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

Что увидела обсерватория СРГ на кусочке внегалактического неба: eROSITA «открывает» свой первый глаз

Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» (СРГ) провела важный тест, исследовав небольшой участок внегалактического неба одним из семи модулей телескопа eROSITA. Результаты хорошо согласуются с предполетными ожиданиями.

Сейчас идет работа по проверкам и отладкам других шести модулей. Она будет завершена в течение нескольких недель до перехода к началу калибровок и последующего четырехлетнего периода сканирования всего неба.

Обсерватория СРГ была запущена с космодрома Байконур 13 июля 2019 г. ракетой-носителем «Протон-М» и разгонным блоком ДМ-03. В настоящее время она находится в окрестности точки Лагранжа L2 системы «Солнце-Земля», примерно в 1,6 млн. км от Земли. Планируется, что обсерватория будет проводить наблюдения в течении шести с половиной лет, оставаясь на протяженной орбите вокруг точки L2. В течение первых четырех лет она будет сканировать небо так же, как и ее предшественники: космические обсерватории ROSAT, WMAP, «Планк» и «Гайа».

В состав обсерватории СРГ входят два рентгеновских телескопа: eROSITA (разработан Институтом внеземной физики Общества им. Макса Планка, MPE, Германия), чувствительный к мягким рентгеновским лучам, и ART-XC (разработан в Институте космических исследований РАН, ИКИ РАН, Россия), работает на более высоких энергиях.

Основная цель миссии — построить карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью и обнаружить около 3 миллионов аккрецирующих сверхмассивных черных дыр, 100 000 скоплений галактик, многочисленные рентгеновские двойные системы, яркие в рентгеновских лучах звезды, а также построить карты диффузного излучения Галактики.

Успех миссии зависит как от чувствительности самих телескопов, так и от способности обсерватории проводить наблюдения непрерывно по 24 часа в сутки в течение четырех лет. Очень важна роль наземных пунктов, принимающих эти данные.

К радости команд, работающих с обсерваторией СРГ в России и в Германии, первые испытания были успешными для телескопа АРТ-XC, а теперь и для телескопа eROSITA.

Результаты наблюдений небольшого участка внегалактического неба 26 и 27 августа 2019 г. телескопом eROSITA/СРГ
Результаты наблюдений небольшого участка внегалактического неба 26 и 27 августа 2019 г. телескопом eROSITA/СРГ

На рисунке показаны результаты наблюдений небольшого участка внегалактического неба 2×2 градуса, наблюдавшегося 26 и 27 августа 2019 года. Центральный участок этого поля размером ~ 1×1 градус известен астрофизикам как UDS (Ultra Deep Survey. т.е. зона Сверхглубокого Обзора). Полученное изображение содержит сотни рентгеновских источников. Оно было получено в результате комбинирования нескольких точечных наблюдений и наблюдений в режиме сканирования. Эффективная экспозиция в центре поля эквивалентна 6 тысячам секунд (примерно два часа) наблюдений всеми семью модулями телескопа eROSITA.

Большинство из сотен видимых на изображении объектов представляют собой квазары (сверхмассивные черные дыры, излучающие за счет выделения гравитационной энергии веществом, падающим в черную дыру). Они настолько ярки в рентгеновских лучах, что видны даже на космологических расстояниях. Часть объектов отождествляется с активными ядрами не слишком далеких галактик и даже со звездами с очень яркими рентгеновскими коронами в нашей Галактике.

Очень яркое диффузное пятно в верхнем правом углу — массивное скопление галактик на красном смещении z = 0.139, известное как ACO 329. Скопления галактик представляют собой одни из самых массивных объектов Вселенной. Около 85% их массы составляет «темное вещество» неизвестной природы и лишь около 15% вносит привычное барионное вещество, сосредоточенное в звездах тысяч галактик скопления (свет которых мы видим в оптических лучах) и разреженном горячем межгалактическом газе с температурой в десятки миллионов градусов, излучающем в рентгеновских лучах. Именно эти рентгеновские лучи видит eROSITA на спутнике СРГ.

Только один из семи модулей телескопа eROSITA участвовал в этих тестовых наблюдениях в рамках первоначальных испытаний. Несмотря на то, что обсерватория СРГ пока еще не работает на полную мощность, оценки чувствительности (пока лишь одного из детекторов) подтверждены.
Одновременные наблюдения телескопами eROSITA и АРТ-XC позволят получить спектры ярких источников в широком энергетическом диапазоне, что позволит быстро классифицировать их.

Первые изображения, полученные обоими телескопами, пока не исследованы досконально. Но они уже продемонстрировали потенциал орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» и показали, что надежды астрофизиков на открытие большого числа новых рентгеновских источников в ходе обзора всего неба не лишены оснований.

Эффективная работа коллективов НПО им. Лавочкина и других предприятий, создавших платформу «Навигатор» для СРГ и управляющих его работой, специалистов на громадных антеннах в Медвежьих Озерах и Уссурийске, принимающих информацию и посылающих команды для приборов, инженеров и ученых в ИКИ и MPE, дала свои первые плоды. Они вселяют уверенность в реальность построения подробнейших рентгеновских карт Вселенной.

Эта новость печатается по поручению Российского и Германского консорциумов телескопа СРГ/eROSITA.

10.09.2019 A glimpse of extragalactic sky with the SRG Observatory: eROSITA opens its first eye. Пресс-релиз Института внеземной физики Общества им. Макса Планка

Первое изображение телескопа СРГ/еРОЗИТА

26 августа 2019 года получено первое рентгеновское изображение с одного  из семи модулей телескопа еРОЗИТА орбитальной обсерватории СПЕКТР-РГ.

На изображении участка внегалактического неба площадью порядка одного квадратного градуса видны десятки рентгеновских источников, в основном активных ядер галактик и квазаров. Длительность экспозиции составила около 2000 секунд. Изображение показано в диапазоне энергий 0.5-2 кэВ.  Данные получены российским и немецким консорциумами телескопа СРГ/еРОЗИТА.

Первое рентгеновское изображение, полученное одним из семи модулей телескопа еРОЗИТА орбитальной обсерватории СПЕКТР-РГ в диапазоне энергий 0.5-2 кэВ. Изображение получено российским и немецким консорциумами телескопа СРГ/еРОЗИТА.

SRG/ART-XC: регулярные наблюдения области центра Галактики

Обсерватория СРГ, которая в данный момент находится на этапе перелета в окрестность точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля, проводит регулярные наблюдения области центра Галактики.

В галактическом центре наблюдается яркий источник, который является суперпозицией сверхмассивной черной дыры Стрелец А* и протяженного рентгеновского излучения окрестности черной дыры размером 4х8 парсек (Перез и др., 2015, Nature).

На изображении показана область центра Галактики, полученное 16 августа.

Изображение яркого рентгеновского источника 1E1743.1-2843 в центре Галактики (Лотти и др., 2016)

 

ART-XC продолжает наблюдать активность Sgr A*

Рентгеновский телескоп ART-XC на борту космической обсерватории СРГ продолжает наблюдения  Галактического Центра после сообщений о вспышечной активности Стрелец A*  (ATel #13007, #12768).

В недавних наблюдениях Sgr A* телескопом ART-XC 15-16 августа
(2019-08-14T23:40 — 2019-08-15T14:00 and 2019-08-15T23:40 — 2019-08-16T14:00, UTC) с общей экспозицией около 100 ксек был получен средний поток от источника в диапазоне 5-16 кэВ на уровне 1.6×10-11 erg cm-2s-1, соответствующий светимости 1.4×1035 erg s-1 для расстояния 8,5 кпк до ГЦ.

Полученные оценки хорошо согласуются с наблюдениями ART-XC 12 августа (ATel #13023). Мы также наблюдаем небольшое изменение потока на уровне 15% на временном масштабе в несколько часов. Более подробная информация будет предоставлена в публикации находящейся в стадии подготовки.

Опубликованная телеграмма: ATel #13039

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