Российско-немецкая обсерваторная станция «Спектр-РГ» находится в 1,5 млн километров от Земли. С декабря прошлого года она сканировала космос с помощью рентгеновских лучей. Теперь нам доступны первые снимки. Мы спросили у астронома, как правильно читать эту карту.
На опубликованных цветных рентген-снимках — обычная жизнь Вселенной: ускорение и распад материи, нагретой до сверхвысоких температур, обжигающий газ, ненасытные черные дыры и взрывы звезд.
По центру изображения проходит плоскость галактики Млечный Путь. Он выглядит как темная полоса, потому что молекулярный газ и звездная пыль поглощают большую часть рентгеновских лучей.
Снимки получены с помощью аппарата eRosita, установленного на «Спектре-РГ». Это первая полная карта звездного неба, снятая с ее помощью.
Сам телескоп «Спектр-РГ» был запущен в июле прошлого года с космодрома Байконур с помощью российской ракеты «Протон-М». Запуск сопровождался сложностями и два раза переносился — сначала специалисты обнаружили проблему с подачей тока в телескопе, затем — в самой ракете.
К декабрю «Спектр-РГ» достиг точки назначения на расстоянии 1,5 млн км от Земли и начал сканировать космос.
Результатом стала, возможно, самая подробная и обширная карта звездного неба в мире — на снимке, который мы видим, около миллиона источников рентгеновского излучения.
«Это, кстати, примерно столько же, сколько было замечено за всю историю рентгеновской астрономии, то есть за последние 60 лет. Фактически мы удвоили количество известных нам источников излучения всего за полгода», — говорит глава группы высокоэнергетической астрофизики в Институте внеземной физики Макса Планка, Кирпал Нандра.
«Объем информации просто потрясающий, и я уверен, что то, что мы делаем, будет революцией в рентгеновской астрономии», — сказал он Би-би-си.
Снимок наложен на эллипс с помощью так называемой проекции Аитова, которая используется при изготовлении карт нашей планеты. Млечный путь на этом «глобусе неба» идет по линии экватора.
«В оптике пыль млечного пути выглядит черной, потому что пыль задерживает и оптическое, и рентгеновское излучение. Если бы вы посмотрели на ту же карту, но в оптике, вы бы увидели похожую черную полосу», — объясняет старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Олег Угольников.
Что еще интересного мы видим на карте?
Цвета в рентгене и облако газа
У карты есть своего рода цветовой ключ — синий, зеленый и красный цвета обозначают фотоны с разными уровнями энергии.
«В принципе, это тот же самый цвет, но только цвет — рентгеновский. Вот как мы в оптике разные энергии квантов воспринимаем как разные цвета, там то же самое. Самый жесткий рентген показан синим, помягче — зеленым, еще мягче — красным. Там цветовая аналогия достаточно прямая, но естественно, это не тот красный и зеленый, который мы видим. Но тот же самый прием подачи информации, чтобы мы видели распределение по частотам», — говорит Угольников.
Синие лучи — это фотоны, с энергией 1-2,3 килоэлектронвольт, что соответствует, как поясняют в «Роскосмосе», температуре излучающего горячего вещества от 10 до 25 миллионов градусов Кельвина. Зеленые участки — это диапазон 0,6-1 кэВ, и температура температура вещества от 60 до 10 млн градусов, красные — самые «холодные» — 0,3-0,6 КэВ и 3-6 млн градусов.
Зеленые и желтые цвета образуют по центру карты пятно, напоминающее по форме гриб. Это — огромное облако раскаленного газа, которое находится прямо за пределами нашей галактики. Изучая его, можно многое узнать о формации и развитии Млечного Пути.
«Пятно большое — это газ, а маленький источник — это то, что остается после вспышки сверхновой звезды. Вот, собственно, нейтронная звезда или черная дыра, если на нее падает какое-то вещество. Тогда вы ее видите уже как маленькую звездочку», — рассказывает Олег Угольников.
Астронома удивило, что облако газа оказалось таким ярко выраженным,
«Я даже не ожидал, что оно будет таким ярким. Все-таки этот газ очень разреженный. Известно, что он существует в виде гало вокруг центра нашей галактики, было известно, что его температура может достигать ста миллионов градусов. Но плотность — очень низкая. И тем не менее, видите, он дает достаточно значимый эффект, эта самая большая деталь вообще на всей карте. Немножко неожиданно, хотя и понятно».
«Он занимает большую часть неба при том, что мы удалены от центра на восемь килопарсек. Размер этого облака — не меньше восьми килопарсек», — говорит Угольников.
Скопление сверхновых
Облака поменьше, прямо над черной линией нашей галактики, это скопление сверхновых. В нем наиболее заметны остатки сверхновой Вела, которые находится всего в 800 световых годах от Земли.
«Сама сверхновая — точка короткая, она длится несколько месяцев. Но после ее вспышки окрестный газ нагревается до высоких температур ударной волной. И вот этот самый нагретый газ, остаток вспышек сверхновых, вы и видите как такие пятнышки», — говорит Олег Угольников.
«Когда вы видите облака разлетающегося газа из какой-то точки, это скорее всего остаток вспышки сверхновой. Разлетающийся горячий газ», — добавляет он.
«Мы узнаем историю, у нас появляется понимание, с какой частотой происходят эти космические катастрофы, вспышки сверхновых. С какой частотой у нас образуются компактные источники, ну и вообще можно будет понять, сколько у нас в галактике черных дыр», — отмечает астроном.
Черные дыры
«Дело в том, что черные дыры в оптике видны совсем плохо. То есть они не видны, мы можем наблюдать их воздействие на какие-то близкие звезды. Например, двойную систему, когда звезда начинает вращаться неизвестно вокруг чего. Понятно, что мало таких объектов можно в оптике найти, поэтому весь конец XX века существование черных дыр ставилось под сомнение, потому что их не видели. Вроде как понятно, что они должны быть, но их никто не видел».
«А здесь мы сразу их замечаем, потому что как только на черную дыру начинает падать какое-то вещество — с любой звезды, из окружающего газа и так далее — оно перед падением разогревается до высоких температур и светит в рентгене. И вот это вы уже можете обнаружить. Раньше таких данных не было, теперь они есть», — резюмирует Угольников.
Супермассивная черная дыра находится как раз по центру карты. В Роскосмосе уточняют, что масса этой черной дыры в четыре раза превышает солнечную.
Треть неба
«Спектр-РГ» за следующие 3,5 года должна провести еще семь полных сканирований неба. Повторное сканирование поможет телескопу получить более точную картинку, убрать с нее артефакты и «шум», а также сканировать глубже и искать в космосе слабые, почти незаметные источники излучения.
Анализируя распределение галактических газов, ученые надеются понять, как структурирована вселенная, и как она менялась со временем. Возможно, им удастся узнать нечто и о темной материи.
«Это главный приз, но претендовать на него мы сможем только к концу миссии», — говорит профессор Нандра.
«Восемь сеансов сканирования помогут нам по-настоящему глубоко изучить отдаленные части вселенной. Говоря просто, мы пытаемся увидеть все кластеры галактик во вселенной, масса которых превышает определенное значение. У нас уже неплохая подборка, около 10 тысяч, но мы надеемся выйти хотя бы на 100 тысяч», — добавляет он.
«Спектр-РГ» состоит из двух главных компонентов: большую часть корпуса занимает разработанный в Германии телескоп eRosita. Рядом находится разработанный российскими учеными телескоп ART-XC.
