«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

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018» Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Playboy
Действительно ли мы худеем, когда много потеем (спойлер: не во всех случаях) Действительно ли мы худеем, когда много потеем (спойлер: не во всех случаях)

Сейчас ты узнаешь, как обильное потоотделение связано с потерей веса

Playboy
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
Идеальный муж. Как Константин Богомолов из театральных режиссеров стал героем светской хроники Идеальный муж. Как Константин Богомолов из театральных режиссеров стал героем светской хроники

Вспоминаем главные вехи в творческом и светском пути Константина Богомолова

Forbes
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
Почему миллениалы такие одинокие Почему миллениалы такие одинокие

Почему 30 процентов миллениалов часто или всегда чувствуют себя одинокими

Vogue
Вторая жизнь Prisma: кто выкупил долю Mail.ru Group в известном фотоприложении Вторая жизнь Prisma: кто выкупил долю Mail.ru Group в известном фотоприложении

История приложения Prisma и планы развития сервиса

Forbes
«После потери зрения было три пути: спиться, закрыться дома или идти дальше. Я выбрал третий» «После потери зрения было три пути: спиться, закрыться дома или идти дальше. Я выбрал третий»

История Константина Балянина, который после потери зрения стал психологом

Psychologies
Священный верблюд инков Священный верблюд инков

Ламы и их родственники снабжают жителей Перу едой, одеждой и транспортом

Вокруг света
6 фантастических сериалов, которые стоит подождать 6 фантастических сериалов, которые стоит подождать

Шесть интереснейших премьер сериалов на ближайшие полгода

Популярная механика
Как Риз Уизерспун, Марго Робби и Шарлиз Терон вошли в список Forbes благодаря феминизму Как Риз Уизерспун, Марго Робби и Шарлиз Терон вошли в список Forbes благодаря феминизму

Кто из голливудских актрис зарабатывает сегодня больше других

Forbes
Игры с китайцами. Как продавать в КНР киберспортивные проекты Игры с китайцами. Как продавать в КНР киберспортивные проекты

150 млн поклонников видеоигр из Китая, привлекают в страну крупные проекты

Forbes
Путевка в жизнь Путевка в жизнь

Зарубежное образование остается важным показателем престижа для детей

GQ
Лучшие цитаты фитнес-фриков о тренировках Лучшие цитаты фитнес-фриков о тренировках

Собрали для вас цитаты тех, кому не чужд фитнес

Psychologies
Как точно избавиться от страха публичных выступлений: 4 гарантированных способа Как точно избавиться от страха публичных выступлений: 4 гарантированных способа

Советовать успокоиться мы точно не будем (так это не работает)

Playboy
Страшная сказка Страшная сказка

Как воспоминания о собственном детстве могут предотвратить семейную трагедию

СНОБ
Странные челленджи, мемы и миллиарды коротких видео: почему TikTok стал таким популярным? Странные челленджи, мемы и миллиарды коротких видео: почему TikTok стал таким популярным?

Гид по TikTok: все, что вы хотели знать о самой главной развлекательной соцсети

Esquire
Остров солнца Остров солнца

Лучшие пляжные курорты Сицилии располагаются на южном побережье острова

OK!
Лучшие сериалы августа 2019 года Лучшие сериалы августа 2019 года

Черная комедия с Кирстен Данст, фэнтези-нуар и другие новинки августа

Esquire
Instagram вместо спортзала: как из декрета построить бизнес на 70 млн рублей Instagram вместо спортзала: как из декрета построить бизнес на 70 млн рублей

Уйдя в декрет, Анастасия Чирченко превратила свой Instagram в фитнес-блог

Forbes
«У нас принято композитора нагибать как можно ниже»: почему талант в России не гарантирует заработков «У нас принято композитора нагибать как можно ниже»: почему талант в России не гарантирует заработков

Отрывок из книги Алексея Мунипова «Фермата. Разговоры с композиторами»

Forbes
Какими получились новые Powerbeats Pro Какими получились новые Powerbeats Pro

Мы протестировали полностью беспроводные Beats первыми

GQ
Продукты, которые нас разоряют: как авокадо и матча поработили наши кошельки Продукты, которые нас разоряют: как авокадо и матча поработили наши кошельки

Какие продукты нас разоряют и кто за этим стоит

Forbes
Острые ощущения Острые ощущения

В наши дни барефутеры слышат лишь укоры и оскорбления

StarHit
«Я не за Путина, я за любовь»: как малый бизнес в центре Москвы переживает уличные протесты «Я не за Путина, я за любовь»: как малый бизнес в центре Москвы переживает уличные протесты

Forbes пообщался с малым бизнесом, оказавшимся в эпицентре протеста

Forbes
Попали в сети: звезды, которые нашли любовь в интернете Попали в сети: звезды, которые нашли любовь в интернете

Иногда знаменитости даже создают семьи с теми, кого повстречали в интернете

Cosmopolitan
Дать ребенку родиться, зная, что он не выживет Дать ребенку родиться, зная, что он не выживет

Как прожить жизнь, зная, что твой ребенок тебя покинет

Psychologies
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
Анита Цой: «Мне интересно, каково это – быть пьяной?» Анита Цой: «Мне интересно, каково это – быть пьяной?»

Как истинная кореянка... уважаю родителей и своего мужчину

StarHit
7 причин, почему ты не становишься сильнее, хотя регулярно ходишь в качалку 7 причин, почему ты не становишься сильнее, хотя регулярно ходишь в качалку

Стараешься, стараешься, а результата нет? Значит, что-то не так

Playboy
Открыть в приложении