«Спектр-РГ» и прорывы отечественной науки

Русский репортерНаука

Увидеть, кто съел миллиард солнц

«Спектр-РГ» и прорывы отечественной науки

Мария Пази

Космическую обсерваторию «Спектр-РГ» готовят к запуску. Фото press.cosmos.ru

Появилось сразу два повода для гордости за отечественную науку. 13 июля с космодрома Байконур запустили космическую обсерваторию «Спектр-Рентген-Гамма» с парой рентгеновских телескопов на борту — российским и германским. А 8 августа трем российским астрофизикам была вручена премия и медаль Поля Дирака за выдающийся вклад в развитие космологии — науки об особенностях нашей Вселенной и о ее эволюции. Оба события объединяет имя академика Рашида Сюняева, автора научной программы космической миссии «Спектра-РГ». Мы попросили ученого и его коллегу, руководителя проекта со стороны Германии, доктора Петра Пределя, рассказать о телескопе и его роли в познании Вселенной

Посмотреть на вселенских гигантов

— Работа по проекту велась более 15 лет и потребовала больших усилий нашей промышленности и ученых, — рассказывает Рашид Сюняев. — До «Спектра» на исследование Вселенной в рентгеновском диапазоне был способен только запущенный в 1990 году немецкий спутник ROSAT. Более восьми лет он успешно работал на орбите, его картами неба астрономы пользуются до сих пор. Но телескоп, что летит на орбиту сейчас, в 25 раз чувствительней своего предка. Кроме того, запуск «Спектра-РГ» — это первая попытка России вывести спутник во вторую точку Лагранжа.

Точки Лагранжа — это места в космосе, где силы притяжения Земли, Солнца и центробежная сила Солнечной системы уравновешивают друг друга. Всего таких точек пять; попавший в них объект может оставаться неподвижным относительно Земли и Солнца, поэтому фантасты любят размещать в них космические города будущего. Точка L2, к которой сейчас летит «Спектр» (полет займет 100 дней), находится на расстоянии в 1,5 миллиона километров от Земли — почти в пять раз дальше, чем орбита Луны.

Там, в далеком космосе, обсерватории предстоит важная миссия — провести перепись самых массивных объектов Вселенной.

— Мы давно мечтали получить детальную карту Вселенной в рентгеновских лучах, — объясняет Рашид Сюняев. — Обсерватория поможет нанести на карту Вселенной множество интереснейших астрономических объектов. Например, миллионы сверхмассивных черных дыр, расположенных в ядрах галактик. Вот в центре нашей галактики находится не очень массивная черная дыра — всего каких-то четыре миллиона масс Солнца. А есть галактики, в центре которых находятся черные дыры массой в миллиард масс Солнца! Чтобы их свечение заметил «Спектр-РГ», необходимо, чтобы черная дыра съедала вещество массой с нашу Землю каждую секунду. Представляете?! Кроме того, мы надеемся открыть и нанести на карту неба 100 000 скоплений галактик с массами, превышающими 300 тысяч миллиардов солнечных масс, — это число с 14 нулями!

— При этом мы обнаружим массивные объекты не только в близких к нам областях Вселенной, но и на очень большом расстоянии, — дополняет Петр Предель, — до 6–8 миллиардов световых лет.

Рашид Сюняев
Фото Smithsonian
Institution

— Скопления галактик содержат громадное количество горячего межгалактического газа с температурами в десятки миллионов градусов, — продолжает Рашид Сюняев. — Он интенсивно излучает в рентгеновских лучах, и это позволяет «Спектру» его увидеть.

Ловят излучение два «глаза» обсерватории, дополняющие друг друга. Один, российский телескоп ART-XC, обнаруживает жесткие, высокоэнергетичные рентгеновские лучи, которые излучают, например, черные дыры и нейтронные звезды. Второй, высокочувствительный немецкий eROSITA, ловит мягкий спектр рентгеновского излучения с низкой энергией.

Главная загадка астрономии

— Первые четыре года мы будем сканировать небо. Каждый день будет осмотрена полоска круга шириной в один градус. Потом ось спутника будет смещаться вслед за Солнцем, как в песне битлов I follow the Sun, — чтобы за следующие сутки осмотреть еще одну полоску небесной сферы. Так, градус за градусом, за полгода телескопы пристально осмотрят все небо. За четыре года мы получим восемь независимых карт неба.

Вы спросите: зачем восемь? А мы наложим эти карты одну на другую и просуммируем их, что приведет к увеличению чувствительности. Кроме того, сравнивая карты, полученные с интервалом в полгода, мы надеемся проследить за изменением во времени рентгеновских источников различной природы.

Например, если неосторожная звезда пролетит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, то гигантские перепады сил гравитации просто разорвут эту звезду. Мы увидим рентгеновское излучение, но через месяцы этот ярчайший источник погаснет. Оценки показывают, что мы сможем увидеть несколько тысяч таких переменчивых явлений.

А дальше мы будем прицельно наводить телескопы и займемся детальным исследованием наиболее интересных объектов, открытых в ходе сканирования. НПО имени С. А. Лавочкина — предприятие, создавшее наш замечательный спутник, обещает ученым еще два с половиной года работы в таком режиме.

Сканирование неба даст нам, например, уникальную информацию о времени формирования скоплений галактик и сверхмассивных черных дыр, об их росте и слияниях, о том, как они распределены — равномерно или кучкуются. Знание об их расположении позволит нам исследовать в пространственном распределении то, что называют «барионные акустические осцилляции», — это отголоски рождения Вселенной в виде звуковых волн, которые наполняли ее на ранних стадиях расширения, когда Вселенная была моложе 380 000 лет, — рассказывает об этапах проекта Рашид Сюняев.

— А если мы преуспеем и получим информацию о темной энергии и темной материи, это может стать революцией в фундаментальной физике, — дополняет Петр Предель. — Это наиболее актуальные вопросы в астрономии. 95% Вселенной составляют «темные начала», а мы совершенно ничего о них не знаем!

Первые новости из космической командировки

— Замечательно прошел волнующий момент запуска, — делится впечатлениями Рашид Сюняев. — Спасибо специалистам, обеспечившим работу ступеней ракеты Протон-М и разгонного блока! Сейчас спутник находится уже в 1 250 000 километрах от Земли. Проведены две важнейшие коррекции орбиты. Больше двухсот человек в России и Германии каждый день проверяют системы спутника и работу телескопов в двух центрах Дальней космической связи. Мы получаем и первые научные данные. Российский телескоп работает штатно. Первые же наблюдения хорошо известного рентгеновского пульсара Кентавр X-3 позволили с высочайшей точностью измерить период вращения этой нейтронной звезды и ее жесткий рентгеновский спектр. Включать детекторы немецкого телескопа пока что нельзя, так как газ, выделяющийся при работе двигателя при серьезных коррекциях орбиты, может «покрыть изморозью» поверхности детектора и его фильтров. Но ждать первых включений осталось недолго. Надеемся, что и дальше все будет работать в штатном режиме. «Спектр» каждый день должен сканировать и сбрасывать информацию на Землю, а антенны должны ежедневно минимум по шесть часов в сутки без выходных и отпусков ловить гигантский поток данных. И ни одного дня нельзя потерять — иначе на карте Вселенной останется пустая полоска!

Премия Дирака и рождение Вселенной

Вселенная рождалась быстро: согласно теории инфляции, разработанной советскими астрофизиками, 13,8 миллиардов лет назад за микроскопические доли секунды пространство увеличилось в нониллион раз (1030). Материя была ужасно горячей, фотоны рвались наружу, но поначалу излучение сдерживалось ионизированным веществом. Тем не менее расширение шло дальше, материя остывала, протоны и электроны стали собираться в атомы, а фотоны наконец смогли «вырваться» из плена и отправиться в свободное путешествие. Эти древние фотоны мы можем регистрировать и сегодня; их называют космическим микроволновым фоном или реликтовым излучением. Реликтовое излучение — след далекого прошлого Вселенной, который мы можем увидеть в радиотелескоп.

За модель инфляции, основанную на изучении реликтового излучения, престижнейшая в мире теоретической физики медаль Поля Дирака и была вручена 8 августа трем российским астрофизикам: Алексею Старобинскому, Вячеславу Муханову и Рашиду Сюняеву.

Алексей Старобинский и Вячеслав Муханов развивали теорию инфляции, а благодаря работам Рашида Сюняева ее стало возможно проверить экспериментально. В соавторстве с Яковом Зельдовичем профессор Сюняев сделал несколько сбывшихся впоследствии теоретических предсказаний. Например, что на интенсивность реликтового излучения должно влиять вещество межзвездного и межгалактического газа. Этот эффект позже обнаружили и назвали эффектом Сюняева-Зельдовича. Благодаря этому эффекту нашли способ взвесить неподъемное — скопления галактик. Астрофизики смотрят, как меняется реликтовый фон, и могут предположить, сколько вещества прячется в темных безднах космоса между галактиками.

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

В зоне особого внимания В зоне особого внимания

Как Сергей Гордеев управляет крупнейшей строительной компанией России

Forbes

Звезды моды и шоу-бизнеса скорбят об утрате и выражают соболезнования семье

Cosmopolitan
6 новых законов, которые сильно изменят жизнь автомобилистов 6 новых законов, которые сильно изменят жизнь автомобилистов

Самые важные законопроекты для автомобилистов, которые приняла Госдума

РБК
Эксперты рассказали, кому могут помочь субсидии для франчайзи в Москве Эксперты рассказали, кому могут помочь субсидии для франчайзи в Москве

В Москве ввели меры поддержки франчайзинга в малом и среднем бизнесе

Forbes
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Мечта из голубых кирпичиков Мечта из голубых кирпичиков

Модель суперкара Bugatti Chiron, почти целиком построенная из кубиков Lego

Популярная механика
Близок час растраты: куда приведет Россию использование средств из Фонда национального благосостояния Близок час растраты: куда приведет Россию использование средств из Фонда национального благосостояния

В 2020 году ликвидная часть ФНБ достигнет 7% ВВП

Forbes
На зависть Кардашьян: как сделать суперсексульное белфи На зависть Кардашьян: как сделать суперсексульное белфи

Крутым селфи сегодня никого не удивишь. А как насчет белфи?

Cosmopolitan
Памяти энергетического оргазма. Почему мы запускаем клуб персонального развития Forbes Ontology Памяти энергетического оргазма. Почему мы запускаем клуб персонального развития Forbes Ontology

Нужна легализация технологий персонального развития для бизнес-аудитории

Forbes
Бюджетные материнские платы для Ryzen на чипсете А320 Бюджетные материнские платы для Ryzen на чипсете А320

4 лучшие модели материнских плат в самом бюджетном сегменте для AMD

CHIP
Небо, самолет, мужество: стюардессы, спасшие пассажиров ценой своей жизни Небо, самолет, мужество: стюардессы, спасшие пассажиров ценой своей жизни

Героини нашей статьи исполнили свой долг и спасли пассажиров

Cosmopolitan
Комо everybody Комо everybody

Свадьба на озере Комо снова в тренде

Tatler
Гостья из будущего Гостья из будущего

Индустрия красоты, так же как и мода, выходит за свои рамки

Vogue
Уроки «Рассказа служанки»: может ли Россия превратиться в тоталитарное общество, где насилуют и угнетают женщин Уроки «Рассказа служанки»: может ли Россия превратиться в тоталитарное общество, где насилуют и угнетают женщин

О физическом и психологическом насилии над женщинами в семье и обществе

Forbes
Kuznetsky Squad: Kuznetsky Squad:

Группа Kuznetsky Squad рассказала про первый успех, первый концерт и музыку

Cosmopolitan
Когда много не надо: бюджетные процессоры до 8000 рублей Когда много не надо: бюджетные процессоры до 8000 рублей

Мониторим рынок недорогих процессоров Intel и AMD на предмет годных решений

CHIP
Samsung представил два новых смартфона Samsung представил два новых смартфона

Samsung представил два новых флагмана — Galaxy Note 10 и Galaxy Note 10+

Forbes
10 способов выжить в авиакатастрофе 10 способов выжить в авиакатастрофе

Следуйте этим рекомендациям, если хотите быть готовыми к нештатным ситуациям

Популярная механика
Работа с тенью и коуч Депардье: 9 секретов личного роста от бизнесменов и топ-менеджеров Работа с тенью и коуч Депардье: 9 секретов личного роста от бизнесменов и топ-менеджеров

Истории бизнесменов и топ-менеджеров о личном росте

Forbes
«А ведь я тебе так верил(а)!»: правила для тех, кому изменили «А ведь я тебе так верил(а)!»: правила для тех, кому изменили

Сталкиваясь с изменой, мы можем испытывать целую гамму чувств

Psychologies
«Всегда прыгайте выше головы»: карьерные советы главы Bonduelle «Всегда прыгайте выше головы»: карьерные советы главы Bonduelle

Масштаб наших достижений ограничен лишь нашей способностью их себе представить

Forbes
Буря в «Озере»: перешел ли Сергей Чемезов на сторону народа? Буря в «Озере»: перешел ли Сергей Чемезов на сторону народа?

Сергей Чемезов неожиданно прокомментировал московские акции протеста

Forbes
Нелли Блай — женщина, стоявшая у истоков журналистских расследований Нелли Блай — женщина, стоявшая у истоков журналистских расследований

В числе первых, кто взялся за серьезные темы, была журналистка Нелли Блай

Esquire
История и геополитика. Что думает гражданин Грузии о выступлении Владимира Путина История и геополитика. Что думает гражданин Грузии о выступлении Владимира Путина

«Сноб» публикует письмо Гурама Гамрекели (митрополита Руставского Иоанна)

СНОБ
Плюс два в августе. Кто может парковаться в Москве бесплатно Плюс два в августе. Кто может парковаться в Москве бесплатно

Владельцы транспорта, которые имеют возможность не платить за парковку

РБК
Крошечные стражи подземных галактик Крошечные стражи подземных галактик

Корневые системы растений занимают в почве огромные пространства

Наука и жизнь
Гибкость мышления: как посадить мысли на шпагат Гибкость мышления: как посадить мысли на шпагат

Что, если прислушаться к телесным сигналам и быть настойчивыми, но гибкими?

Psychologies
Мультики для Грефа: зачем «Союзмультфильму» совместное предприятие со Сбербанком Мультики для Грефа: зачем «Союзмультфильму» совместное предприятие со Сбербанком

Как удалось увлечь Грефа мультфильмами и что происходит с российской анимацией

Forbes
Пылающая Сибирь: почему горят леса и каков масштаб катастрофы Пылающая Сибирь: почему горят леса и каков масштаб катастрофы

Экологическая катастрофа уже привлекла внимание всего мира

Популярная механика
Улыбка Моны Лизы Улыбка Моны Лизы

Софья Каштанова о том, почему она не рассказывает об отце ребенка

OK!
Открыть в приложении