теперь должна располагаться на окраине скопления, а газ, вытесненный из ядра основного скопления, должен падать обратно, образуя «вторичную» ударную волну. Новые данные позволяют предположить, что структура длиной в несколько мегапарсек, наблюдаемая справа от ядра, представляет собой именно «вторичную» ударную волну. Рис. 2 показывает соответствие между численными гидродинамическими расчетами и наблюдениями телескопа СРГ/eROSITA.

Еще одно интересное следствие сценария слияния состоит в том, что радиогало, ограниченное вторичной ударной волной, фактически прошло через две ударные волны — первый раз через головную ударную волну, вызванную первым пролетом NGC 4839 через ядро Комы со скоростью порядка 3500 километров в секунду, и совсем недавно — через вторичную ударную волну. Этот процесс, сопровождающийся ускорением частиц и сжатием газа, способен замедлить быстрое «старение» релятивистских частиц в радиогало, теряющих энергию из за синхротронных потерь в магнитном поле на радиоизлучение и на обратное комптоновское рассеяние на фотонах реликтового излучения.

«Возможно, что и в других скоплениях, имеющих радиогало, работает подобный механизм, — говорит академик Евгений Чуразов, ведущий автор статьи. — А наша следующая задача — это исследовать самые внешние области скопления, где газ, падающий на Кому, тормозится на ударной волне и становится частью скопления».

Астрономам хорошо известно и замечательное изображение Комы в микроволновом диапазоне длин волн, полученное обсерваторией Planck (ESA, Рис. 3). Из-за эффекта Сюняева-Зельдовича яркость реликтового излучения понижена в направлении на скопление с горячим газом. Изображение Комы в микроволновых лучах очень похоже на рентгеновское, полученное телескопом СРГ/eROSITA (Рис. 1). Но рентгеновский поток скопления и амплитуда эффекта Сюняева-Зельдовича по-разному зависят от плотности и температуры газа. Это открывает возможность оценить температуру горячего газа по отношению яркостей в двух различных диапазонах длин волн.

Соотношение между изображениями, полученными телескопами СРГ/eROSITA и Planck, дает представление о карте температуры газа (рис. 4). Такие измерения температуры не требуют какой-либо спектральной информации в рентгеновском диапазоне. Это достаточно неожиданный, на первый взгляд, метод. Он использует только поверхностную «отрицательную» яркость скопления в микроволновых лучах и поверхностную яркость рентгеновского излучения в диапазоне 0.4–2 кэВ, где телескоп СРГ/eROSITA имеет высокую чувствительность, а фотоны имеют энергии значительно ниже измеряемой температуры. Также, чтобы получить карту распределения температуры, необходимо знать (или предположить) распределение плотности газа в скоплении.

Как и ожидалось в рамках обсуждаемого сценария слияния, ядро основного скопления горячее (температура близка к 100 миллионам градусов), в то время как менее массивная группа NGC 4839 способна удерживать часть своего более чем в 3 раза холодного газа. Это показано на рис. 4 как область синего цвета в правом нижнем углу от ядра.

«Первая статья по длительным наблюдениям скопления галактик Кома уже направлена в журнал и опубликована в виде астро-препринта, — говорит научный руководитель обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев. — Работа над данными этих наблюдений продолжается и обещает немало новых интересных результатов о физике скопления и поведении темного вещества в нем.

Скопление Кома — это самое глубокое поле, исследованное российским консорциумом обсерватории «Спектр-РГ» в ходе ее перелета с Земли в точку L₂. Глубина этого поля позволяет детально исследовать не только интереснейшее скопление Кома, но и искать в рентгеновских лучах проявления других астрономических объектов, входящих в окружающее его сверхскопление галактик Кома. А это сверхскопление содержит более 3000 галактик.

Ну и, конечно же, мы надеемся открыть на периферии этого поля (вне пределов яркого скопления на рис.1) квазары — аккрецирующие сверхмассивные черные дыры на больших красных смещениях, а также увидеть и нанести на карту неба немало далеких скоплений галактик, находящихся далеко за скоплением Кома на рекордных расстояниях».

***

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 (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. 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.

***

Tempestuous life beyond R_500: X-ray view on the Coma cluster with SRG/eROSITA. I. X-ray morphology, recent merger, and radio halo connection, by Churazov, E.; Khabibullin, I.; Lyskova, N.; Sunyaev, R.; Bykov, A. M.

Pairs of giant shock waves (N-waves) in merging galaxy clusters, by Zhang, Congyao; Churazov, Eugene; Zhuravleva, Irina

Close-up view of an ongoing merger between the NGC 4839 group and the Coma cluster — a post-merger scenario, by Lyskova, N.; Churazov, E.; Zhang, C.; Forman, W.; Jones, C.; Dolag, K.; Roediger, E.; Sheardown, A.

9 ноября 2020 г. телескоп СРГ/еРОЗИТА (SRG/eROSITA) на борту орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» зарегистрировал новый источник на небе, который привлек внимание российских астрофизиков мягкостью своего рентгеновского спектра. Наблюдения на крупнейшем в мире 10-метровом телескопе Кека (Гавайи, США), проведенные по предложению команды СРГ/еРОЗИТА, подтвердили, что зарегистрировано излучение аккреционного диска со светимостью в десять миллиардов раз превышающей светимость нашего Солнца во всех диапазонах спектра. Такие источники с временем жизни порядка полугода должны появляться при приливном разрушении звезды, пролетевшей слишком близко от сверхмассивной черной дыры.

К середине декабря 2020 г. телескопы рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» завершили второй обзор неба. Таким образом, за год, прошедший с начала сканирования в декабре 2019 г., все небо было «просмотрено» обсерваторией два раза. Сравнение двух карт неба, полученных телескопом еРОЗИТА, позволяет исследовать переменность источников рентгеновского излучения и, в частности, искать рентгеновские транзиенты — объекты, излучение от которых не детектировалось в первом обзоре, но которые стали яркими во втором (или наоборот). Такие источники, увеличившие за полгода свою яркость более, чем в 10 раз, телескоп СРГ/еРОЗИТА находит в среднем примерно раз в сутки.

Среди внегалактических транзиентов, детектируемых еРОЗИТой, особый интерес астрофизиков вызывают события, связанные с приливным разрушением звезд в гравитационном поле сверхмассивной черной дыры. Одно из таких событий и было обнаружено сотрудниками отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН 9 ноября 2020 г.

«Внегалактический рентгеновский транзиент SRGeJ213527.3−181634 привлек наше внимание мягкостью своего спектра, который имел температуру всего 70 электрон-вольт (эВ), и тем фактом, что он был расположен в ничем не примечательной, сравнительно небольшой галактике, в которой ранее не регистрировалась активность ядра — сверхмассивной черной дыры в ее центре. Это классические признаки события приливного разрушения звезды» — говорит член-корреспондент РАН Марат Гильфанов.

«Анализ архивных данных показал, что несколькими месяцами ранее телескоп Zwicky Transient Facility Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology, США) зарегистрировал от этой галактики оптическую вспышку ZTF20abgbdpr, которая продолжается до сих пор и была первоначально классифицирована как вероятный кандидат в сверхновые. Наши результаты показали, что это была не сверхновая», — продолжает профессор РАН Сергей Сазонов.

А менее чем через две недели после открытия объекта телескопом СРГ/еРОЗИТА, американские астрономы на 10-метровом телескопе обсерватории Кека на Гавайских островах получили спектр этого объекта, в котором регистрировались эмиссионные линии водорода и ионов гелия и кислорода.

Результаты наблюдений опубликованы в Астрономической телеграмме #14246.

«Эти спектральные особенности и появление яркого объекта менее чем за полгода подтвердили наше предположение, что мы имеем дело с событием приливного разрушения звезды. Было также измерено красное смещение родительской галактики z=0.0942, — говорит академик Рашид Сюняев, научный руководитель обсерватории «Спектр-РГ». — Мы все с детства наслышаны о приливах в океанах и морях. И эти приливы — результат наличия Луны в 300 000 км от Земли. Можно легко представить себе, как приливные гравитационные силы разрывают даже в сотне гравитационных радиусов звезду, пролетающую мимо сверхмассивной черной дыры. Значительная часть вещества разорванной звезды образует аккреционный диск вокруг черной дыры и медленно падает в черную дыру, посылая нам сигнал в виде мощного рентгеновского излучения. Астрономы наблюдали за последние 25 лет уже два прохода звезды вблизи (но дальше приливного радиуса) от черной дыры с массой в 4 миллиона солнечных масс в центре нашей Галактики. Так что приливное разрушение звезд черными дырами — это не такая уж экзотика».

Орбитальная рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» продолжает сканирование небесной сферы — две недели назад начался третий (из восьми запланированных) обзор неба. Предприятия ГК «Роскосмос» ведут управление спутником, антенны дальней космической связи ежедневно осуществляют прием научных данных и посылают команды на спутник и его научные приборы, которые находятся на расстоянии в полтора миллиона километров от Земли (в четыре раза дальше Луны). Ученые ИКИ РАН ведут обработку научных данных на компьютерах в центре данных проекта.

***

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 (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. 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.