Новая карта Вселенной в рентгеновских лучах орбитального телескопа eRosita

Результаты детального рентгеновского обзора всего неба представлены на изображении, построенном астрофизиками с помощью прибора eROSITA, установленного на борту российско-германской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ». Новая карта создана на основе данных, полученных в течение шестимесячного периода наблюдений. Она отличается высочайшей информативностью и, безусловно, представляет собой важную веху в развитии рентгеновской астрономии.

В составе многоцелевой обсерватории

Инструмент eROSITA создан германской стороной проекта. Его разработкой занимался один из крупнейших европейских центров науки и образования – Институт внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге. Вместе с российским телескопом ART-XC он входит в состав комплекса «Спектр-РГ», работающего в полутора миллионах километров от Земли и ведущего наблюдения в рентгеновском диапазоне.

Каждый из этих приборов выполняет свой круг задач. Телескоп eROSITA сконструирован для регистрации рентгеновского излучения с энергиями от 0,3 до 11 килоэлектронвольт, что соответствует длинам волн приблизительно от 4,1 до 0,1 нанометров. Он имеет уникально широкое поле зрения и предназначен для проведения обзорной съемки.

Прибор ART-XC регистрирует более жесткое излучение. Задача этого телескопа, имеющего меньший угол обзора, – детальное исследование объектов, которые будут выбраны учеными на обзорной карте, построенной с помощью eROSITA.

Вселенная высоких энергий

Для астрофизиков рентгеновские лучи являются источником информации о высокоэнергетических процессах, протекающих во Вселенной, например, таких как разлет вещества после вспышек сверхновых. В рентгеновском диапазоне интенсивно излучают объекты с экстремально высокой температурой – пульсары, черные дыры, аккрецирующие на себя вещество, межгалактические скопления горячего разреженного газа.

Карта на основе данных прибора eROSITA предоставляет богатейший потенциал как для множества новых открытий, так и для дальнейшего изучения уже известных космических феноменов. К подобным объектам относится, в частности, остаток сверхновой в созвездии Парусов, который находится всего в 800 световых годах от Солнца.

С помощью новой карты ученые получат возможность детально исследовать, например, такой интереснейший объект, как туманность Тарантул в Большом Магеллановом облаке. В составе этой эмиссионной туманности также есть остатки сверхновых, которые создают при разлете мощные ударные волны, нагревающие окружающий газ (внизу представлен снимок туманности Тарантул, сделанный инфракрасным космическим телескопом «Спитцер»).

Различными цветами на карте кодируются определенные участки рентгеновского диапазона, и по ним можно оценивать характерную энергию излучения, исходящего от того или иного источника.

Наиболее горячие источники с температурами приблизительно от 11 до 26 миллионов градусов и энергией излучения от 1 до 2,3 килоэлектронвольт обозначены синим цветом. Среди них много внегалактических объектов – сверхмассивных черных дыр в центрах других звездных систем и скоплений галактик, в которых присутствует чрезвычайно горячий газ, а также рентгеновские пульсары в пределах Млечного Пути.

Красным цветом отмечены наиболее мягкие из попавших в обзор источников, температура которых составляет от 3 до 7 миллионов градусов. В основном это остатки сверхновых, межзвездный газ и относительно близкие к Солнцу массивные звезды. При взгляде на карту видно, что в ее экваториальной области таких объектов мало. Это связано с поглощением мягкого излучения газопылевым веществом в диске Галактики. Нагреваясь, оно ярко светится в инфракрасном диапазоне. Для сравнения внизу приведен снимок участка галактической плоскости в инфракрасных лучах, полученный телескопом «Гершель».

Уникальная чувствительность

Новая карта – первая в серии обзоров неба, которые должен будет выполнить телескоп. Однако по детальности изображения она уже превзошла обзорную карту германской орбитальной рентгеновской обсерватории ROSAT, которой ученые пользовались более двадцати лет.

Создатели eROSITA сумели добиться сочетания большого углового разрешения с высокой чувствительностью, благодаря чему на карту уже нанесено более миллиона точечных и десятки тысяч протяженных рентгеновских источников. Это вдвое больше, чем полное число объектов, зарегистрированных за шесть десятков лет всеми рентгеновскими телескопами.

До конца текущего года планируется завершить второй обзор, а всего за четыре года наблюдений eROSITA должна будет выполнить восемь полных сканирований неба. По результатам их суммирования будет построено наиболее подробное изображение. Руководитель научной части проекта «Спектр-РГ» астрофизик Рашид Сюняев уверен, что этой картой рентгеновских источников во Вселенной ученые будут пользоваться как минимум ближайшие два десятка лет – до того, как получат в свое распоряжение более совершенные инструменты.

Можно не сомневаться, что этого времени не хватит, чтобы детально исследовать даже малую часть попавших на карту объектов. Ближайшие годы рентгеновской астрономии будут заполнены активным изучением наиболее интересных источников, а также поиском феноменов, которые помогут ответить на самые актуальные вопросы астрофизики высоких энергий и космологии.