Сегодня исполнилось три года с момента запуска космической астрофизической рентгеновской обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» («Спектр-РГ») с двумя научными приборами: рентгеновскими телескопами eROSITA немецкого производства и АRТ-ХС, сделанным в России. 13 июля 2019 года обсерваторию запустили со стартовой площадки № 81 космодрома Байконур на ракете-носителе «Протон-М» с разгонным блоком ДМ-03, после чего она направилась к точке Лагранжа L2 «Земля — Солнце». В честь этого события предлагаем вспомнить главные заслуги обсерватории перед наукой.
Основная цель миссии «Спектр-РГ» заключается в построении карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жёстком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра. Согласно плану, обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет. Развёрнутый список целей обсерватории выглядит следующим образом:
проведение обзора всего неба в рентгеновском диапазоне, в ходе которого обсерватория должна искать новые массивные скопления галактик, сверхмассивные чёрные дыры и коронально активные звёзды;
изучение чёрных дыр и нейтронных звёзд в Млечном Пути;
исследование остатков Сверхновых, скоплений галактик и других диффузных объектов, а также изучение крупномасштабных диффузных объектов в нашей и других галактиках;
поиск приливных разрушений звёзд и других транзиентных явлений;
локализация жёсткого рентгеновского излучения от протяжённых объектов;
исследование формы спектра активных галактических ядер.
В июне 2020 года обсерватория завершила первый рентгеновский обзор всего неба, в ходе которого зарегистрировала более миллиона источников излучения. Это больше, чем было открыто за предыдущие 60 лет рентгеновской астрономии, указал «Роскосмос». На основе этих данных была составлена первая полная карта неба от «Спектра-РГ».
В ноябре того же года eRosita зафиксировал событие SRGeJ213527.3−181634 — приливное разрушение звезды сверхмассивной чёрной дырой в центре отдалённой галактики. Последующие наблюдения на 10-метровом телескопе Кека (Гавайи, США), проведённые по запросу команды «Спектр-РГ», подтвердили, что светимость излучения аккреционного диска в десять миллиардов раз превышает светимость Солнца во всех диапазонах спектра. Обычно такие источники излучения появляются при приливном разрушении звезды, проходящей слишком близко от сверхмассивной чёрной дыры.
В конце 2020 года завершился второй рентгеновский обзор неба, в ходе которого eRosita обнаружил огромные пузыри горячего газа в гало Млечного Пути. Вероятнее всего, они образовались из-за ударных волн, вызванных мощнейшим всплеском активности центра нашей Галактики десятки миллионов лет назад.
25 января 2021 года «Спектр-РГ» получил рентгеновские изображения скопления галактик Кома в созвездии Волосы Вероники, находящимся на расстоянии менее 300 млн световых лет от Земли. Благодаря полученным данным исследователям удалось в деталях исследовать процесс слияния скоплений галактик. Также примечательно, что именно в этом скоплении впервые установили наличие тёмной материи.
В марте с помощью eROSITA учёные обнаружили ранее неизвестный остаток сверхновой «Хоинга». Объект стал самым большим остатком сверхновой, когда-либо обнаруженным в рентгеновском излучении. Он находится далеко от плоскости Млечного пути, что нехарактерно для подобных объектов.
В апреле ART-XC имени М. Н. Павлинского нашёл в Млечном Пути новую рентгеновскую двойную или SRGA J181414.6-225604, дальнейший анализ которой показал, что источник излучения представляет собой довольно редкий случай симбиотической рентгеновской двойной, где компактный объект расположен достаточно далеко от своей звезды-донора. Из-за отдалённого расположения объекту «достаётся» мало вещества, поэтому в обычном состоянии он обладает низкой рентгеновской светимостью. В том же месяце благодаря данным eROSITA немецкие учёные из Института внеземной физики Макса Планка зафиксировали возникновения ярких вспышек в центре галактик 2MASS 02314715-1020112 и 2MASX J02344872-4419325.
16 июня закончился третий обзор неба, в результате которого исследователи сформировали самую детальную карту рентгеновских источников на тот момент.
2 июля «Спектр-РГ» получила премию им. Марселя Гроссмана «за создание лучшей в мире карты всего неба в рентгеновских лучах, за открытие миллионов неизвестных ранее сверхмассивных чёрных дыр на космологических расстояниях, за регистрацию рентгеновского излучения от десятков тысяч скоплений галактик, заполненных в основном „темным веществом“, и за возможность детального исследования роста крупномасштабной структуры Вселенной в эпоху доминирования „темной энергии“».
5 июля обсерватория обнаружила на небольшом участке неба 18 формирующихся сверхскоплений галактик, состоящих из нескольких десятков тысяч галактик, испускающих большое количество рентгеновского излучения.
13 июля был опубликован каталог источников, зарегистрированных ART-XC имени М. Н. Павлинсого по итогам первого года обзора, в который вошло 867 источников жёсткого рентгеновского излучения.
29 июля был выпущен первый набор данных от eROSITA, сопровождавшийся публикацией 35 научных статей немецким консорциумом исследователей проекта.
В августе российские астрофизики в рамках четвёртого обзора неба обнаружили необычные остатки термоядерной сверхновой звезды G116.6-26.1, предположительно, взорвавшейся 40 тысяч лет назад. В октябре на основе данных eRosita учёные составили первый каталог событий приливного разрушения звёзд вблизи сверхмассивных чёрных дыр в ядрах далёких галактик. В том же месяце «Спектр-РГ» и радиоинтерферометр LOFAR исследовали группу галактик NEST200047, находяющуюся в 250 млн световых лет от Земли. В результате исследования выяснилось, что радиоизлучение исходит не только от центра объекта, но и от сложной системы волокон, что стало необычным открытием. Также в октябре ART-XC зарегистрировал событие, связанное с повышенной солнечной активностью, с высокостабильным уровнем фонового сигнала (в отсутствии наблюдаемых источников).
В декабре «Спектр-РГ» завершил четвёртое сканирование Млечного Пути в рентгеновских лучах и приступил к пятому. После последнего обзора карта Галактики увеличилась до 1 миллиарда и 600 миллионов фотонов, что сделало её более точной. В январе eRosita открыл рентгеновское излучение уникального нового рентгеновского источника SRGe J154754.2+443907. Исследователи предполагают, что они стали свидетелями рождения нового магнитара.
«Сегодня, когда прошло три года работы, можно уверенно говорить, что результаты "Спектр-РГ" оправдали самые оптимистичные ожидания. В ходе первых четырёх обзоров всего неба была построена карта всего неба в рентгеновском диапазоне, которая стала самой подробной в мире. Общее число источников на ней более 2 миллионов. Открыты десятки тысяч массивных скоплений галактик, более миллиона активных ядер галактик — сверхмассивных чёрных дыр. Были открыты гигантские структуры – рентгеновские пузыри, сравнимые по размерам с нашей Галактикой, открыты остатки вспышек Сверхновых далеко от плоскости Галактики и десятки рентгеновских транзиентов разной природы, в том числе, уникальная симбиотическая система в момент пылевого выброса, отработаны элементы навигации космических аппаратов по сигналам рентгеновских пульсаров», — рассказал член-корреспондент РАН Александр Лутовинов, научный руководитель телескопа ART-XC им М. Н. Павлинского.
К сожалению, 26 февраля 2022 года на фоне конфликта на территории Украины немецкие партнёры проекта перевели eRosita в спящий режим и приостановили сотрудничество с Россией. В результате с февраля на обсерватории работает только ART-XC им М. Н. Павлинского, но, по личному распоряжению главы «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина, российская сторона планирует самостоятельно включить и управлять eRosita. Этому противятся российские учёные, в том числе из ИКИ РАН, поскольку у РФ нет соответствующей базы для управления телескопом, а его односторонняя эксплуатация может привести к отказу принимать полученные данные в мировой научной среде. Кроме того, не зная всех нюансов работы eRosita, исследователи могут повредить прибор.
В марте ART-XC имени М. Н. Павлинского начал работу по обновлённой программе наблюдений, направленных в сторону глубокого обзора плоскости Млечного Пути, а также точечных наблюдений за выбранными участками неба и объектами, переменными источниками и миллисекундными пульсарами. Во второй половине марта телескоп переориентировали на центр Млечного Пути и сверхмассивную чёрную дыру Стрелец А*. Первые наблюдения этой области позволили учёным получить интересные результаты по морфологии остатка вспышки сверхновой RX J1713.7-3946 и составить самую детальную карту вспышки сверхновой.
С 19 по 21 мая команда ART-XC провела совместные наблюдения с другими космическими обсерваториями, в числе которых был американский спутник — IXPE от НАСА. Они изучали «каноническую» чёрную дыру Лебедь Х-1, благодаря чему удалось получить уникальные данные по геометрии аккреционного потока вблизи этого объекта.
К 12 июня ART-XC осмотрел уже чуть более четверти Галактической плоскости Млечного Пути, преимущественно в северном полушарии. На рисунке ниже представлено изображение уже полученной области в масштабе 5 килопарсек. Чёрным цветом обозначен «вид сверху» на галактику, красной сплошной линией — регион, который успел осмотреть ART-XC, пунктирном — область, которую планируют изучить в ближайшие месяцы. Синим цветом отмечены границы рекордного обзора на текущий момент обсерватории INTEGRAL от ЕКА.
Также в июне телескоп провёл уникальные по глубине и охвату наблюдения спутника Млечного Пути – Малого Магелланова Облака. В результате было зарегистрировано около 40 источников, значительная часть которых ранее была неизвестна. Несколько источников регистрировались только в одном из проходов, оказавшись переменными. ИКИ РАН указывает, что в этой области неба содержится много транзиентных рентгеновских пульсаров, для нескольких из которых благодаря возможностям ART-XC удалось определить периоды пульсаций.
В начале июля новой целью ART-XC стала область активного звездообразования Вестерлунд 2, по словам ИКИ РАН, представляющая исключительный интерес для науки. Возраст объекта составляет около 1-2 млн лет. Оно содержит некоторые из известных самых горячих, ярких и массивных звёзд.
Основной вопрос с обсерваторией на текущий момент состоит в простое eRosita. Это важный и сложный научный прибор, в который немецкие исследователи вложили очень много сил и времени. Да, eRosita не отработал и половины назначенного срока. Тем не менее, его одностороннее включение с наибольшей долей вероятности приведёт к крайне негативным последствиям, перекрывающим пользу от полученных данных. Как опасается российское научное сообщество, никто из международных коллег не согласится вести наблюдения не только с eRosita, но и со «Спектром-РГ» в целом, полученные телескопом данные кроме российских журналов нигде приниматься не будут, а международные партнёры примут к сведению, что российская сторона может поступить подобным образом с чужим оборудованием. Кроме того, действия российской стороны могут привести к поломке телескопа из-за простого отсутствия необходимой документации и данных для управления. Учёные призывают к единственно верному, на их взгляд, варианту — налаживание отношений в немецкими партнёрами или отказ от эксплуатации телескопа в случае невозможности восстановления сотрудничества.
В свою очередь исследователи ИКИ РАН делают упор на ART-XC и меняют программу наблюдений «Спектра-РГ» в соответствии с новыми условиями работы. Учёные указывают, что реализуемая с марта более гибкая научная программа дала возможность начать проводить совместные наблюдения с другими космическими обсерваториями, в том числе уже указанным телескопом IXPE. Подобные совместные наблюдения очень важны для составления более точных данных об объектах, как это было в феврале этого года с Кассиопеей А — остатком сверхновой в созвездии Кассиопея. Благодаря совместной работе IXPE и Чандры учёные составили рентгеновское изображение остатка сверхновой.
Впереди у команды «Спектра-РГ» ещё много работы. Учёные ИКИ РАН надеются, что в результате новых наблюдений получится определить параметры изучаемых астрофизических объектов, найти новые источники рентгеновского излучения, определить их природу и в целом существенно продвинуться в текущем понимании физических процессов, происходящих в экстремальных космических условиях. Будем надеяться, что ситуация с eRosita решится в лучшую сторону, и эта проблема больше не помешает дальнейшим научным наблюдениям.
