Три года на страже рентгеновского неба

В этот день три года назад, 13 июля 2019 года состоялся долгожданный запуск астрофизической рентгеновской обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» («Спектр-РГ»), с двумя уникальными научными приборами — рентгеновскими телескопами eROSITA и АRТ-ХС им. М. Н. Павлинского.

Этого запуска отечественные и иностранные астрофизики ожидали с большим нетерпением. Планируемая научная программа предполагала создание самой детальной карты всего неба в рентгеновских лучах, и это означало открытие в далеком космосе сотни тысяч массивных скоплений галактик и нескольких миллионов активных ядер галактик, а также нескольких сотен тысяч коронально активных звезд в нашей Галактике и большого числа транзиентов — внезапно появляющихся источников излучения, которые могут находиться и в Млечном пути, и за его пределами.

«Сегодня, когда прошло три года работы, можно уверенно говорить, что результаты «Спектр-РГ» оправдали самые оптимистичные ожидания, — говорит член-корреспондент РАН Александр Лутовинов, научный руководитель телескопа ART-XC им М. Н. Павлинского. — В ходе первых четырех обзоров всего неба была построена карта всего неба в рентгеновском диапазоне, которая стала самой подробной в мире. Общее число источников на ней более 2 миллионов. Открыты десятки тысяч массивных скоплений галактик, более миллиона активных ядер галактик — сверхмассивных черных дыр. Были открыты гигантские структуры – рентгеновские пузыри, сравнимые по размерам с нашей Галактикой, открыты остатки вспышек Сверхновых далеко от плоскости Галактики и десятки рентгеновских транзиентов разной природы, в том числе, уникальная симбиотическая система в момент пылевого выброса, отработаны элементы навигации космических аппаратов по сигналам  рентгеновских пульсаров».

С 26 февраля 2022 года по решению германской стороны один из двух телескопов на борту обсерватории — германский eROSITA – был переведён в «спящий» режим. Это позволило приостановить обзор и скорректировать программу наблюдений российского телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского таким образом, чтобы максимально эффективно использовать его возможности.

ART-XC — первый российский рентгеновский зеркальный телескоп с большим полем зрения и высокой чувствительностью, работающий в жестком рентгеновском диапазоне энергий 4–30 кэВ. Благодаря этим качествам телескоп сразу «видит» большой участок неба и «замечает» на нем даже слабые источники, которые ускользали от предыдущих высокоэнергетических обзоров.

Свое имя он получил в честь создателя и первого научного руководителя — Михаила Николаевича Павлинского, ушедшего из жизни через год после запуска, 1 июля 2020 г.

С весны 2022 года ART-XC выполняет глубокое исследование плоскости нашей Галактики, а также наиболее интересных рентгеновских источников и регионов неба Галактики и за её пределами.

В прошедшем июне телескоп провел уникальные по глубине и охвату наблюдения ближайшего спутника нашей Галактики – Малого Магелланова Облака (Рис.1). Совсем недавно (в начале июля 2022 г.) мишенью российского инструмента стала исключительно интересная область активного звездообразования Вестерлунд 2 (Рис.2). Телескоп ART-XC также продолжает построение наиболее полной карты в жестких рентгеновских лучах Млечного пути, расширяет область глубокого обзора в районе северного полюса эклиптики.

Малое Магелланово Облако по результатам сканирований телескопом СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского в июне 2022 г.. Авторы изображения: С. В. Мольков, И. Ю. Лапшов
Малое Магелланово Облако по результатам сканирований телескопом СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского в июне 2022 г. Зарегистрировано около четырех десятков источников, причем значительная часть этих объектов ранее не идентифицировалась. Несколько источников оказались сильно переменными и регистрировались только в одном из проходов. В этой области неба содержится много транзиентных рентгеновских пульсаров и, благодаря хорошему временному разрешению ART-XC и достаточно большой экспозиции, для нескольких из них удалось определить периоды пульсаций. Подписаны известные пульсары, стрелками показаны направления сканирования. Авторы изображения: С. В. Мольков, И. Ю. Лапшов
Изображение компактного молодого звёздного скопления Вестерлунд 2 в нашей Галактике. Автор изображения: И. Ю. Лапшов
Изображение компактного молодого звёздного скопления Вестерлунд 2 в нашей Галактике, возрастом от одного до двух миллионов лет, полученное телескопом СРГ/ART-XC им М. Н. Павлинского. Оно содержит некоторые из известных самых горячих, самых ярких, и самых массивных звёзд. Красный цвет соответствует энергиям 4–6 кэВ, зеленый — 6–9 кэВ, синий — 9–12 кэВ. Суммарная экспозиция 4 суток. Автор изображения: И. Ю. Лапшов

Более гибкое построение научной программы обсерватории, реализуемое с марта 2022 года, дало возможность телескопу ART-XC им. М.Н.Павлинского начать проводить совместные наблюдения с другими космическими обсерваториями, в том числе, с первым за полвека спутником с рентгеновским поляриметром – IXPE (США), что позволило получить уникальные данные по структуре и геометрии аккреционного потока в непосредственной близости от «канонической» черной дыры Лебедь Х-1.

«Можно с уверенностью сказать, что обсерватория «Спектр-РГ» перешла из юношества во взрослый возраст, продолжая выдавать уникальные научные результаты мирового уровня даже с одним работающим инструментом», — заключает Александр Лутовинов.

***

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 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. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.

Телескоп СРГ/ART-XC осмотрел четверть нашей Галактики

C марта 2022 года телескоп ART-XC им М.Н.Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» проводит наблюдения по обновленной программе. Её основные задачи — построение самой детальной карты нашей Галактики в жестких рентгеновских лучах и наблюдения наиболее интересных областей неба и отдельных источников. К 12 июня телескоп ART-XC осмотрел чуть более четверти Галактической плоскости – самого богатого участка рентгеновского неба — преимущественно в северном полушарии и продолжает ее сканирование в южном полушарии.

Научные данные обсерватории «Спектр-РГ» поступают на Землю ежедневно. Благодаря этому ученые регистрируют десятки источников жесткого рентгеновского излучения, многие из которых являются новыми, впервые обнаруженными именно телескопом ART-XC.

12.06.2022 ART-XC Milky Way one quarter survey
«Перепись» рентгеновских объектов нашей Галактики – самого богатого участка рентгеновского неба. Черным показан «вид сверху» на Галактику, хорошо видна центральная часть и спиральные рукава (Scutum-Centaurus arm — рукав Щита-Центавра, Perseus arm — рукав Персея). Масштаб 5 килопарсек (kpc). Красным показана область, наблюдающаяся телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского (сплошная линия соответствует уже проведенным наблюдениям, штриховая – запланированным на ближайшие месяцы), синим – границы рекордного на сегодня обзора астрофизической обсерватории ИНТЕГРАЛ (ESA). Оба контура приведены для светимостей 5х10^34 эрг с^-1

Чувствительность текущего обзора такова, что для источников со светимостью 5х1034 эрг с-1 Галактику видно «насквозь», вплоть до самого далекого края от Солнца — это примерно 25 килопарсек или 80 тысяч световых лет. Такой уникальный обзор позволит найти и исследовать множество новых, слабых источников, которые не удалось «разглядеть» в других обзорах Галактической плоскости в жестком рентгене (в их числе, например, рекордный на сегодня обзор обсерватории ИНТЕГРАЛ, ESA). И это не предел – к концу программы планируется улучшить чувствительность еще как минимум в два раза.

Что же это за источники с характерными светимостями около 1033-1035 эрг с-1? Это магнитные катаклизмические переменные, это симбиотические рентгеновские двойные (как недавно открытая ART-XC система с гигантом-миридой), это слабые рентгеновские системы с молодыми голубыми звездами-гигантами. Кроме того, на таких светимостях мы видим и совсем молодые, еще только рождающиеся звезды, и мощнейшие вспышки на «взрослых» звездах, похожих на наше Солнце, что позволит получить важную информацию о возможности существования экзопланет с приемлемыми условиями обитания у таких звезд.

Есть и более привычные для рентгеновских астрономов объекты: остатки вспышек сверхновых, новые пульсирующие источники, звездные скопления, транзиентные (вспыхивающие) объекты.

Впереди еще глубокий обзор оставшихся трех четвертей Галактики, наблюдения ближайших к нам галактик Магеллановы Облака, скоплений галактик, миллисекундных пульсаров для отработки системы рентгеновской навигации в космосе и многое другое, — говорит член-корреспондент РАН Александр Лутовинов, научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия). — Мы ожидаем, что в результате наших наблюдений удастся определить параметры значительного числа астрофизических объектов, обнаружить множество новых источников рентгеновского излучения, определить их природу и существенно продвинуться в нашем понимании физических процессов, происходящих в экстремальных условиях, недостижимых в земных лабораториях. В качестве примера таких исследований можно привести уже упоминавшуюся работу о системе с гигантом-миридой, а также статью о новом пульсирующем объекте, обнаруженном в галактике Большое Магелланово Облако. Она была принята несколько дней назад к публикации в журнале MNRAS. Особенно замечательно, что среди ведущих авторов этих работ молодые российские ученые.

Изменение программы наблюдений обсерватории потребовало оперативной и слаженной работы ученых и специалистов Академии наук и ГК «Роскосмос», которые блестяще справились с непростой задачей. Обновленная программа наблюдений обсерватории «Спектр-РГ» стала более гибкой, позволяющей не только формировать ее долговременную часть, но и проводить оперативные наблюдения уникальных сильно переменных источников, возникающих на небе. Блестяще справляется с новыми задачами и наземный комплекс управления.

Работа телескопа ART-XC на борту обсерватории «Спектр-РГ» продолжается, а его команда поздравляет всех с Днем России!

***

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.

Академик предупредил о риске поломки в случае несогласованного включения телескопа eROSITA

Москва. 3 июня. INTERFAX.RU — Российские ученые ждут, что улучшение международной обстановки позволит возобновить работу немецкого телескопа eROSITA в составе российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», это возможно только при согласовании с немецкой стороной, поскольку несогласованные действия могут привести к поломке прибора, заявил «Интерфаксу» научный руководитель проекта «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.

«Это замечательный прибор, абсолютно мирового класса, который уже дал очень много данных. Все мы мечтаем, чтобы он вернулся к активной работе. Но это удивительно сложный прибор, и, если мы примем решение пренебречь соглашениями с партнерами и самостоятельно его включить, это может его просто погубить», — сказал Сюняев.

«Этот прибор надо включать по соглашению с немецкой стороной. Нужно объяснить, провести переговоры, чтобы обе стороны понимали, что и в далеком будущем — лет через 10-20-30 — на наши спутники можно будет вновь ставить иностранные приборы экстра-класса и действия с ними будут по меньшей мере согласованы», — добавил он.

Академик отметил, что «односторонние действия в такой ситуации только добавляют еще больше недоверия между людьми».

По его словам, за 2,5 года работы eROSITA дала потрясающие научные результаты. «Немецкие коллеги говорят, что за всю историю рентгеновской астрономии все спутники в мире зарегистрировали меньше рентгеновских фотонов, чем один этот телескоп на нашем российском спутнике. Речь идет о 1,7 млрд фотонов», — отметил он.

Сюняев напомнил, в данный момент на «Спектре-РГ» продолжает работу российский телескоп ART-XC. «Он чувствителен к более жестким, высокоэнергичным рентгеновским лучам и тоже работает прекрасно. Мы очень довольны, поэтому не надо думать, что обсерватория не работает. Она работает вовсю и каждый день сбрасывает на громадные антенны в Медвежьих озерах (64 метра) и Уссурийске (70 метров) солидный поток новой научной информации с расстояния полтора миллиона километров. Ну а (вместе) с eROSITA вообще была бы сказка, как это было в предыдущие 2,5 года», — отметил ученый.

По словам Сюняева, информация, накопленная eROSITA, позволила составить самую подробную карту Вселенной в рентгеновских лучах и будет обрабатываться учеными еще многие годы.

Рогозин хочет включить самостоятельно

В четверг глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин сообщил, что госкорпорация может самостоятельно возобновить работу телескопа, отключенного по требованию Германии.

«Несмотря на требование Германии выключить на «Спектре РГ» один из двух телескопов, российские специалисты настаивают на продолжении его работы. В ближайшее время «Роскосмос» примет соответствующие решения», — сказал Рогозин.

26 февраля он сообщил, что космическое агентство Германии уведомило «Роскосмос» о намерении отключить свой телескоп на российско-немецкой орбитальной обсерватории «Спектр-РГ».

Космический аппарат «Спектр-РГ» был запущен 13 июля 2019 года с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя рентгеновскими 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 и жестком диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью.

Ссылка на оригинальную публикацию

НПО Лавочкина вручили премию имени Марселя Гроссмана

01.06.2022

1 июня в музее НПО Лавочкина состоялось вручение премии имени Марселя Гроссмана*. В церемонии награждения приняли участие академик РАН Р.А. Сюняев, представители Института космических исследований РАН, Администрации городского округа Химки, руководители и работники НПО Лавочкина.

С приветственными и поздравительными словами выступили научный руководитель обсерватории «Спектр-РГ», академик РАН Р.А. Сюняев; первый заместитель генерального директора — генеральный конструктор НПО Лавочкина А.Е. Ширшаков; Заместитель Председателя Совета депутатов г.о. Химки А.П. Дряннов.

Открыл церемонию награждения Рашид Алиевич Сюняев. Он вручил премию имени Марселя Гроссмана исполняющему обязанности генерального директора НПО Лавочкина Х.Ж. Карчаеву и первому заместителю генерального директора — генеральному конструктору НПО Лавочкина А.Е. Ширшакову:

«Коллеги, я очень рад вас всех здесь видеть! Во всём мире сейчас все знают про «Спектр-РГ», и это замечательная вещь. И скажу вкратце про карту и результаты, за которые дана эта награда. Мы получили всего за полгода работы обсерватории 400 миллионов рентгеновских кадров. На сегодняшний день у нас есть четыре полных скана всего неба и есть еще 38% пятого скана. Сегодняшняя карта намного лучше всех имеющихся у человечества, потому что у нас уже 1 миллиард и 700 миллионов фотонов. И с каждым рентгеновским фотоном мы знаем энергию фотона, мы знаем точное место, откуда он пришёл, и мы знаем точную привязку во времени, когда этот фотон настиг нас. У нас есть карта гораздо лучше сейчас, но, чтобы увидеть эту карту, нам нужна площадь примерно с гектар, и тогда вы разглядите каждую точку на этой карте. Ни у кого в мире такой карты никогда не было. У меня мечта, конечно, что наша карта, которую можно сделать из 1 миллиарда и 700 миллионов фотонов, будет лучшей лет 20-30 как минимум, потому что никому не по карману сделать такой инструмент как Спектр-РГ, ведь нужны совершенно другие технологии, телескопы, созданные по другому принципу. Поэтому я хочу вас поздравить, огромное вам спасибо! Без НПО Лавочкина этого чуда не было бы!»

«Добрый день, дорогие коллеги! Я хочу поздравить всех с сегодняшним праздником. Наверное, когда люди подписывали указ в 1937 году, они не ошиблись. Прошло уже 85 лет, и я надеюсь, что тем, кто готовил бумаги в то время, за нас не стыдно. Сегодняшнее вручение премии тому яркое подтверждение. «Спектр-РГ» – великий проект. На этом проекте у нас выросло целое поколение инженеров, конструкторов, производственников. И то, что мы все увидели результаты этого проекта и что они признаны, это большое счастье. Я ещё раз поздравляю всех с праздником! Я искренне уверен, что эта награда не последняя. Нас впереди ещё ждет Луна, Марс и, конечно, мы вернёмся на Венеру, ведь она Русская планета, а мы русские люди. До будущих премий! Я уверен, что они не заставят себя долго ждать!» – выступил с поздравительными словами Александр Евгеньевич Ширшаков.

В 2021 году на 16-ой международной конференции Marcel Grossmann Meeting за прорывные результаты работы «Спектр-РГ» НПО Лавочкина удостоилось заслуженной награды – одной из самых престижных премий в области гравитационной физики и астрофизики, премии имени Марселя Гроссмана. Премия присуждена «за создание лучшей в мире карты всего неба в рентгеновских лучах, за открытие миллионов неизвестных ранее сверхмассивных чёрных дыр на космологических расстояниях, за регистрацию рентгеновского излучения от десятков тысяч скоплений галактик, заполненных в основном «тёмным веществом», и за возможность детального исследования роста крупномасштабной структуры Вселенной в эпоху доминирования «тёмной энергии».

Космическая обсерватория «Спектр-РГ», запущенная в 2019 году, является одним из ярчайших примеров современных астрофизических инструментов для исследования Вселенной. Полученная карта рентгеновских источников ещё десятилетия будет являться лучшей в мире! Полученные данные составят основу сотен и тысяч будущих научных статей, а возможно, и внесут коррективы в фундаментальные основы астрофизики.

Из-за коронавирусных ограничений в 2021 году вручение премии состоялось в дистанционном формате. Но сегодня в день 85-летия НПО Лавочкина высокая международная награда наконец оказалась в стенах предприятия.

Коллеги, поздравляем! Это ваша награда! Выражаем огромную благодарность профессиональной сплочённой команде тысяч людей, которая внесла и продолжает вносить свой весомый вклад в реализацию этого масштабного проекта!

 * Премия Марселя Гроссмана с 1985 года вручается учёным и учреждениям, совершившим открытие мирового значения в области гравитационной физики и астрофизики. Впервые премия была учреждена после того, как математик Марсель Гроссман, близкий соратник Альберта Эйнштейна, разработал математические основы общей теории относительности. С тех пор её вручают заслуженным деятелям каждые три года на конференции Marcel Grossmann Meeting.

Оригинал публикации на сайте НПО им. Лавочкина

Пылевые бури в космосе

Уникальная симбиотическая рентгеновская двойная в Галактике открыта телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ».

Ярчайшие рентгеновские источники в нашей Галактике (если не брать в расчет центральную дремлющую сверхмассивную черную дыру Sgr A*) — это рентгеновские двойные. Так называют звездные системы, в которых вещество с обычной звезды перетекает на компактный объект — черную дыру или нейтронную звезду.

Исторически в астрофизике прижилось разделение таких систем на два подкласса: массивные и маломассивные двойные. В системах первого типа (HMXB, high-mass X-ray binaries) звездой-донором выступают молодые, горячие звезды — гиганты или сверхгиганты O-B-A классов. В маломассивных двойных (LMXB, low-mass X-ray binaries) аккрецию питают гораздо более старые и легкие звезды поздних классов. Например, в системах с очень быстро вращающимися нейтронными звездами находят белые карлики с массой около одного процента от солнечной, т.е. всего в десять раз тяжелее Юпитера!

Однако уже в конце 1970-х годов выяснилось, что донорами в системах с нейтронными звездами могут быть и красные гиганты. Эти большие и достаточно рыхлые звезды теряют большýю часть своей массы в виде плотного, медленного звездного ветра, который и перехватывается нейтронной звездой.

Такие системы, названные симбиотическими рентгеновскими двойными, оказались достаточно редкими и достаточно сложными для изучения. Несмотря на то, что расчеты, проведенные в ГАИШ МГУ, показывают, что в Галактике должно быть около 300 таких объектов, к настоящему дню удалось обнаружить всего около дюжины подобных систем, включая еще не подтвержденные. Это вызвано тем, что рентгеновская светимость при аккреции вещества из ветра оказывается не очень высокой (1033-1036 эрг с-1), а сам плотный ветер эффективно поглощает мягкое рентгеновское излучение, «пряча» подобные системы. Кроме того, как и для большинства других Галактических объектов, часто оказывается сложно отождествить рентгеновский источник с конкретной звездой, наблюдаемой в видимом свете или в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне.

В апреле 2021 года, телескоп ART-XC имени М.Н. Павлинского космической обсерватории «Спектр-РГ» нашел новый достаточно яркий рентгеновский транзиент, расположенный неподалеку от Галактического балджа (центральной области). Благодаря данным второго телескопа eROSITA на борту «Спектра-РГ» удалось улучшить локализацию нового источника, что позволило предположить, что его оптическим компаньоном является яркая красная звезда, отлично видимая в инфракрасном диапазоне. Однако это предположение еще предстояло проверить.

Эта проверка стала возможна благодаря уникальным данным коллаборации Palomar Gattini-IR, которая проводит регулярный мониторинг неба используя широкопольный телескоп малой апертуры (всего 30 см!), работающий в ближнем ИК-диапазоне. Из полученных данных следовало, что предложенная красная звезда демонстрирует значительную переменность, нерегулярно изменяя свой блеск в несколько раз в течение нескольких месяцев. Оптическая спектрометрия, полученная на 60-дюймовом (1.5 м) телескопе Паломарской обсерватории, указала на наличие в спектре эмиссионной линии водорода Hɑ, а также особенностей, характерных для красных гигантов. Таким образом, свежеоткрытый источник SRGA J181414.6-225604 (аббревиатура SRGA обозначает, что источник впервые был обнаружен телескопом ART-XC обсерватории «Спектр-РГ») сразу же стал еще одним кандидатом в симбиотические рентгеновские двойные. Но оставалось еще много вопросов. Например, чем была вызвана такая сильная переменность в инфракрасном диапазоне? Наблюдался ли этот источник в рентгеновском диапазоне ранее, и если нет, то почему? Что за звезда питает аккрецию в этой системе и какова природа компактного объекта?

Ответам на эти и многие другие вопросы посвящена статья большого коллектива исследователей, включающего российских ученых из команды ART-XC, под руководством Кишалая Де (Kishalay De), лауреата стипендии им. Эйнштейна из Массачусетского технологического института (США). Благодаря проведенной наблюдательной программе, в которой было задействовано несколько крупных наземных телескопов, таких как 6.5-метровый телескоп Magellan и 200-дюймовый (5 м) Паломарский телескоп, а также несколько рентгеновских обсерваторий, удалось узнать несколько весьма любопытных подробностей об этой системе.

Во-первых, звездой-донором действительно оказался красный гигант, да не простой, а принадлежащий к классу мирид — пульсирующих звезд, которые то увеличиваются (незначительно остывая), то снова сжимаются, изменяя при этом свой блеск в разы-десятки тысяч раз. Период таких изменений составляет сотни или даже тысячи дней. Сочетание большой амплитуды переменности и длинного периода делает такие звезды особенно удобными для наблюдений (неслучайно прототип этого класса — Омикрон Кита стала в XVI веке первой открытой переменной звездой). Звезда-донор в системе SRGA J181414.6-225604 оказалась миридой с нетипично длинным периодом — чуть больше 4 лет, и очень далекой — она расположена на расстоянии в 15 кпк от Солнечной системы, т.е. почти на другом конце Галактики!

Схема симбиотической рентгеновской двойной SRGA J181414.6-225604. Изображение из статьи K.De, I. Mereminskiy, R.Soria et al., 2022
Схема симбиотической рентгеновской двойной со звездой-компаньоном — красным гигантом SRGA J181414.6-225604. Слева: состояние системы до начала пылеобразования — напрямую виден красный гигант, на компактный объект почти не идет аккреция, поэтому рентгеновская светимость низкая. В центре: начало эпизода пылеобразования, красный гигант погружен в плотную пылевую оболочку. Справа: пылевая оболочка расширилась до орбиты компактного объекта, наблюдается яркое рентгеновское излучение. Изображение из статьи K.De, I. Mereminskiy, R.Soria et al., 2022

Во-вторых, и фотометрические, и спектрометрические данные однозначно указали на наличие избыточного ИК-излучения. Чтобы объяснить этот избыток, а заодно и загадочное поведение кривой блеска в ближнем ИК-диапазоне, было выдвинуто предположение о том, что оба этих феномена связаны с мощным пылевым выбросом. Такие выбросы наблюдаются на красных гигантах и сверхгигантах, например, буквально недавно похожий пылевой выброс привел к Великому потемнению Бетельгейзе. Проведенное компьютерное моделирование подтвердило, что эволюция цвета и наблюдаемой яркости звезды действительно может быть объяснена эпизодом пылеобразования, в котором родилось около 10-5 M⊙ (2х1022 кг) силикатной пыли, с характерным размером пылинки в долю микрона. Эпизод пылеобразования начался примерно за два года до пика рентгеновской вспышки и, судя по всему, и стал её причиной. Медленный звездный ветер за несколько сотен дней «пригнал» пыль к компактному объекту (его природу пока надежно установить не удалось) и спровоцировал резкий рост темпа аккреции. Это привело к увеличению рентгеновской светимости, что и позволило телескопу ART-XC им. М.Н. Павлинского обнаружить источник. После нескольких месяцев «активной» аккреции источник опять начал затухать и почти вернулся обратно в «низкое» состояние.

«Обнаруженная система оказывается довольно редким случаем симбиотической рентгеновской двойной, в которой компактный объект расположен достаточно далеко от своей звезды-донора, из-за чего ему «достается» мало вещества, а значит и рентгеновская светимость в обычном состоянии низкая. Но пылевые выбросы, подобные тому, что произошел в системе в 2019 году могут резко увеличить темп аккреции, сделав систему более заметной — главное успеть найти её за этот не очень долгий промежуток времени!» — говорит Илья Мереминский, соавтор статьи, принятой к публикации в Astrophysical Journal.

С весны 2022 года телескоп ART-XC проводит более глубокий обзор области Галактической плоскости, а это значит, что у него есть неплохой шанс еще увеличить выборку подобных довольно редких симбиотических систем в нашей Галактике. А система SRGA J181414.6-225604 останется одной из «жемчужин» обзора всего неба, наряду с микроквазаром SRGA J043520.9+552226/AT2019wey, найденном командой ART-XC в 2020 году.

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.

Тысяча дней из жизни Галактики

Сегодня, 8 апреля, исполняется ровно 1000 дней со дня запуска космический астрофизической обсерватории «Спектр-РГ». Тысячу дней подряд, без выходных и каникул работают платформа «Навигатор» и научная аппаратура, работают центры дальней космической связи, принимающие данные с борта, работают баллистические центры и служба управления, рассчитывая орбиту и поддерживая функционирование служебных систем космического аппарата, работают ученые, анализируя полученные данные. И вся эта колоссальная ежедневная работа не напрасна. Она дает нам — всему человечеству! — возможность увидеть небо таким, каким его еще никто не видел.

Многое удалось сделать за эти дни. Телескопы обсерватории: eROSITA и ART-XC им. М.Н. Павлинского — наблюдали удивительнейшие небесные объекты: сливающиеся скопления галактик и очень мощные молодые квазары, остатки вспышек сверхновых и звездные «ясли», открывали нетипичные микроквазары и мигающие сверхмассивные черные дыры. И, конечно, выполняли свою главную задачу — строили новые, более подробные, ретнтгеновские карты всего неба. Уже первый обзор позволил удвоить число известных на небе источников, а с тех пор завершились еще три полных обхода неба.

Глядя на звездное небо темной ночью вдалеке от города, невозможно не заметить Млечного пути — яркой, перевитой темными прожилками полосы, пересекающей небо. Именно в этой полосе, находится бóльшая часть звезд нашей Галактики, скрытая за непроницаемой для видимого света завесой из межзвездного газа и пыли.

«Мягкое рентгеновское излучение тоже поглощается на пылевых облаках, образуя контрастные “провалы” на карте всего неба СРГ/eROSITA. А вот жесткие рентгеновские лучи, в которых на Галактику смотрит телескоп СРГ/ART-XC им. М.Н.Павлинского, куда меньше подвержены их влиянию. И надо честно сказать, что всю эту тысячу дней взгляды команды ART-XC были прикованы к Млечному пути и особенно к его «сердцу» — области вблизи центра Галактики», — говорит заместитель директора ИКИ РАН, научный руководитель телескопа ART-XC им. М.Н.Павлинского Александр Лутовинов.

В самом начале миссии, осенью 2019 года ART-XC сделал первый глубокий обзор центральной части Галактики. А сейчас, весной 2022 было решено повторить глубокий обзор, но теперь не ограничиваться только центральной частью Галактики, а двинуться дальше вдоль её диска. И вот последние несколько недель, шаг за шагом, ART-XC осматривает плоскость Галактики, двигаясь с южного неба на более привычное нам северное.

Галактическая плоскость СРГ/ART-XC 08.04.2022 (с) В.А. Арефьев, Р.А. Буренин, Р.А. Кривонос, И.Ю. Лапшов, С.В. Мольков, ИКИ РАН
Галактическая плоскость СРГ/ART-XC 08.04.2022 (с) В.А. Арефьев, Р.А. Буренин, Р.А. Кривонос, И.Ю. Лапшов, С.В. Мольков, ИКИ РАН

На представленном выше изображении показана выполненная на данный момент (8 апреля 2022 года) часть этого обзора, центральные двадцать градусов плоскости.

В самой правой его части видна протяженная структура сложной формы, более подробно показанная на врезке ниже. Это G347.3-0.5 (она же RX J1713.7-3946) — остаток сверхновой, судя по всему, взорвавшейся в 393 году н.э. Этот остаток расположен достаточно близко к Земле, на расстоянии около 3000 световых лет и является одним из ярчайших на небе в жестких гамма-лучах. Это указывает на то, что на ударных волнах в нем действует природный ускоритель заряженных частиц — примерно такой же по достигаемой энергии, как Большой адронный коллайдер, только гораздо бóльший по масштабам. Телескоп ART-XC позволяет впервые подробно рассмотреть этот интереснейший объект в мельчайших деталях, можно сказать добавить «цвета» на его карту, что позволяет лучше разобраться в процессах, происходящих в области ударной волны, понять конкретные механизмы генерации зарегистрированного жесткого рентгеновского излучения. Подобная картографическая работа была недавно проведена ART-XC им. М.Н. Павлинского и по другому яркому остатку сверхновой — Корма А (Puppis A).

Центральная часть Галактики, показанная на средней врезке, — это вотчина дремлющей сверхмассивной черной дыры, названной радиоастрономами Стрелец А* (Sagittarius A*). Эволюция галактик тесно связана с жизнью и «диетой» их центральных черных дыр, и в этом плане Стрелец А* ведет себя в последнее время совершенно непримечательно. Его яркость, даже во время вспышек, не дотягивает до яркости расположенных рядом десятков Галактических рентгеновских двойных, что, учитывая в миллионы раз бóльшую массу центральной черной дыры, указывает на то, что она держит строжайший «пост». Но так было далеко не всегда. По данным предшественника ART-XC — телескопа АРТ-П, работавшего на борту обсерватории ГРАНАТ в 1989–1998 гг., были обнаружены следы того, что в недалеком прошлом, несколько веков назад, Стрелец А* был гораздо активнее, поглощая в сотни тысяч раз больше вещества в секунду и светя ярче в соответствующее количество раз. Следы этой активности теперь проявляются в виде отражения рентгеновского излучения, родившегося тогда, от молекулярных облаков, расположенных вблизи центра Галактики, которое видит и ART-XC.

Но и этот эпизод, видимо, был не самым «сытым» в истории нашей центральной черной дыры. Недавно обнаруженные огромные протяженные структуры — «пузыри Fermi/eROSITA», скорее всего, возникли в результате достаточно долгого (несколько миллионов лет) периода, когда Стрелец А* был еще в десять тысяч ярче, т.е. в миллиард раз ярче, чем сейчас. Вот уж действительно, то густо, то пусто.

Еще одна причина, по которой всегда интересно исследовать Галактические источники, — их переменность. Рентгеновское небо гораздо динамичнее, чем привычное нам небо в видимом свете. Почти каждый год на нем вспыхивают рентгеновские новые, превосходя по яркости все прочие объекты, гаснут и вновь разгораются рентгеновские пульсары в двойных системах с гигантскими звездами, меняют свои «цвета» аккреционные диски вокруг черных дыр — словом, все небо «бурлит». Даже обычные звезды, похожие на наше Солнце, нет-нет да показывают яркие вспышки.

Как раз недавно, одна из таких активных звезд попала в поле зрения телескопа ART-XC пока он наблюдал миллисекундный пульсар PSR B1937+21 — один из будущих «маяков» рентгеновской навигации. На врезке слева показаны кривая блеска этой звезды, на которой хорошо видны вспышка в поле зрения ART-XC: во время короткой вспышки звезда становится гораздо ярче пульсара, в то время как вне вспышки её практически не видно.

Илья Мереминский, научный сотрудник ИКИ РАН, отвечающий за оперативный анализ данных ART-XC им. М.Н. Павлинского, отмечает: «Эта вспышка, продолжительностью в несколько десятков минут, была на порядки мощнее, чем самые мощные вспышки, когда-либо наблюдавшиеся на Солнце. А это значит, что даже если вокруг этой или похожей звезды обнаружатся экзопланеты, наличие жизни на них будет крайне маловероятным — жесткое рентгеновское излучение родительской звезды во время таких мощных вспышек нагревает и “сдувает” атмосферу, лишая поверхность планеты защиты от разрушительного рентгеновского излучения».

Рентгеновские наблюдения очень важны и чрезвычайно информативны для исследования уникальных и впечатляющих источников: от молодых протозвезд до звездных останков — компактных объектов и остатков сверхновых, от «голодных» квазаров в ранней Вселенной до гигантских скоплений галактик, от кажущихся неинтересными коричневых карликов до полярных сияний на других планетах.

Работа обсерватории «Спектр-РГ» и первого российского зеркального рентгеновского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на ее борту продолжается, а значит нас ждет множество удивительных открытий!

  1. The Early Data Release of eROSITA and Mikhail Pavlinsky ART-XC on the SRG mission. Astronomy & Astrophysics
  2. First science highlights from SRG/eROSITA. Astronomy & Astrophysics
  3. R. Sunyaev et al. SRG X-ray orbital observatory Its telescopes and first scientific results. A&A,  656, A132 (2021) https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141179
  4. Сайт проекта «Спектр-Рентген-Гамма»

***

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.

Телескоп СРГ/ART-XC получил самую детальную карту остатка вспышки сверхновой в жестких рентгеновских лучах

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.

SRG/ART-XC SNR RX J1713.7-3946
Слева: Начало первого сканирующего наблюдения Галактической плоскости телескопом СРГ/ART-XC им. М.Н. Павлинского в марте 2022 года. Обозначены несколько точечных рентгеновских источников и контуры протяженного остатка вспышки Сверхновой RX J1713.7-3946. Справа: Детальное изображение остатка вспышки Сверхновой RX J1713.7-3946, полученное телескопом ART-XC в диапазоне энергий 4 – 15 кэВ (наблюдения 7–15 марта 2022 года). Хорошо видна структура остатка, в том числе ударная волна, образовавшаяся во время взрыва сверхновой звезды и распространяющаяся сквозь межзвездную среду. Рентгеновские изображения получены Р.А. Кривоносом, И.Ю. Лапшовым и С.В. Мольковым, ИКИ РАН

«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.

Телескоп СРГ/ART-XC выполняет новую программу наблюдений

Российский рентгеновский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» выполняет новую программу наблюдений избранных участков неба и наиболее интересных объектов.

С 19 декабря 2021 года российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» проводила пятый из восьми запланированных обзоров всего неба, который должен был завершиться в начале лета 2022 г. 26 февраля 2022 г. один из двух телескопов на борту обсерватории — германский eROSITA был переведён в «спящий» режим и обзор был приостановлен.

Российский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского продолжил работу, но в рамках новой программы научных наблюдений, составленной с учетом уже полученных результатов.

Как рассказал на Совете Российской академии наук по космосу научный руководитель телескопа СРГ/ART-XC, профессор РАН Александр Лутовинов (ИКИ РАН), новая программа состоит из четырех элементов.

Первый — глубокой обзор плоскости нашей Галактики. Первые наблюдения состоялись 16 марта, по его результатам были обнаружены источники рентгеновского излучения, которые не были зарегистрированы за время проведения обзора всего неба. Эта область интересна потому, что здесь много пыли и газа, которые поглощают фотоны не очень высоких энергий. ART-XC им. М.Н. Павлинского, рабочий диапазон которого доходит до 30 кэВ, позволяет увидеть объекты, скрытые от телескопов, работающих в более мягком рентгеновском диапазоне.

Второй элемент — наблюдение выбранных участков небесной сферы и наиболее интересных объектов. К концу февраля 2022 г. ART-XC им. М.Н. Павлинского в ходе состоявшихся четырех обзоров небесной сферы обнаружил много источников рентгеновского излучения, которые представляют большой интерес для астрофизиков.

«Это так называемая «программа научного наследия» или ART-XC Legacy Program, — поясняет Александр Лутовинов. — Изначально предполагалось, что мы будем реализовывать её после окончания обзорного этапа, но в данной ситуации мы начали её раньше».

Третий элемент программы — исследования транзиентных (переменных источников). Четвертый — наблюдения миллисекундных пульсаров, которые имеют не только фундаментальный, но и прикладной аспект. Рентгеновские пульсары в качестве далеких «маяков» могут использоваться для автономной навигации в космосе. Уже проведенные эксперименты с помощью телескопа ART-XC позволили достичь пространственной точности определения положения космического аппарата порядка 10 км.

Эта программа наблюдений с помощью телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского рассчитана на год, но, как подчеркнул Александр Лутовинов, она может быть достаточно оперативно изменена в зависимости от обстоятельств.

***

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.

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

Телескоп СРГ/ART-XC им. М.Н. Павлинского впервые зарегистрировал событие, связанное с повышенной солнечной активностью

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.

Рост фонового уровня сигнала, зарегистрированный детекторами телескопа СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского 28.10.2021, связанный с серией солнечных вспышек. По горизонтали — время, по вертикали — число отсчётов в секунду (с) ИКИ РАН

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.