Первая научная публикация: ART-XC/СРГ наблюдает активность Sgr A*

Коллаборация ART-XC/СРГ опубликовала первую астрономическую телеграмму посвященную наблюдениям сверхмассивной черной дыры в Галактическом центре Млечного Пути — Стрелец A*.

ATel #13023; M. Pavlinsky on behalf of ART-XC collaboration (IKI RAS, Moscow)
on 13 Aug 2019; 21:56 UT

Following the recent report on Sgr A* flaring activity (ATel #13007, #12768) ART-XC telescope onboard Spektr-RG observed the Galactic center region for 50 ks during the period between 2019-08-11 22:27:50 UTC and 2019-08-12 13:19:12 UTC

We found Sgr A* in unusually active state: using absorbed power-law spectral model (slope Γ=2, following Zhang+17) we estimated mean flux in 5-16 keV band as (1.6±0.2)x10-11 erg cm-2 s-1, which corresponds to the unabsorbed bolometric luminosity of 2×1035 erg s-1 (0.1-20 keV), assuming a distance of 8.5 kpc.

We also noticed variability on timescale of few kiloseconds.
Because of preliminary calibration status of ART-XC more accurate details will be provided in the following article.

Multi-wavelength observations are encouraged; ART-XC will observe Sgr A* between 14.08.2019 23:40 and 15.08.2019 15:20 UTC

http://www.astronomerstelegram.org/?read=13023

Спектр-РГ: Месяц в полете

Все системы аппарата функционируют штатно, в данный момент продолжаются работы по калибровке телескопа ARTXC и готовятся к включению детекторы телескопа eRosita. Расстояние от Земли на данный момент составляет около 1430 тыс. км.

Идет активная программа научных наблюдений, уже получены данные по ярким источникам рентгеновского излучения Cyg X-1, Cen X-3, Cen A, a также по центру Галактики Sagittarius A*.

На сайте NASA в разделе «астрофизическая картинка недели» размещено сообщение о первом свете обсерватории СРГ.

Seven First Lights of ART-XC

The Spektr-RG observatory (or SRG as it’s more commonly known) is a Russian-German X-ray observatory, launched on July 13, and currently on a journey to its final staging point, a region of precarious orbital stability in the earth-Sun system called «L2», about a million miles from earth along the earth-Sun line. Once it arrives at L2, SRG will survey the entire sky every six months over the next four years. SRG consists of two observing instruments. The Astronomical Roentgen Telescope X-ray Concentrator (ART-XC) instrument consists of 7 individual telescopes which will generate images of the X-ray sky in the energy band from 5 kilo-electronvolts up to 30 kilo-electronvolts, which is about 3 times higher in energy than most other imaging X-ray observatories, like ChandraXMM-Newton and Swift. ART-XC was developed by the Russian Academy of Sciences’ Space Research Institute, in cooperation with the Russian Federal Nuclear Centre; NASA’s Marshall Space Flight Center provided ART-XC’s X-Ray mirrors. Published: August 12, 2019

Полный текст можно посмотреть на сайте HEASARC.

Новое изображение, полученное ART-XC: Центавр в центре

Источник Центавр X-3 в центре поля зрения телескопа ART-XC. Изображение получено 3 августа 2019 г. в ходе юстировок телескопа
Источник Центавр X-3 в центре поля зрения телескопа ART-XC. Изображение получено 3 августа 2019 г. в ходе юстировок телескопа

В настоящее время (7.08.2019) аппарат «Спектр-РГ» продолжает перелёт в окрестность либрационной точки L2 системы «Солнце-Земля», продолжаются калибровки аппаратуры. В частности, разработчики ART-XC ожидают «первый свет» — первые изображения, полученные со второго телескопа eROSITA, чтобы сопоставить точность позиционирования двух телескопов.

***

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.

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

«Первый свет» ART-XC: «телескоп работает так, как мы ожидали»

30 июля 2019 года получен «первый свет» — первое рентгеновское изображение российского телескопа ART-XC на борту обсерватории «Спектр-РГ».

Телескоп наблюдал небольшую часть неба размером ~0.3 град2, в которой расположена двойная система Cen X-3. Система состоит из нейтронной звезды (рентгеновского пульсара с периодом вращения 4.84 секунды), которая вращается вокруг звезды — массивного голубого сверхгиганта спектрального класса О. Двойная система находится на расстоянии ~18.6 тысяч световых от Земли. Рентгеновский пульсар Cen X-3 хорошо известен, и является первым рентгеновским пульсаром открытым в нашей Галактике в 1971 году спутником UHURU. Именно поэтому он был выбран для проверки работоспособности телескопа и построения первого изображения.

«Все семь зеркальных систем телескопа работают так, как мы ожидали, — говорит Михаил Павлинский, ведущий ученый по телескопу ART-XC и заместитель научного руководителя проекта «Спектр-РГ». — Время первой экспозиции составило всего 45 минут. По полученному рентгеновскому изображению было оценено отклонение оптических осей семи зеркальных систем телескопа ART-XC от направления оси космического аппарата, направленной на Cen X-3, и оно оказалось небольшим, всего 11,33 угловые минуты, что будет учтено в дальнейших наведениях космического аппарата. Оси всех зеркальных систем ART-XC также оказались хорошо сьюстированы, смотрят в одну сторону с погрешностью менее одной минуты дуги. Таким образом, на этом этапе можно сказать, что наш телескоп работает так, как мы ожидали, и подтверждает все заявленные характеристики. В ближайшее время будут проводиться союстировки зеркальных систем и бортовых звёздных датчиков и калибровки детекторов телескопа».

ART-XC — один из двух телескопов, установленных на борту обсерватории «Спектр-РГ». Он был создан в Институте космических исследований Российской Академии наук совместно с Российским Федеральным ядерным центром (г. Саров, Россия). В проекте также участвует Центр космических полетов им. Маршалла, НАСА, США в части рентгеновских зеркальных систем.

Телескоп состоит из семи зеркальных систем (модулей). В фокальной плоскости каждой из них находится позиционно-чувствительный и спектрометрический полупроводниковый рентгеновский детекторов на основе теллурида кадмия. Фактически, ART-XC состоит из семи независимых зеркальных телескопов косого падения, смотрящих в одну сторону, что повышает чувствительность наблюдений. Рентгеновские детекторы были разработаны и созданы в ИКИ РАН.

30 июля обсерватория «Спектр-РГ» находилась на удалении 1,1 миллиона километров от Земли. Это рекорд для российской космонавтики в новом тысячелетии. Также «Спектр-РГ» —  первый отечественный аппарат, которому предстоит работать в точке Лагранжа L2, которая находится примерно в 1,5 миллиона километров от нашей планеты. Прибытие и выход на рабочую орбиту вокруг L2 ожидаются в конце октября этого года.

Второй телескоп проекта — eROSITA, созданный в Германии. К настоящему времени была откинута крышка, которая закрывала входные отверстия зеркальных систем. Ожидается, что первое изображение eROSITA будет получено в середине сентября.

***

«Спектр-РГ» (СРГ) / Spektr-RG — космическая астрофизическая обсерватория, нацеленная на исследование Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения в окрестности точки либрации L2 системы «Солнце-Земля».

Космическая обсерватория «Спектр-РГ» была создана в рамках Федеральной космической программы России, раздел «Фундаментальные космические исследования», по заказу Российской Академии наук с участием Германии.

Пример «первого света» ART-XC. Изображение участка неба 0.3 кв. град с рентгеновским пульсаром Cen X-3, полученное 30.07.2019 на одном из семи детекторов URD28
Пример «первого света» ART-XC. Изображение участка неба 0.3 кв. град с рентгеновским пульсаром Cen X-3, полученное 30.07.2019 на одном из семи детекторов URD28. Энергетический диапазон 4–20 кэВ. Шкала по глубине логарифмическая, цвета отражают яркость пикселей. Зеленая штрихованная окружность показывает границы входного бериллиевого окна, диаметр ~36 минут дуги
Спектр отсчётов по рабочей области детектора URD28 (диаметр 28.56 мм), в зависимости от энергии
Зелёным цветом показан спектр отсчётов по рабочей области детектора URD28 (диаметр 28.56 мм), в зависимости от энергии. По вертикали отложено число отсчётов в секунду на кэВ, по горизонтали — энергия фотонов в кэВ. Для сравнения приведён спектр отсчетов для «пустого» поля, полученный тем же детектором телескопа ART-XC чуть ранее 24–25 июля. Хорошо видно превышение сигнала от Cen X-3 над фоном в диапазоне энергий 4–20 кэВ, и при этом не использовано преимущество построения изображения телескопом и наличие ещё шести телескопов, что позволит повысить соотношение «сигнал/шум» на два порядка величины

Первый свет обсерватории Спектр-РГ

30 июля 2019 были получены изображения рентгеновского пульсара Центавр X-3 (Cen X-3)

Получено первое рентгеновское изображение с телескопа ARTXC

Изображение рентгеновского источника Центавр X-3 получено со всех семи модулей телескопа ART-XC. В ближайшее время будет проводится юстировка семи модулей телескопа ART-XC.

Временной анализ данных также показал устойчивый периодический сигнал от источника с периодом 4.8 сек.

 

Расстояние от Земли до обсерватории «Спектр-РГ» на время получения первого света (30.07.2019) составляло 1 млн 143 тыс. км.

 

 

Изображения рентгеновского пульсара Центавр X-3, полученные семью модулями телескопа ART-XC. Расположение картинок соответствует расположению модулей телескопа. Внизу — профиль пульсирующего сигнала с периодом около 4,8 секунды, зарегистрированного телескопом ART-XC от этого источника.

Более подробная информация будет предоставлена в первом научном релизе проекта «Спектр-РГ».

И напоследок — небольшая анимация, показывающая как изменяется яркость пульсара в зависимости от фазы — глазами ART-XC.

Получены первые научные данные с телескопа ART-XC

24 июля в ходе сеанса связи с КА СРГ был включен детектор URD28 одной из зеркальных систем телескопа ART-XC. Была накоплена общая экспозиция 2882.5 секунд в направлении на поле Xbootes с координатами RA=218,0, Dec=34,1.

На рисунке зеленым цветом показан первый спектр детектора URD28, полученный с борта обсерватории Спектр-РГ, которая сейчас находится на этапе перелета в точку либрации L2.

Скорость счёта для одиночных и двойных событий в диапазоне 4 — 30 кэВ составила 6*10^(-3) отсч./с/см^2/кэВ. Для сравнения, при испытаниях на Земле фон составлял 4*10^(-4) отсч./с/см^2/кэВ, т.е. в 15 раз меньше (показано красным).

На данный момент, это первое измерение фона рентгеновским детектором на удалении около миллиона километров от Земли!

Также было получено первое рентгеновское изображение с борта СРГ с того же детектора в диапазоне 4 — 12 кэВ:

«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»