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 ��строномии, 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 ��ткрытие 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 выясни��ось, 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 доле�� 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.
