Спектр-РГ – Протон-М/ДМ-03 – Байконур – 13.07.2019, 15:31 ДМВ

[Salo]

https://tass.ru/kosmos/17208793

МОСКВА, 7 марта. /ТАСС/. Ученые смогли нанести на карту неба более полумиллиона звезд с более яркими, чем у Солнца, коронами, а также почти 50 тыс. скоплений галактик благодаря обзорам, выполненным космической обсерваторией "Спектр-РГ". Об этом сообщил ТАСС научный руководитель российской части проекта "Спектр-РГ" академик Рашид Сюняев.
Он уточнил, что до отключения немецкого телескопа eROSITA (перевода его в режим safe mode) обсерватория "Спектр-РГ" завершила четыре полных скана неба и около 30% пятого. В настоящий момент продолжается обработка данных.
"Прежде всего число открытых на всем небе рентгеновских источников увеличилось по сравнению с первым обзором почти в три раза. Сейчас мы нанесли на карту около двух миллионов квазаров, более полумиллиона звезд с коронами в сотни и тысячи раз более яркими чем у Солнца, почти 50 тысяч скоплений галактик - самых массивных гравитационно связанных объектов во Вселенной, заполненных "темным веществом" и горячим межгалактическим газом, рентгеновское излучение которого и видит eROSITA", - отметил Сюняев.
По словам ученого, это число рентгеновских источников в десятки раз превышает число объектов, известных до запуска "Спектра-РГ". А на детальную обработку и анализ имеющихся данных, подчеркнул Сюняев, уйдут "многие годы".

"У нас так много рентгеновских фотонов, что мы сейчас составляем карты отдельных участков и даже всего неба в линиях излучения ионов различных элементов от кислорода до магния, неона и даже железа. Это позволяет исследовать обогащение, например, межзвездной среды при взрывах сверхновых звезд и открывать неизвестные ранее остатки сверхновых, вспыхнувших десятки тысяч лет назад, исследовать их свойства", - добавил он.

[Salo]

https://rtvi.com/stories/posmotret-ili-udarit-uchenye-ran-predlozhili-otpravit-teleskop-k-asteroidu-apofis/

02.02.2023 / 12:05
Посмотреть или ударить. Ученые РАН предложили отправить телескоп к астероиду Апофис


Изучить потенциально опасный астероид Апофис с близкого расстояния, не отправляя к нему специальную миссию, предложили российские ученые. Использовать для этого в 2029 году можно космическую обсерваторию «Спектр-Рентген-Гамма», которая к тому времени завершит работу и сможет отправиться к астероиду в момент его близкого пролета у Земли. Что сможет дать эта миссия и стоит ли бить телескопом по астероиду, RTVI рассказал ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт.

Ваш недавний доклад на Королевских чтениях посвящен предложению найти для российской космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» после завершения ее работы новую цель — астероид. Какие можно вспомнить интересные примеры продления космических миссий?

Наиболее часто упоминаемый пример это — американская миссия ISEE-3, которая работала в окрестностях солнечно-земной точки либрации L1 (Точка Лагранжа) и изучала солнечный ветер. Миссия была успешно завершена, и в 1982 году как раз началось соревнование, кто раньше долетит до кометы Галлея. И когда время стало поджимать, американец Роберт Фаркуар сказал, что эта миссия выполнена, давайте мы аппарат перенаправим к новой цели, к комете. В итоге европейско-советский консорциум направил к комете Галлея три аппарата, и это был исключительно успешный проект, а Фаркуар добился того, что аппарат ISEE-3 был переименован в ICE и отправлен к комете Джакобини-Циннера. У аппарата оставалось топливо, за счет пяти гравитационных маневров у Луны он долетел до кометы, пролетел через хвост, все были счастливы, Фаркуар получил поздравления от Рейгана. А через 30 лет этот аппарат вернулся к Земле, оказался жив, и его хотели вновь отправить на орбиту около точки L1. У него все работало, но не хватило газа в баллонах для наддува топлива.

Спойлер

В прошлом году после известных событий немцы отключили свой телескоп eROSITA в составе обсерватории СРГ. Когда по плану она прекратит работу и сколько топлива на ней останется?

Запланировано, что СРГ, запущенный в 2019 году, через шесть лет после запуска завершит свою миссию. Четыре года — обзор неба, еще два года на исследование выбранных участков. После 2025 года мы предлагаем попробовать изучать астероиды, потому что с этой орбиты удобно отправиться к астероидам и пролететь рядом с ними. К тому времени на его борту останется около 180 кг топлива, этого достаточно для таких операций.

А не захочет ли научная команда миссии продолжить рентгеновские наблюдения?

До завершения основной программы исследований, быть может, преждевременно строить планы, которые выглядят как повышающие риски выполнения основной задачи. К рискам относятся расходы топлива, не направленные на решение основной задачи. Всегда спокойнее поддерживать некий аварийный запас топлива на случай непредвиденных ситуаций. Между прочим, был такой случай с аппаратом SOHO в 1998 году. Аппарат эксплуатировался на орбите около точки L1. Из-за ошибки в определении траектории для исправления последствий пришлось потратить почти все имевшееся на борту топливо.

Поэтому не ясно, какое будет принято решение. Если основные задачи будут решены, мы можем попросить людей поделиться. Тем более, что они при этом совершенно не пострадают: в процессе этих операций они смогут продолжать все свои наблюдения.

Почему вами был выбран потенциально опасный околоземный астероид Апофис?

Оказалось, что если мы хотим отправиться к астероиду и вернуться обратно, то лучше всего подходит Апофис, потому что он как раз прилетит к Земле в 2029 году. На полет к астероиду и обратно СРГ надо дать небольшой импульс — всего 170 м/с.

Что нового мы сможем узнать об Апофисе, подлетев к нему на аппарате, создававшемся совсем для других целей?

Апофис пролетит мимо Земли 13 апреля 2029 года на расстоянии всего 30 тыс. км. И наземные средства будут максимально использованы, чтобы его как-то исследовать. Но что довольно трудно определить наземными средствами — его масса. А если аппарат пролетит, скажем, на расстоянии 1000 километров или ближе, то мы можем определить его массу с хорошей точностью.

А это очень интересно и важно хотя бы потому, что он до последних дней рассматривался как наиболее опасный астероид. Я напомню, что поначалу считалось, что Апофис попадет в Землю, правда, не в 2029 а в 2036 году, и только в 2011 году удалось подтвердить, что он точно промахнется.

Апофис сможет заметно отклонить орбиту аппарата, чтобы по траекторным измерениям мы могли точно определить массу астероида.

Фактически вы предлагаете использовать рентгеновский телескоп, как болванку для измерения гравитационного воздействия на нее, ведь он даже не сможет изучить его в оптическом диапазоне. Почему для тех же целей нельзя использовать летающие на близких орбитах спутники и сделать то же самое?

Это очень хорошая идея, но ее почему-то пока никто не предлагает.

По крайней мере, для этого не надо со своей орбиты снимать никакие аппараты, тратить топливо...

Что касается съемки астероида, то на СРГ есть своя оптика, но она предназначена для других целей. Там есть два французских звездных датчика и один российский. И у российского есть возможность поработать как небольшой телескоп — разработчики говорят, что мы можем это сделать. Для этого нужно лишь доработать софт. Софт там продвинутый, и мы его можем изменить с Земли.

В сентябре американцы в рамках миссии DART ударили по астероиду, и результаты оказались очень интересными. Почему в научных целях не ударить по Апофису?

В том сценарии, о котором мы говорим, удар не предусматривается. Пока язык даже не поворачивается такое предлагать.

Потому что это телескоп?

Да. Поживем-увидим. Пока что нужно быть готовым к любым вариантам, даже к такому.

Зачем после облета астероида возвращаться в исходную точку L2?

Дело в том, что этот аппарат не рассчитан на работу далеко от Земли, это связано с дальностью передачи данных.

Несмотря на то, что в 2022 году немцы выключили свой рентгеновский телескоп на СРГ, обсерватория остается российско-немецкой миссией, должны ли мы будем спрашивать у Германии разрешение на ее продление и полет к другой цели?

Если короткий ответ, то должны. Мы рассчитываем, что еще не конец света, и мы будем с ними продолжать сотрудничать. Если мы на это рассчитываем, то нужно как-то и отношения поддерживать, чтобы не было нареканий с их стороны. Пока что никаких оснований для нареканий с их стороны нет. Наоборот, есть с нашей стороны, ведь по соглашению у нашего телескопа все небо — наше. А у немецкого полнеба их, полнеба — наше. То есть у нас отняли полнеба.

Какие аппараты, также находящиеся в точках Лагранжа, можно направить к другим целям после окончания их работы?

Тот же СРГ можно отправить к астероиду 1990 MU в 2027 году. Космический аппарат Deep Space Climate Observatory перевести на траекторию полета к астероиду XF11 в 2028 году. И наконец, аппарат Gaia за счет небольшого импульса скорости может быть направлен в 2026 году к астероиду 1997 NC1.

Кто и как считал траекторию полета к астероиду?

Главный исполнитель этих работ в команде — Максим Пупков, младший научный сотрудник, аспирант (ИКИ РАН/Самарский аэрокосмический университет). Он занимается этими проблемами вместе с другими коллегами. Для расчетов используется американская программа NASA GMAT.

Почему мы используем для просчета траекторий наших аппаратов американский софт?

На это трудно ответить. Одно время подобные программы разрабатывал Институт прикладной математики Келдыша.

Надо понимать, что это занятие дорогостоящее, но оно того стоит. Если у нас этого не понимают, то мы имеем, что имеем. Вы спросите — а как у других? Знаете, у других тоже не очень хорошо. Как вы думаете, какими программами европейцы пользуются? Они ведь плевались и ругались, но пользуются тоже американскими GMAT и другими программами.

Просто, когда речь идет о том, что можно сделать быстрее всего и с нужными характеристиками, получается, что американцы побеждают здесь, и не только нас. Я не знаю, между прочим, чем пользуются китайцы, очень интересно, подозреваю, что тоже GMAT. Сейчас наши инженеры, научные сотрудники предпочитают использовать американский софт, поскольку он более удобен.

Он открытый? И нет ли у нас тут критической зависимости от его разработчика?

Это, безусловно, открытый софт. Но к нему есть разные уровни поддержки. И если появляются какие-то модификации, изменения, нам этого может уже не достаться. Американцы в свое время на это не жалели денег, устраивали курсы, которые оплачивали даже за свои деньги. То есть они приучали людей, а когда люди приучились, они, конечно же, становятся зависимыми. Но эта зависимость точно не является критической.

На каком уровне должно приниматься решение о продлении миссии СРГ и выборе новой цели?

Могу сказать, что это решение очень высокого уровня, на уровне Роскосмоса. Конечно и академические структуры, Совет РАН по космосу должны принимать участие. Здесь главные участники, естественно, ИКИ РАН, Институт прикладной математики имени Келдыша и НПО Лавочкина.

Недавний близкий пролет у Земли астероида 2023 BU, открытого всего за несколько дней до этого крымским астрономом Геннадием Борисовым, напомнил об опасности околоземных объектов, которые мы не можем отследить заранее, особенно, если они подлетают со стороны Солнца. Что надо сделать для их более эффективного обнаружения?

Орбитальная диаграмма из программы просмотра сближения CNEOS показывает траекторию астероида 2023 BU — красным цветом — во время его сближения с Землей
NASA / JPL-Caltech

После открытия Апофиса в 2004 году произошло радикальное изменение в отношении к проблеме со стороны тех, кто управляет бюджетами. Я могу сказать, что до Апофиса известных потенциально опасных астероидов насчитывалось порядка 5000. А сейчас, когда развернуты новые системы космические и наземные, которые в значительной мере даже превосходят космические, таких астероидов насчитывается больше 30 тыс. И каждую неделю и чуть ли не раз в день открывают новые такие астероиды. То есть здесь делается много больше, чем это было раньше.

Павел Котляр

[свернуть]

[Salo]

https://tass.com/science/1586235

MOSCOW, March 9. /TASS/. Germany plans to publicly post data of the first sky survey completed with the use of the Spektr-RG, a Russian-German orbital observatory, Research Director of the Russian element of the Spektr-RG mission Academician Rashid Syunyaev told TASS.
"Germany plans to open data of the first sky survey for the whole world in coming months. Hundreds of researchers across the globe are waiting for these data," the expert said.
The Spektr-RG observatory is situated 1.5 mln km away from the Earth, the Academician added.

[zandr]

https://nauka.tass.ru/nauka/17221159

МОСКВА, 9 марта. /ТАСС/. Германия планирует скоро опубликовать в открытом доступе данные первого обзора неба, выполненного с помощью обсерватории "Спектр-РГ". Об этом сообщил ТАСС научный руководитель российской части проекта "Спектр-РГ" академик Рашид Сюняев.

"Германия планирует открыть в ближайшие месяцы данные первого обзора неба для всего мира. Эти данные ждут сотни ученых во всем мире", - рассказал Сюняев.

Ученый напомнил, что обсерватория "Спектр-РГ" находится в 1,5 млн км от Земли...

[АниКей]

[АниКей]

• Главная
• Новости
• Яркий, мощный и загадочный

Яркий, мощный и загадочный
28 марта 2023

Российский рентгеновский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» и российский прибор «Конус» на борту аппарата WIND (NASA) исследовали гамма-всплеск GRB 221009A — самый яркий из гамма-всплесков, зарегистрированных «Конусом» за почти 30 лет его непрерывной работы и, возможно, самый яркий гамма-всплеск за всю историю человечества. Детальные наблюдения этого события в широком диапазоне длин волн показали, что наиболее вероятным источником гамма-всплеска была массивная звезда, «схлопнувшаяся» в черную дыру. Однако многие особенности этого процесса и физики самого всплеска ещё требуют дополнительных исследований.

Спойлер

Гамма-всплеск GRB 221009A произошёл 9 октября 2022 года (отсюда и его обозначение) в 13:17:00 UTC, и сразу же произвел сенсацию.  Он оказался настолько мощным, что «ослепил» большинство космических детекторов гамма-излучения. Образно говоря, число фотонов, пришедших на детекторы, оказалось столь велико, что они «захлебнулись» в счете, и поэтому не смогли показать реальную светимость события. Только единицы справились с этой задачей, среди которых два отечественных инструмента.
В числе экспериментов, наблюдавших это событие, — российский прибор «Конус» на борту космического аппарата Wind (NASA) и российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту космической обсерватории «Спектр-РГ».
Они находятся в двух точках Лагранжа, расположенных симметрично относительно Земли. Wind — в точке L₁, на линии «Земля—Солнце» в 1,5 миллионах километров от Земли в сторону Солнца. С другой стороны, на тех же 1,5 миллионах километров по той же линии, но уже в сторону и от Земли, и от Солнца (L₂) находится российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ».
Как и многие другие приборы, «Конус» был вначале «ослеплен» сильным гамма-всплеском. Тем не менее, ключевые параметры этого гамма-всплеска, включая его истинную яркость, всё же удалось восстановить, в том числе благодаря совместной работе «Конуса» и ART-XC.
«Поток фотонов, падающий на детектор «Конуса» превышал два миллиона событий в секунду, что находится за пределами возможности его прямой регистрации чувствительной аппаратурой эксперимента. Однако за почти три десятка лет проведения эксперимента у нашей команды накопился опыт восстановления интенсивности и спектрального состава сверхярких вспышек космического гамма-излучения, включая исключительно редкие гигантские вспышки магнитаров в нашей Галактике и сверхмощные солнечные вспышки, — говорит Дмитрий Фредерикс, научный руководитель эксперимента «Конус», заведующий лабораторией Экспериментальной астрофизики Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук. — В результате нам удалось реконструировать кривую блеска события, подтвержденную независимыми наблюдениями ART-XC, и определить колоссальную энергию, выделенную источником всплеска всего за несколько минут. Она превышает 10⁵⁵ эрг (что эквивалентно более 6,5 массам покоя Солнца). Это сделало GRB 221009A самым ярким гамма-всплеском среди более 3500 подобных событий, зарегистрированных с момента начала работы «Конуса» в 1994 году».
Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского тоже зарегистрировал гамма-всплеск, но не напрямую, так как его источник в это время находился в стороне от поля зрения телескопа, а через вторичный поток рентгеновского излучения, рожденного в корпусе телескопа под действием гамма-всплеска. Иными словами, корпус сыграл роль «щита», ослабившего мощность всплеска, и именно благодаря этому, а также высокочувствительным детекторам ART-XC удалось надежно измерить форму истинной кривой блеска GRB 221009A.
«Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского спроектирован в основном для задач проведения рентгеновских обзоров неба с высокой чувствительностью. Именно поэтому, чтобы уменьшить фон, разработчики обеспечили надежную защиту от «паразитного» излучения, приходящего извне поля зрения инструмента, — рассказывает Сергей Мольков, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. — Однако, событие было столь мощным и его энергетический спектр настолько жестким, что значительная часть излучения, в основном, в переработанном виде, достигла детекторов. Но все-таки поток был достаточно ослаблен, чтобы форма сигнала не была искажена из-за инструментальных эффектов. Именно в этом уникальность данных ART-XC — телескоп регистрирует истинную форму кривой блеска события. Эта информация, в том числе, позволила нашим коллегам надежно оценить по данным детекторов «Конуса» истинный поток от гамма-всплеска. А именно это было основной проблемой для всех инструментов, наблюдавших данное событие».
В результате совместного анализа данных двух приборов удалось хорошо определить и другие параметры наиболее яркой, импульсной фазы гамма-всплеска, продолжавшейся около 600 секунд, и последовавшего за ней плавно затухающего спада излучения, который длился более 5 часов.

Собственное излучение GRB221009A по данным прибора Конус/Wind (фиолетовая кривая диапазон энергий 80–320 кэВ) и телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского/СРГ (зеленая кривая, диапазон энергий 4–120 кэВ). По горизонтали время в секундах с момента начального импульса IP . По вертикали скорость счета детекторов в секунду. P1–P4 — четыре пиковых импульса. Рисунок из статьи D. Frederiks et al. 2023 https://arxiv.org/abs/2302.13383
За начальным не очень высоким пиком (на графике он выражен в числе фотонов, полученных от источника) последовал спокойный период длительностью примерно 150 секунд. В это время излучение от этого объекта едва превышало фон. Затем темп счета резко повысился, и на графике появились четыре высоких пика. В максимуме скорость счета достигала почти двух миллионов фотонов в секунду. Более того, и энергия фотонов была исключительно высока. Длительность этого периода составила около 450 секунд. Затем интенсивность излучения стала постепенно спадать, детекторы «Конуса» могли наблюдать её ещё более 7 часов.

Положение гамма-всплеска GRB221009A относительно нашей Галактики. Фиолетовая линия — направление на GRB221009A от Солнца. Масштабный отрезок соответствует 20000 световых лет. На врезке — вид для наблюдателя с Земли. Изображение: © NASA's Goddard Space Flight Center and JPL-Caltech
Сразу после события начались оперативные наблюдения поля этого гамма-всплеска на космических и наземных телескопах, в широком диапазоне электромагнитного излучения. Примерно через 53 минуты было обнаружено послесвечение в жестком рентгеновском и оптическом диапазонах — яркий оптический транзиент (объект с переменной яркостью), блеск которого быстро падал. Расстояние до него было оценено в примерно два миллиарда световых лет (около 745 мегапарсек), далеко за пределами нашей Галактики Млечный путь. Однако это расстояние не столь велико, если сравнивать с другими подобными событиями, поэтому GRB 221009A стал ещё и одним из самых близких к нам гамма-всплесков за всю историю наблюдений.
Сравнение характеристик GRB 221009A с другими событиями, зарегистрированными в  эксперименте «Конус», показало, что они следуют зависимостям, характерным для  так называемых «длинных» гамма-всплесков, что предполагает общую природу их источников и механизмов излучения. Считается, что такие всплески происходят в момент «схлопывания» ядра массивной звезды, исчерпавшей свое термоядерное горючее, в черную дыру. При этом образуются узкие струи вещества, разогнанного до околосветовых скоростей, — так называемые джеты, которые улетают в пространство, рождая при этом излучение в очень широком диапазоне энергий. В случае с GRB 221009A джет, вероятно, оказался очень узким, с раствором всего несколько градусов, но направленным почти точно на Землю — именно поэтому он оказался для земных наблюдателей столь мощным.

Распределение 315 «длинных» гамма-всплесков из выборки Конуса/Wind, до которых известны расстояния. По вертикали характерная энергия зарегистрированных фотонов. Слева по горизонтали полная энергия гамма-всплеска в эргах; справа по горизонтали пиковая светимость в эргах в секунду. Цветом обозначено красное смещение (можно представить как расстояние до гамма-всплеска). Звездочкой показана рекордная энергетика гамма-всплеска 221009A. Рисунок из статьи D. Frederiks et al. 2023 https://arxiv.org/abs/2302.13383
Анализ наиболее полной выборки гамма-всплесков показал уникальность GRB 221009A и на существенно больших масштабах времени.
«Хотя это может показаться небольшим преувеличением, но, вероятно, GRB 221009A, был самым ярким всплеском рентгеновского и гамма-излучения, который произошел с момента возникновения человеческой цивилизации, — говорит Эрик Бернс (Eric Burns), доцент физики и астрономии в Университете штата Луизиана в Батон-Руж (США).
Он руководил анализом объединенной выборки из 7000 гамма-всплесков — обнаруженных, в основном, с помощью детекторов гамма-обсерватории Fermi (NASA) и российского прибора «Конус» на космическом аппарате Wind (NASA), —  с целью установить, как часто могут происходить такие яркие события. По оценкам авторов данной работы, подобное событие может наблюдаться на Земле один раз в 10 000 лет.
Исключительно мощный и довольно близкий, GRB 221009A оказался настоящим «подарком» для астрофизиков, и не все особенности этого события пока удалось объяснить. В частности, на месте GRB 221009A пока не удалось достоверно зарегистрировать вспышку сверхновой, которую можно было бы ожидать при коллапсе звезды в черную дыру. Возможно, дело в том, что событие произошло в области с большим количеством пыли, которая хорошо поглощает излучение. Другое объяснение состоит в том, что сверхновой как явления могло и не быть, если все вещество звезды «упаковалось» в черную дыру.
Ещё одна странность — событие 9 октября 2022 г. довольно слабо проявило себя в радиодиапазоне, чего нельзя было ожидать, если судить по его интенсивности в гамма-лучах.
Интересно и то, как излучение от джета переотражается от пылевых облаков в нашей Галактике, создавая «световое эхо», свойства которого зависят от расстояние до облаков, размера пылинок и энергии самого излучения. Самое дальнее эхо в этот раз пришло от облака, находящегося на другом краю Млечного пути, примерно в 61 тысяче световых лет от Солнца.
Гамма-всплеск GRB221009A интересен сам по себе, но интересно и то, что благодаря ему очередной раз проявилась «мультифункциональность» телескопа ART-XC им М. Н. Павлинского и показана важность многоволновых наблюдений разными инструментами.
«Задуманный для проведения обзора всего неба и наблюдений отдельных выбранных объектов, телескоп оказался замечательным инструментом для исследования разных высокоэнергичных событий — от солнечных вспышек до гамма-всплесков, — говорит Александр Лутовинов, заместитель директора ИКИ РАН, член-корреспондент РАН, научный руководитель телескопа ART-XC им М. Н. Павлинского. — В первую очередь, благодаря рентгеновским детекторам из теллурида кадмия, которые обладают высокой чувствительностью в широком диапазоне электромагнитного спектра. Не менее важной составляющей успеха проведенного исследования является использование данных сразу двух российских инструментов, работающих сейчас в космосе. У ИКИ РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе налажено замечательное сотрудничество по изучению рентгеновского и гамма-неба и я уверен, что впереди еще много совместных работ и открытий».
Статья сотрудников ИКИ РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе с результатами исследования прошла рецензирование в журнале The Astrophysical Journal Letters, ее текст опубликован на сайте электронных препринтов arXiv.org.
Работа с данными прибора «Конус» поддержана грантом Российского научного фонда №21-12-00250.
Работа с данными телескопа ART-XC поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований  N19-29-11029.
Результаты изучения уникального всплеска GRB 221009A с помощью различных космических и наземных инструментов были представлены сегодня 28 марта 2023 г. во время 20-й встречи отделения физики высоких энергий Американского астрономического общества (American Astronomical Society, AAS) на Гавайях, США, и будут опубликованы, как и статья по данным «Конуса» и ART-XC, в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters.
Александр Лутовинов
Сергей Мольков
Дмитрий Фредерикс
Эрик Бернс
ART-XC
Спектр-РГ
СРГ
Конус
Wind
гамма-всплески
ФТИ
астрофизика высоких энергий
Дополнительная информация

• Properties of the extremely energetic GRB 221009A from Konus-WIND  and SRG /ART-XC observations. D. Frederiks, D. Svinkin, A. L. Lysenko, S. Molkov, A. Tsvetkova, M. Ulanov, A. Ridnaia, A. A. Lutovinov, I. Lapshov, A. Tkachenko, and V. Levin https://arxiv.org/abs/2302.13383
• GRB 221009A, The BOAT E. Burns, D. Svinkin, E. Fenimore, et al. https://arxiv.org/abs/2302.14037
• Специальный выпуск журнала The Astrophysical Journal Letters
• Запись и программа пресс-конференции, посвященной гамма-всплеску GRB 221009A, на 20-й встрече Отделения астрофизики высоких энергий AAS 22.03.2023
• 28.03.2022 NASA Missions Study What May Be a 1-In-10,000-Year Gamma-ray Burst / Пресс-релиз NASA
• Сайт проекта «Спектр-РГ»
• Проект «Конус»/Wind на сайте лаборатории экспериментальной астрофизики Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук
• Карточка проекта №21-12-00250 «Комплексные исследования космических гамма-всплесков, галактических и внегалактических мягких гамма-репитеров» на сайте Российского научного фонда
• 14.10.2022 Сачок для гамма-всплесков / Новость ИКИ РАН

[свернуть]

[АниКей]

[Feol]

Там что-то происходит.

[АниКей]

[Брабонт]

https://www.astronomerstelegram.org/?read=16065

https://iki.cosmos.ru/news/teleskop-art-xs-im-m-n-pavlinskogo-nablyudaet-za-sverkhnovoy-v-galaktike-vertushka

[АниКей]

[спец]

Аникей, ну и на бис - еще раз 5!

[АниКей]

nplus1.ru

«Спектр-РГ» отыскал новую редкую затменную катаклизмическую переменную
Она относится к типу AM Гончих Псов
Александр Войтюк


Рентгеновское (слева) и оптическое (справа) изображения SRGeJ0453
Antonio C. Rodriguez et al. / arXiv, 2023
Астрономы обнаружили новую затменную систему типа AM Гончих Псов — редкий вид катаклизмических переменных из белого карлика и гелиевой звезды. Это удалось сделать благодаря космической рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ». Препринт работы опубликован на arXiv.org.
Системы типа AM Гончих Псов представляют собой редкую разновидность катаклизмических переменных. Это ультракомпактные двойные системы, в которых белый карлик аккрецирует материал со звезды-компаньона, богатой гелием и заполняющей свою полость Роша. Такие объекты — любопытные природные лаборатории для изучения процессов аккреции в экстремальных условиях. Предполагается, что подобные системы образуются в результате эволюции более широких катаклизмических переменных, где шли процессы массопереноса и образования общей оболочки.
Группа астрономов во главе с Антонио Родригесом (Antonio C. Rodriguez) из Калифорнийского технологического института сообщила об открытии нового представителя переменных типа AM Гончих Псов, получившего обозначение SRGeJ0453. Оно было сделано в ходе совместного анализа данных наблюдений рентгеновского телескопа eROSITA, установленного на борту космической обсерватории «Спектр-РГ», и наземной оптической системы Zwicky Transient Facility. Система также наблюдалась наземным телескопом РТТ-150.
SRGeJ0453 находится в 780 световых годах от Солнца и состоит из белого карлика с массой 0,85 массы Солнца и звезды-донора вещества, которая изначально могла быть гелиевой звездой или белым карликом. Она характеризуется радиусом 0,078 радиуса Солнца и массой 0,044 массы Солнца. Тела обращаются вокруг друг друга с периодом 55,08 минуты, затмевая друг друга, а аккреционный диск вокруг белого карлика может быть намагничен.
Ранее мы рассказывали о том, как «Спектр-РГ» впервые увидел «огненный шар» новой звезды.

[zandr]

https://www.laspace.ru/ru/press/news/spektr-rg-chetyre-goda-uspeshnoy-raboty/

Спектр-РГ: четыре года успешной работы

Четыре года назад, 13 июля 2019 года, с космодрома Байконур в космос отправилась уникальная, не имеющая аналогов в мире астрофизическая обсерватория серии «Спектр» - «Спектр-РГ», разработанная в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»).

«Спектр-РГ» – первая отечественная обсерватория, работающая в окрестности точки Лагранжа L2, на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. В этой окрестности космический аппарат остается неподвижным относительно Земли и Солнца, что позволяет ему проводить наблюдения круглосуточно. Обсерватория оснащена двумя рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC имени М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор», разработанной в НПО Лавочкина и адаптированной под задачи проекта.

С 19 декабря 2021 года российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» проводила пятый из восьми запланированных обзоров всего неба, который должен был завершиться в начале лета 2022 г. Однако 26 февраля 2022 года один из двух телескопов на борту обсерватории – германский eROSITA был переведён в «спящий» режим и обзор был приостановлен. Российский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского продолжил работу, но в рамках новой программы научных наблюдений, составленной с учетом уже полученных результатов. Сегодня он является единственным работающим в полную силу инструментом на российской орбитальной обсерватории "Спектр-РГ".

В 2021 году обсерватория «Спектр-РГ» была удостоена самой престижной награды в области астрофизики – премии имени Марселя Гроссмана. Премия присуждена «за создание лучшей в мире карты всего неба в рентгеновских лучах, за открытие миллионов неизвестных ранее сверхмассивных черных 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"».

За время работы космический аппарат «Спектр-РГ» предоставил множество информативных рентгеновских изображений небесных объектов, полученных в ходе сканирования. Это и остатки вспышек сверхновых звезд, скопление молодых звезд в нашей Галактике, а также сверхмассивные черные дыры, галактики и скопления галактик за пределами Млечного Пути. В ходе первых четырех 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. За последний год работы российский телескоп АРТ-XC имени М. Н. Павлинского на космической обсерватории «Спектр-РГ» помог создать каталог галактических рентгеновских источников, исследовал самый яркий гамма-всплеск за всю историю человечества и провел ряд других исследований. Кроме важных астрофизических результатов, полученных об объектах дальнего космоса, телескоп также отслеживал радиационную обстановку вблизи своей траектории.

Сегодня «Спектр-РГ» продолжает делать новые открытия при исследовании Вселенной и обеспечивать ученых уникальными данными.

Поздравляем коллектив НПО Лавочкина и всю кооперацию с очередной годовщиной успешной работы нашего сложнейшего и совершеннейшего изделия – орбитальной обсерватории «Спектр-РГ»!

[petr-2000]

ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
«СПЕКТР-РГ»: ЧЕТЫРЕ ГОДА В КОСМОСЕ

13 июля 2023 г. исполняется четыре года с момента запуска российской астрофизической обсерватории «Спектр-РГ». Сегодня по результатам её работы на Землю передано более 1,1 терабайт телеметрических данных, которые потом превратились в десятки терабайт научных данных. На их основе написано более семидесяти научных публикаций, в которых проанализированы сотни и даже тысячи источников. В настоящий момент на борту обсерватории работает российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского. Он уже вошел в мировой набор рентгеновских космических телескопов, которые изучают самые энергичные и экстремальные события в нашей Вселенной.

Обсерватория «Спектр-РГ» в полете. Изображение АО "НПО имени Лавочкина"

Обсерватория «Спектр-РГ» объединяет два рентгеновских телескопа. Их компоновка и устройство таковы, что предоставляет ученым совершенно новый взгляд на небо. А именно — возможность проводить обзоры неба с высокой чувствительностью, возможность поиска и классификации большого количества источников рентгеновского излучения в широком диапазоне энергий.
С конца 2019 и по март 2022 года обсерватория «Спектр-РГ» совершила четыре полных обзора неба и получила новые, самые глубокие карты в рентгеновских лучах, а также информацию о переменности обнаруженных рентгеновских источников.
Обзорные задачи в астрофизике очень актуальны, потому что мы имеем дело с гигантским масштабом астрономических времен и большим количеством объектов. Так, например, изучение отдельных рентгеновских звезд, время жизни которых составляет миллионы и даже миллиарды лет, не даст никакой информации об их эволюции: мы просто не знаем, какими они были раньше и какими станут потом. А с другой стороны, подсчет числа таких систем и ассоциация их с другими маркерами возраста позволяют понять, как они проходят различные стадии формирования и как в итоге приходят в состояние, в котором излучают огромное количество рентгена.
Благодаря «жесткому» рентгеновскому диапазону российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского (один из двух телескопов на борту «Спектра-РГ») способен находить источники как в нашей Галактике, так и далеко за ее пределами. Первые — как правило, тесные двойные системы звездных масс, в том числе и скрытые от нас плотной пылевой завесой нашей Галактики. Вторые — это, в основном, сверхмассивные черные дыры в далеких галактиках. На протяжении последних четырех лет телескоп АRТ-ХС потратил приблизительно равное время на поиск и наблюдение объектов в нашей Галактике и за ее пределами.
Первый каталог источников, обнаруженных телескопом ART-XC за первые два обзора, был выпущен в 2022 году. Он содержал примерно 900 объектов, приблизительно половина из которых расположена в нашей Галактике. В этом году будет выпущен второй каталог по всем имеющимся данным обзоров всего неба, чувствительность которого, а соответственно и количество зарегистрированных источников, существенно возрастут.
Начиная с весны 2022 года телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского проводит глубокий обзор Млечного пути. В ближайшее время будет опубликован каталог источников, зарегистрированных в направлении центра Галактики, наблюдения которого, фактически, стали репетицией программы наблюдений всей Галактики.
Гигантское расстояние до центра Млечного пути (около 27 тысяч световых лет) означает, что любой самый тусклый видимый в этом регионе объект в действительности обладает огромной светимостью, т.е. рентгеновские источники, обнаруженные телескопом ART-XC рядом с центром Галактики, скорее всего, в миллиарды раз ярче нашего Солнца.
ART-XC им. М. Н. Павлинского обнаружил в этой области неба порядка 200 таких объектов, примерно четверть которых зарегистрирована впервые. Это объекты самой разной природы, подсчет их числа и ассоциации с оптическими звездами позволят проводить популяционный анализ и детально исследовать вновь обнаруженные уникальные объекты.

Красной линией показана доля массы Галактики, видимая нами для объектов различной светимости. Цветные прямоугольники показывают диапазоны светимостей различных экзотических долгоживущих двойных систем, поиск которых представляет особый интерес для рентгеновской астрофизики. XB — рентгеновские двойные системы, CV — катаклизмические переменные. Число таких систем среди остальных звезд невелико, и потому чем большая масса нашей Галактики оказывается доступна для поиска, тем больше их будет найдено. Рисунок: ИКИ РАН, 2023

О новейших результатах телескопов обсерватории «Спектр-РГ», в том числе тех, которые планируется опубликовать в ближайшее время: аккрецирующих нейтронных звездах, открытии новых пульсирующих источников, наблюдениях миллисекундных пульсаров, — на этой неделе рассказывали на конференции «Физика нейтронных звезд», которая проходит в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге.
А пока обсерватория «Спектр-РГ» и телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского продолжают свою «трудовую вахту» в космосе, исследуя нашу и ближайшие к нам галактики — такие как Туманность Андромеды и М101, в которой недавно вспыхнула сверхновая.
***
Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.

[petr-2000]

НОВЫЙ УЧАСТНИК «КОСМИЧЕСКОГО ХОРОВОДА»

2 августа 2023
 
Исследования

Траектории движения астрофизических обсерваторий «Спектр-РГ» (ГК «Роскосмос»), JWST (NASA), Gaia и Euclid (ESA) смоделировали сотрудники отдела космической динамики и математической обработки информации ИКИ РАН Натан Эйсмонт и Максим Пупков.

В конце июля к солнечно-земной точке либрации L₂ прибыла космическая астрофизическая обсерватория Euclid (ESA), выведенная в космос 1 июля. Таким образом, она стала четвертым космическим аппаратом в этой области — на гало-орбитах вокруг L₂ уже обращались обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма»(ГК «Роскосмос»), James Webb Space Telescope (NASA) и Gaia (ESA).
Траектории движения всех четырех обсерваторий смоделировали сотрудники отдела космической динамики и математической обработки информации ИКИ РАН Натан Эйсмонт и Максим Пупков.
Анимация показывает траектории аппаратов в период с 1 июля 2023 года (время старта Euclid) до 28 сентября 2024 года.
В центре системы координат — солнечно-земная точка либрации L₂, которая расположена на линии «Солнце—Земля» в 1.5 миллионах км от Земли. В этой точке силы притяжения Земли и Солнца складываются таким образом, что космический аппарат, помещенный туда, в идеальном случае останется «на месте» относительно и Земли, и Солнца. Однако в реальности «удержаться» здесь сложнее, и аппараты обращаются по так называемым гало-орбитам вокруг L₂. Сравнительные размеры орбит можно увидеть на анимациях, а также оценить их размеры относительно орбиты Луны вокруг Земли.
Ось X в представленной анимации — линия, соединяющая Землю и Солнце. Ось Z направлена «вверх» относительно плоскости эклиптики (говоря грубо, плоскости орбиты Земли). Ось Y перпендикулярна им.

• Слева вверху — вид строго сверху, Солнце за левым краем. Кажется, что орбиты аппаратов пересекаются, но это не так.
• Справа вверху вид из дальнего космоса на Землю и Солнце, которые в данном случае «спрятаны» за космическими аппаратами. На этой анимации ещё тесновато.
• Слева внизу — вид сбоку из плоскости эклиптики (Солнце снова слева «за кадром»).
• Наконец, справа внизу и на отдельной анимации — вид сбоку и чуть сверху, как будто из внутренних областей Солнечной системы. При поворотах видно, что траектории обсерваторий не пересекаются и находятся очень далеко друг от друга. «Там, далеко, ещё много места»!

Траектории движения астрофизических обсерваторий «Спектр-РГ» (ГК «Роскосмос»), JWST (NASA), Gaia и Euclid (ESA) с 1 июля 2023 г. по 28 сентября 2024 г. В центре системы координат — точка Лагранжа L2. Ось OX лежит на прямой, соединяющей Солнце и Землю, направлена от Солнца к Земле. Ось OZ направлена к северному полюсу эклиптики. Ось OY дополняет систему до правой тройки. Представлены четыре ракурса. Авторы: Натан Эйсмонт и Максим Пупков, ИКИ РАН

Траектории движения астрофизических обсерваторий «Спектр-РГ» (ГК «Роскосмос»), JWST (NASA), Gaia и Euclid (ESA) с 1 июля 2023 г. по 28 сентября 2024 г. В центре системы координат — точка Лагранжа L2. Ось OX лежит на прямой, соединяющей Солнце и Землю, направлена от Солнца к Земле. Ось OZ направлена к северному полюсу эклиптики. Ось OY дополняет систему до правой тройки. Расширенная версия. Авторы: Натан Эйсмонт и Максим Пупков, ИКИ РАН

НАТАН ЭЙСМОНТ МАКСИМ ПУПКОВ СПЕКТР-РГ СРГ БАЛЛИСТИКА

Дополнительная информация

• 20.12.2022 Обсерватория «Спектр-РГ» в космическом хороводе / Новости ИКИ РАН

[АниКей]

[АниКей]

Главная → Публикации → Новости
Новости
#Роскосмос#ИКИ РАН#Спектр-РГ#ART-XC
18.08.2023 13:30
Российский телескоп ART-XC космической обсерватории «Спектр-РГ» помогает выяснить природу источников высокоэнергичного излучения



Российские астрофизики из Института космических исследований и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук исследовали компактный звездный кластер Вестерлунд 2. Благодаря новым данным, полученным российским рентгеновским телескопом ART-XC имени М.Н. Павлинского на борту космической обсерватории «Спектр-РГ», стало понятно, что источником высокоэнергичного рентгеновского излучения в нем, скорее всего, служат электроны звездного ветра, разогнанные до очень высоких энергий.
Объект под названием Вестерлунд 2 (Westerlund 2) — это скопление молодых и горячих звезд с мощными звездными ветрами или, другими словами, «компактный звездный кластер».
Молодые и массивные звезды — источники мощных звездных ветров, потока вещества, истекающего с их поверхности со скоростями в тысячи километров в секунду. Мощности ветров молодых массивных звезд в сотни миллионов раз выше мощности солнечного ветра. Поскольку «соседство» ветров в кластере очень тесное, то они начинают сталкиваться, и в результате этих взаимодействий ускоряются заряженные частицы и рождаются фотоны очень высоких энергий. Физика этих систем весьма сложная, и наблюдения за такими кластерами вместе с моделированием дают шанс многое прояснить.
Кстати говоря, подобных компактных массивных кластеров в нашей Галактике известно не так много — около 15. Существуют галактики, где их гораздо больше (связано это, скорее всего, с тем, что такие галактики переживают столкновения с другими).
Для объяснения этого излучения были предложены теоретические модели, которые можно разделить на две группы. Первые предполагают, что ускорение частиц, излучающих гамма-кванты, происходит внутри кластера при взаимодействии потоков звездного ветра от разных звезд. Вторые — что ускорение происходит в области торможения общего ветра скопления, который, вероятно, формируется в ходе взаимодействия ветров отдельных звезд. В этих двух моделях работают несколько разные механизмы, и сделать выбор в пользу той или другой можно только на основании детальных наблюдений, в том числе в рентгеновском диапазоне.
Скопление звезд Вестерлунд 2 довольно долго наблюдали рентгеновской обсерваторией Chandra (NASA). Эти данные имеют очень важное научное значение. Однако Chandra регистрирует рентгеновские фотоны не самых высоких энергий — от примерно 0,2 до 8 килоэлектронвольт (кэВ) — и этого было недостаточно для подтверждения или опровержения имеющихся моделей.
Поэтому к решению этой задачи было решено привлечь российский телескоп ART-XC имени М. Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ», который способен регистрировать более энергичные фотоны — вплоть до 30 кэВ. Вторая важная особенность ART-XC — широкое поле зрения. Хотя его угловое разрешение не такое высокое, как у обсерватории Chandra, но при комбинации данных этих двух инструментов появляется возможность различить излучение, пришедшее от самих звезд в скоплении, от излучения, рожденного в бурной области столкновения энергичных звездных ветров, которое и интересует исследователей.
Результатом этого анализа стал совместный рентгеновский спектр горячей плазмы кластера Вестерлунд 2, протягивающийся от «мягкого» до «жесткого» рентгена. Такой спектр был получен впервые для этого объекта. Интересно, впрочем, что на энергиях больше 15 кэВ кластер оказался «не виден». Это накладывает серьезные ограничения на модели с доминированием комптоновского рассеяния как механизма рождения высокоэнергичного рентгеновского излучения.
Российские ученые около десяти лет занимаются изучением физических процессов в таких уникальных объектах как Вестерлунд 2, и совсем недавно с помощью компьютеров Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН ими были построены трехмерные магнитогидродинамические модели динамики потоков плазмы и ускорения частиц в скоплении звезд. Теперь появилась возможность сравнить расчеты с реально наблюдаемой картинкой.
В результате оказалось, что объяснить данные рентгеновских наблюдений можно, если наряду с излучением плазмы, нагретой до десятков миллионов градусов при столкновении ветров, в скоплении имеются и более энергичные рентгеновские фотоны от синхротронного излучения электронов и позитронов, ускоренных в том же столкновении ветров до очень высоких энергий — вплоть до сотен тераэлектронвольт.
Результаты исследования позволяют углубиться в природу космических ускорителей частиц и демонстрируют эффективность использования рентгеновских телескопов с высоким угловым разрешением и широким диапазоном энергий — таких, как ART-XC.
Загадка происхождения галактических космических лучей существует с момента их открытия более ста лет назад. Для ее решения необходимы дальнейшие наблюдения с помощью рентгеновских и гамма-обсерваторий нового поколения, и работы по моделированию, которые позволят объяснять новые данные.
Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 года ракетой-носителем «Протон-М» с разгонным блоком ДМ-03 с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC имени М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3—8 кэВ) и жестком (4—20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» — академик Рашид Сюняев.

[АниКей]

[АниКей]

Главная → Публикации → Новости
Новости
#Роскосмос#Спектр-РГ#ИКИ РАН
28.08.2023 16:30
Рентгеновский портрет среднего скопления галактик анфас и в профиль по данным обсерватории «Спектр-РГ»

Профили плотности газа, извлеченные на основе наблюдений СРГ/еРОЗИТА (синяя кривая) и полученные в результате численного моделирования (красная кривая). Видно, что на больших расстояниях от центра скопления эти профили хорошо согласуются друг с другом несмотря на упрощенное описание динамик
Изображение «усредненного» скопления галактик в рентгеновском диапазоне длин волн, полученное на основе данных СРГ/еРОЗИТА. Слева: без вычитания точечных и протяженных источников, не относящихся к скоплению; справа: с вычитанием таких источников. Изображение из статьи Lyskova et al, MNRAS, 2023
 Профили плотности газа, извлеченные на основе наблюдений СРГ/еРОЗИТА (синяя кривая) и полученные в результате численного моделирования (красная кривая). Видно, что на больших расстояниях от центра скопления эти профили хорошо согласуются друг с другом несмотря на упрощенное описание динамик
 Изображение «усредненного» скопления галактик в рентгеновском диапазоне длин волн, полученное на основе данных СРГ/еРОЗИТА. Слева: без вычитания точечных и протяженных источников, не относящихся к скоплению; справа: с вычитанием таких источников. Изображение из статьи Lyskova et al, MNRAS, 2023

Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) опубликовал результаты нового исследования, полученного на основе данных рентгеновской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», состоящей из российского телескопа ART-XC им. Павлинского и немецкого eROSITA. Российским ученым удалось исследовать свойства горячего газа на большом удалении от центра скоплений галактик и построить изображение «усредненного» скопления. Результаты работы опубликованы в журнале MNRAS и на сайте архива электронных препринтов. 
Скопления галактик — самые крупные гравитационно связанные системы во Вселенной. В оптическом диапазоне они «выглядят» как повышенная концентрация эллиптических галактик на небольшом участке неба. Массивные скопления галактик могут содержать тысячи галактик. При этом пространство между ними кажется пустым.
Но в рентгеновском диапазоне длин волн это пространство заполнено горячим газом, простирающимся до... Вот здесь начинается самое интересное. Сравнение свойств внешних областей скоплений с теоретическими предсказаниями — это важный тест модели формирования крупномасштабной структуры Вселенной. Проблема лишь в том, чтобы эти свойства измерить.
До запуска телескопа eROSITA на борту обсерватории «Спектр-РГ» индивидуальные скопления достаточно надежно наблюдали на расстояниях до R500 (радиуса, в пределах которого средняя плотность вещества в скоплении в 500 раз превышает критическую плотность Вселенной). Но из-за малого поля зрения телескопов на построение полных карт близких скоплений приходилось тратить миллионы секунд дорогостоящего наблюдательного времени. Более того, зная только одно скопление, сложно делать выводы о свойствах газа на периферии скоплений в целом.
С одной стороны, действительно, скопления галактик — самоподобные структуры, их радиальные профили плотности газа, температуры, энтропии похожи друг на друга по форме, но с другой стороны, каждое скопление уникально, со своей историей и местом формирования, что не позволяет обобщать характеристики отдельно взятого объекта на всю популяцию. В численном моделировании формирования крупномасштабной структуры Вселенной можно просто усреднить свойства десятков и сотен скоплений. В наблюдениях это сделать гораздо сложнее.
С запуском СРГ/eROSITA и построением рентгеновской карты всего неба, в руках астрономов появился мощный инструмент для таких исследований. Что немаловажно, СРГ/eROSITA сканирует небо (и скопления галактик, в частности) с достаточно высокой чувствительностью и одинаковым пространственным разрешением. Фактически, это эквивалентно наблюдению скоплений телескопом с неограниченным размером поля зрения. Теперь астрофизики имеют возможность «проследить» индивидуальное скопление до столь угодно большого радиуса, пока излучение от него не сольется с фоном. А далее можно усреднить свойства многих скоплений и построить их «общий портрет» — распределения свойств горячего газа на разных расстояниях от центра скопления.
Именно эта возможность была использована Натальей Лысковой, сотрудницей отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН, и её коллегами. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Используя данные обзора всего неба и выборку из примерно 40 скоплений галактик с известными массами и красными смещениями, исследователи получили усредненное изображение скопления галактик. Предварительно приведя все скопления к одной массе и одному угловому размеру и убрав рентгеновские источники, не связанные со скоплением, все изображения индивидуальных скоплений были «сложены» вместе. Такой подход увеличивает эффективное время наблюдений, что позволяет надежнее детектировать сигнал на больших расстояниях от центра скопления, а также минимизирует вклад особенностей отдельных скоплений.
Итоговое изображение показано на рисунке, где фон изображения (справа) выглядит исключительно ровным и однородным. Это позволят выделить слабое рентгеновское излучение (на уровне менее 1% от фона) на больших расстояниях от центра скопления.
Из полученного изображения «усредненного» скопления был получен профиль плотности газа, то есть его значение в зависимости от расстояния до центра скопления. Излучение от скопления удалось детектировать вплоть до трех расстояний R500 (вертикальная штриховая линия на графике) — на рекордно большом удалении от центра. К примеру, на основе данных рентгеновской обсерватории XMM-Newton (ESA) была изучена область до ~ (1-1.5) R500 (см. работу Pratt et al 2022; зеленая кривая на графике). Более того, вместе с измерениями профиля давления можно сразу получить и профили температуры и энтропии газа, если использовать эффект Сюняева-Зельдовича.
Какую информацию о скоплениях нам это дает? Здесь на помощь приходят современные теоретические работы по численному моделированию формирования и эволюции скоплений галактик, которые учитывают не только темную материю, но и сложные физические процессы, происходящие в газе (барионном веществе). Известно, что космологические численные расчеты успешно воспроизводят наблюдаемую крупномасштабную структуру Вселенной и глобальные свойства скоплений и отдельных галактик, но, к примеру, термодинамические свойства и химический состав газа на периферии скоплений остаются слабо изученными, поэтому наблюдения областей, далеких от центра скопления, являются столь важной задачей.
Чтобы сравнить наблюдаемый профиль плотности газа с теоретическим, на графике красной линией показан средний профиль плотности газа близких массивных скоплений, полученных в результате численного моделирования в рамках стандартной космологической модели ΛCDM в работе O'Neil et al. 2021. Как следует из рисунка, эти профили неплохо согласуются друг с другом, несмотря на упрощенное описание динамики газа в численных расчетах.
Теперь это описание можно еще улучшить, используя прямые наблюдения обсерватории «Спектр-РГ». В частности, данные телескопа СРГ/еРОЗИТА показывают, что на больших расстояниях от центра горячий газ остается относительно однородным, а не «скучивается» в плотные комки. Все эти результаты важны и для понимания физических процессов на краях скоплений и как основа для измерения космологических параметров нашей Вселенной с помощью скоплений галактик.