«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

Обзор беспроводного пылесоса Dyson V11 Absolute: чисто и дорого Обзор беспроводного пылесоса Dyson V11 Absolute: чисто и дорого

Тестируем продвинутый вертикальный пылесос от Dyson

CHIP
Большой куш: как хоккеисты из России «ограбили» НХЛ Большой куш: как хоккеисты из России «ограбили» НХЛ

Почему Артемий Панарин теперь будет зарабатывать больше Александра Овечкина

Forbes
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
Мечта из голубых кирпичиков Мечта из голубых кирпичиков

Модель суперкара Bugatti Chiron, почти целиком построенная из кубиков Lego

Популярная механика
От пяти тысяч до пяти лет. За непропуск «мигалки» накажут по-новому От пяти тысяч до пяти лет. За непропуск «мигалки» накажут по-новому

При самом трагичном исходе нарушитель рискует сесть в тюрьму на несколько лет

РБК
Пять модных архивов в инстаграме, на которые стоит подписаться Пять модных архивов в инстаграме, на которые стоит подписаться

Историки моды, в чьих аккаунтах собраны хиты и редкие публикации из глянца

Vogue
Испортить юбилей: почему фестиваль «Вудсток-50» сорвался Испортить юбилей: почему фестиваль «Вудсток-50» сорвался

«Вудсток-50», который должен был пройти с 16 по 18 августа, сорвался

РБК
Написанному верить? Написанному верить?

Онлайн-френды из соцсетей подчас нам кажутся ближе, чем реальные друзья

Лиза
Фонд с российскими корнями Gagarin Capital вложил $2,5 млн в австралийский стартап вместе с Y Combinator Фонд с российскими корнями Gagarin Capital вложил $2,5 млн в австралийский стартап вместе с Y Combinator

Стартап Earth AI привлек $2,5 млн от Gagarin Capital и акселератора Y Combinator

Forbes
Найти равновесие Найти равновесие

Интерьер подмосковного дома на контрасте классики и современных мотивов

SALON-Interior
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
Личное дело Личное дело

Читательницы делятся историями о том, как искали и нашли эффективные процедуры

Vogue
Высокобюджетное искусство. Самые богатые театры Минкульта Высокобюджетное искусство. Самые богатые театры Минкульта

Какие театры из тех, что в федеральном подчинении, получают больше субсидий?

Forbes
Протесты в столице поддержала треть москвичей Протесты в столице поддержала треть москвичей

Почти треть москвичей поддерживают протесты из-за снятых с выборов кандидатов

Forbes
Лучше антидепрессантов: 10 неожиданных вещей, которым вы можете научиться на паруснике Лучше антидепрессантов: 10 неожиданных вещей, которым вы можете научиться на паруснике

Такое путешествие научит вас стойкости и избавит от депрессии

Forbes
Как изменились клубы за 10 лет: что вместо гламура, «бухла» и съема на ночь? Как изменились клубы за 10 лет: что вместо гламура, «бухла» и съема на ночь?

Какая трансформация произошла с клубной жизнью за 10 лет

Playboy
Авиакомпании сократили число рейсов в построенный Вексельбергом аэропорт Саратова Авиакомпании сократили число рейсов в построенный Вексельбергом аэропорт Саратова

«Аэрофлот» и S7 сократят количество рейсов в новый аэропорт Саратова

Forbes
Фантазия за $100 млн: как создатель Cirque du Soleil ушел из культового цирка и придумал новое уникальное шоу Фантазия за $100 млн: как создатель Cirque du Soleil ушел из культового цирка и придумал новое уникальное шоу

Создатель Cirque du Soleil, сочетает в себе творческий талант и бизнес-чутье

Forbes
«Свободу Асапу», чат Гаги и другие флешмобы, которые фанаты устраивали звездам «Свободу Асапу», чат Гаги и другие флешмобы, которые фанаты устраивали звездам

Фанаты требуют у шведской полиции освобождения A$ap Rocky

Cosmopolitan
Как не допустить насилия Как не допустить насилия

Рекомендации конфликтолога: как научиться обсуждать проблемы, не причиняя боли

Psychologies
Репортаж с места события Репортаж с места события

Алёна Пенева встретилась с военным корреспондентом и писателем Михаилом Зыгарем

Cosmopolitan
Как дожить до 100 лет: 9 привычек долгожителей Как дожить до 100 лет: 9 привычек долгожителей

Образ жизни определяет не только ее качество, но и продолжительность

Популярная механика
Alfa Future People объявил новых участников техно-сцены Alfa Future People объявил новых участников техно-сцены

Анонсировано пополнение в насыщенном лайнапе техно-сцены Miller Future Music

Cosmopolitan
Old School Old School

В этом году дочери Кейт Миддлтон и принца Уильяма исполнилось 5

OK!
10 фактов: как выжить при нападении акулы 10 фактов: как выжить при нападении акулы

Среди всех известных хищников акулы имеют репутацию самых жестоких

Популярная механика
Можно ли похудеть от кофе? Рассказываем всю правду о новой диете Можно ли похудеть от кофе? Рассказываем всю правду о новой диете

Всем любителям кофе посвящается

Playboy
Люкс на колесах: за какие автомобили россияне готовы платить от $100 000 Люкс на колесах: за какие автомобили россияне готовы платить от $100 000

Лидеры продаж в премиальном сегменте российского авторынка

Forbes
Каково это — придумывать световое оформление для Met Gala, тура Дрейка и презентации Porsche Каково это — придумывать световое оформление для Met Gala, тура Дрейка и презентации Porsche

Как двое друзей прошли путь от идейного стартапа до международной компании

Esquire
#прохобби: кофейный бизнес и тропические растения Никиты Федотова #прохобби: кофейный бизнес и тропические растения Никиты Федотова

Никита Федотов — о кофейных трендах и растениеводстве.

РБК
7 лучших способов применения старого компьютера (ему рано на помойку) 7 лучших способов применения старого компьютера (ему рано на помойку)

Не спеши выкидывать устаревшую технику, у нас тут несколько идей!

Playboy
Открыть в приложении