«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

Дакота-блюз Дакота-блюз

Жарким летним деньком мы отправились за сцену к певице Рите Дакоте

Maxim
В плейлист: 10 любимых музыкальных альбомов Жан-Мишеля Баския В плейлист: 10 любимых музыкальных альбомов Жан-Мишеля Баския

Подборка любимых альбомов американского культового художника Жан-Мишеля Баския

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
7 книг для отпуска 7 книг для отпуска

Что почитать, если «Нетфликсу» на отдыхе вы все же предпочитаете книжки

GQ
Туристам грозит тюрьма за попытку вывезти 40 кг песка с пляжа в Сардинии Туристам грозит тюрьма за попытку вывезти 40 кг песка с пляжа в Сардинии

Французские туристы уверяют, что не знали о противозаконности своих действий

National Geographic
Пожизненный срок для экс-президента: в Киргизии решили штурмом взять резиденцию Алмазбека Атамбаева Пожизненный срок для экс-президента: в Киргизии решили штурмом взять резиденцию Алмазбека Атамбаева

Спецназ начал штурм резиденции бывшего президента Киргизии Алмазбека Атамбаева

Forbes
«Ценовая война губительна для рынка»: глава YouDrive о сделке с Mail.ru Group и конкуренции с «Яндексом» «Ценовая война губительна для рынка»: глава YouDrive о сделке с Mail.ru Group и конкуренции с «Яндексом»

Совладелец и гендиректор каршерингового сервиса Борис Голиков

Forbes
Стив Джобс 70-х: как Джон Делореан создал автомобиль из фильма «Назад в будущее» и потерял всё Стив Джобс 70-х: как Джон Делореан создал автомобиль из фильма «Назад в будущее» и потерял всё

Биография Джона Делореана — это история визионера, мечта которого не сбылась

Forbes
Valio подводит итоги диалога о значимости целей в области устойчивого развития Valio подводит итоги диалога о значимости целей в области устойчивого развития

Valio представила территорию ответственного потребления Valio Clean Life

Cosmopolitan
Шарапова выбыла из топ-5 самых высокооплачиваемых спортсменок по версии Forbes Шарапова выбыла из топ-5 самых высокооплачиваемых спортсменок по версии Forbes

Американский Forbes составил новый рейтинг самых высокооплачиваемых спортсменок

Forbes
Разрешенный прием Разрешенный прием

Как правильно помогать сиротам

Maxim
Загадочная скульптура во дворе ЦРУ, текст на которой не могут расшифровать уже почти 30 лет Загадочная скульптура во дворе ЦРУ, текст на которой не могут расшифровать уже почти 30 лет

Загадка, над которой бьется уже второе поколение криптологов

Maxim
Конец банковской тайны? Что изменится после решения Федерального суда Швейцарии Конец банковской тайны? Что изменится после решения Федерального суда Швейцарии

Как изменится банковская система Швейцарии?

Forbes
Мы все умрем Мы все умрем

Соня Тарханова о том, чем живет ее поколение

Tatler
Восстановиться после развода: 7 советов психотерапевта Восстановиться после развода: 7 советов психотерапевта

Разрыв отношений — всегда болезненный период, причем для обеих сторон

Psychologies
«Пьяные посты» в соцсетях и их последствия «Пьяные посты» в соцсетях и их последствия

Некоторые публикации могут поставить крест на карьере или испортить отношения

Psychologies
Школа, привет! Школа, привет!

Несколько отличных советов родителям от учителей и директоров школ

Домашний Очаг
Бытописатель Бытописатель

Слесарь трамвайного депо Олег Макоша — лучший русскоязычный писатель года

Story
Кто создает концертные костюмы для Розалии Кто создает концертные костюмы для Розалии

Звезда испанской сцены покоряет не только голосом, но и эффектными нарядами

Vogue
3 оптимальных бюджетных HDD емкостью от 10 Тбайт 3 оптимальных бюджетных HDD емкостью от 10 Тбайт

Места много не бывает: вот несколько моделей больших винчестеров

CHIP
Банк для подростков: нужно ли ходить на голове, чтобы понравиться подрастающему поколению Банк для подростков: нужно ли ходить на голове, чтобы понравиться подрастающему поколению

Как запросы сегодняшних тинейджеров изменят ретейл, сферу услуг и банкинг?

Forbes
Русские не идут Русские не идут

Программа переселения соотечественников действует уже 13 лет. Есть ли эффект?

Огонёк
15 ошибок новичка: инструкция для того, кто решился пойти на свой первый класс 15 ошибок новичка: инструкция для того, кто решился пойти на свой первый класс

Гид по первым ловушкам на пути практики

Yoga Journal
Новая цена нефти. Как повлияют на стоимость барреля Иран, ОПЕК, США и глобальная рецессия Новая цена нефти. Как повлияют на стоимость барреля Иран, ОПЕК, США и глобальная рецессия

Каких цен на нефть теперь стоит ждать?

Forbes
Культурные события августа: куда пойти Культурные события августа: куда пойти

Голливуд прошлого, музыка настоящего и театр на улицах города

РБК
«Гендерное разнообразие — двигатель на пути к инновациям»: 6 правил настоящего лидера от топ-менеджер «Санофи» «Гендерное разнообразие — двигатель на пути к инновациям»: 6 правил настоящего лидера от топ-менеджер «Санофи»

Участие женщин в руководстве компаний необходимо для успешного развития бизнеса

Forbes
Крошечные стражи подземных галактик Крошечные стражи подземных галактик

Корневые системы растений занимают в почве огромные пространства

Наука и жизнь
«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
«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
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Открыть в приложении