Год назад был запущен космический радиотелескоп "Радиоастрон"
Ровно год назад с Земли стартовал первый за долгие годы отечественный космический аппарат – «Спектр-Р». «Газета.Ru» рассказывает о результатах работы за год космического телескопа «Радиоастрон» и эксперимента «Плазма-Ф» – проектов, которые реализованы с помощью этого спутника.
18 июля 2011 года с космодрома Байконур состоялся успешный пуск ракеты-носителя «Зенит» с российским космическим радиотелескопом «Радиоастрон» (на базе космического аппарата «Спектр-Р») на борту. Этот телескоп стал первым за многие годы космическим астрофизическим инструментом, созданным российскими специалистами. Радиотелескоп предназначен для совместной работы с глобальной наземной сетью радиотелескопов, образуя единый наземно-космический интерферометр со сверхдлинной базой (РСДБ) очень высокого углового разрешения – до семи микросекунд (для сравнения, разрешение человеческого глаза составляет порядка одной угловой минуты). «Год назад мы вернулись в научный космос», – считает Михаил Хайлов, начальник управления технической политики и качества Федерального космического агентства.
За минувший год прошло более 100 радиоинтерферометрических наблюдений общей продолжительностью 200 часов, проведено более 30 юстировок и более 400 сеансов управления с общей продолжительностью 2000 часов. В общей сложности проведены наблюдения 29 активных ядер галактик, 9 пульсаров и 6 источников мазерных линий. В наблюдениях участвовали радиотелескопы России, Украины, Австралии, Англии, Германии, Испании, Италии, Нидерландов, США, Японии и Индии.
То, что публикаций, основанных на наблюдениях с «Радиоастроном», нет ни в Nature, ни в Science, не должно никого смущать: все это время было отведено на различные испытания и отладку работы телескопа, и он функционирует строго по графику, а в некоторых моментах – даже с его опережением.
Так, выполнение ранней научной программы, запланированное лишь на февраль 2012 года, началось аж в начале декабря 2011-го, о чем в интервью «Газете.Ru» рассказывал один из ведущих ученых проекта «Радиоастрон» Юрий Ковалев. «Сейчас же аппарат полностью передан в пользование Академии наук», – отмечает Владимир Бабышкин, главный конструктор НПО имени С. А. Лавочкина.
Окончательно летные испытания завершились 12 мая 2012 года, когда на базе космический радиотелескоп «Спектр-Р» – 100-метровый радиотелескоп Эффельсберг (Германия) был найден интерференционный отклик от компактного квазара 2013+370 на длине волны 1,3 см.
Это важный результат, так как в области коротких волн угловое разрешение телескопа выше. Кроме того, в источниках на коротких волнах меньше поглощение, что позволяет глубже заглянуть в области галактических ядер, где находятся сверхмассивные черные дыры.
Разрешения «Радиоастрона» должно хватить для того, чтобы увидеть горизонт событий этих черных дыр, а это открытие стало бы одним из наиболее ярких в современной астрономии и, без преувеличения, претендовало бы на Нобелевскую премию.
«В целом у «Радиоастрона» есть 12 программ, в которых хотелось бы достичь максимального результата, – говорит научный руководитель проекта, академик РАН, директор Астрокосмического центра ФИАН Николай Кардашев. – Одна из таких программ – это изучение ближайших окрестностей сверхмассивных черных дыр, ответ на вопрос, является ли черная дыра черной дырой в том понимании, как мы себе это представляем: есть ли там «кротовая нора», есть много вопросов, связанных с многомерностью пространства. Другая задача – физика нейтронных звезд: что эти объекты собой представляют, какие у них размеры, как они излучают в радиодиапазоне, какое у них магнитное поле. Еще одна из задач – образование звезд и планет. Но есть и целый ряд других вопросов».
Впрочем не только «Радиоастрон» может увидеть горизонт событий этих черных дыр – в четверг «Газета.Ru» расскажет об успехах еще одной научной группы, которая также занимается радиоинтерферометрией и ставит перед собой схожую задачу.
Еще один важный результат, полученный в мае, заключается в измерении так называемого времени когерентности (в радиоинтерферометрии это максимальный интервал времени, в течение которого можно без потерь накапливать сигнал космического излучения). Чувствительность эксперимента тем больше, чем дольше время когерентного накопления: она пропорциональна квадратному корню из этой величины. На Земле время когерентности на сантиметровых волнах ограничено влиянием турбулентной атмосферы, ионосферы и тропосферы и составляет величину от 1 до 15 минут. Анализ времени когерентности в проекте «Радиоастрон» крайне важен, так как, с одной стороны, говорит о том, насколько слабые объекты возможно изучать; с другой стороны, характеризует общую стабильность всего комплекса, включая бортовые атомные часы.
Полученные результаты – 10 минут на волне 6 м и 2 минуты на 1,3 см – свидетельствуют, что стабильность интерферометра с участием «Радиоастрона» как минимум не хуже, чем у наземных радиоинтерферометров.
Кроме того, были представлены первые результаты ранней научной программы «Радиоастрона», которая проходит в трех основных направлениях – исследование ядер активных галактик, космических мазеров и пульсаров. Так, были обнаружены компактные детали в активном галактическом ядре (квазаре) OJ 287. Этот квазар знаменит тем, что содержит две черные дыры, обращающиеся вокруг общего центра масс с периодом 12 лет.
Интерференционный отклик на излучения компактного ядра активной галактики OJ287, измеренный 6 апреля 2012г. на базе 7.2 диаметров Земли в диапазоне 6 см парой КРТ-Эффельсберг. Время накопления 65 секунд. На изображении представлена значимость обнаружения отклика (16 сигма) в зависимости от остаточной задержки и частоты интерференции // АКЦ ФИАН
|
Как отмечает Николай Кардашев, одна из этих черных дыр является самой массивной из ныне известных: ее масса составляет 18х109 солнечных масс.
Картографирование центральной области квазара и обнаружение компактных деталей в ней создатели «Радиоастрона» называют «рекордным на сегодня результатом». Это детектирование реализует собой угловое разрешение примерно на порядок лучше максимально достижимого с помощью наземных интерферометров на этой длине волны и в сотни раз лучше разрешающей силы космического телескопа им. Хаббла. Оценка яркости излучения ядер оказывается выше 1013 K. Обзор ядер активных галактик продолжается, его результаты позволят понять природу релятивистских струй в активных галактиках.
Из галактических объектов получен интерференционный сигнал от водяного мазера на 1,35 см в области звездообразования W51, находящейся в 5,4 килопарсека от нас.
Интерференционный отклик от мазера H2O в области звездообразования W51, полученный между 10-м космическим радиотелескопом (КРТ) и 100-м радиотелескопом в Эффельсберг. Время накопления составляет 240 секунд. Величина проекции базы интерферометра = 1.14 диаметра Земли. По осям отложены: величина коррелированного отклика излучения (в единицах отношения сигнал/шум) в зависимости от частоты спектральной детали и частоты интерференции // АКЦ ФИАН |
Николай Кардашев отметил, что эти области также интересны тем, что в них, «как предполагал великий отечественный астроном Иосиф Шкловский, могут зарождаться также и планеты». Проведено картографирование блазара 0716+714 (блазар – это активное галактическое ядро, которое выбрасывает релятивистскую струю вещества, направленную точно на нас, из-за чего источник видится очень ярким, как прожектор, направленный на наблюдателя). Данный объект находится на расстоянии 3 млрд световых лет от Земли. Предварительный анализ этих данных показывает, что размер ядра объекта составляет около или менее 40 микросекунд дуги (0,2 парсека), то есть что струя (джет) блазара излучает невдалеке от своего истока.
Вверху: Интерференционный отклик, полученный от радиоизлучения пульсара из созвездия Парусов, зарегистрированного на радиотелескопах в Парксе и Тидбинбилле (Австралия), после корреляционной обработки 10-минутного наблюдательного сеанса. Максимум интерференционного отклика сконцентрирован в узком диапазоне задержек (+/- 30 нс) и частот интерференции (+/-5 мГц). Кружок рассеяния остается неразрешенным. Внизу: Интерференционный отклик, полученный на 10-м космическом телескопе и 70-м радиотелескопе в Тидбинбилле. Область интерференционного отклика охватывает широкий диапазоне задержек (+/- 10 микросек) и частот интерференции (+/- 0.2 Гц). Кружок рассеяния разрешается, что позволяет исследовать его структуру и эволюцию // АКЦ ФИАН |
Кроме того, впервые измерено рассеяние радиоволн на неоднородностях космической плазмы, которые искривляют, рассеивают и фокусируют радиолучи. В качестве радиоисточника использован пульсар в созвездии Парусов. Впервые разрешен кружок рассеяния. Выявление структуры этого кружка и ее изменение со временем позволят впервые исследовать неоднородности плазмы на луче зрения.
В июне 2012 года в городе Пущино Московской области прошло заседание Международного научно-координационного совета миссии «Радиоастрон». Отметив высокий уровень результатов, достигнутых проектом за первый год работы, совет предложил организовать работу в рамках конкурсного открытого наблюдательного времени вокруг ключевых научных программ.
Приглашение к участию будет объявлено проектом в августе 2012 года, заявки на наблюдения ожидаются к 1 февраля 2013 года.
Формируется группа международных экспертов для независимого реферирования заявок, председателем которой будет доктор Фил Эдвардс (CSIRO, Австралия).
Стоит также отметить, что на борту спутника «Спектр-Р» реализуется эксперимент по изучению солнечной плазмы «Плазма-Ф», в котором помимо России принимают участие такие страны, как Украина, Чехия, Словакия, Киргизия и Китай. Подробнее о задачах этого эксперимента в «Газете.Ru» рассказывал заместитель научного руководителя «Плазма-Ф» Георгий Застенкер. О результатах эксперимента за год рассказал Анатолий Петрукович, один из ведущих ученых проекта: «Аппаратура весом всего 12 кг позволила за год зарегистрировать несколько выбросов солнечной плазмы, приведших к магнитным бурям, причем последний из таких выбросов был зафиксирован 14 июля 2012 года. В рамках эксперимента проводится исследование мелкомасштабной структуры солнечного ветра с рекордным разрешением по времени (32 мсек), что в 100 раз лучше, чем на любых других спутниках. Было установлено, что солнечный ветер состоит из мелких струек, взаимодействующих друг с другом; интенсивность турбулентности влияет на баланс энергии, переносимой ветром».
Отметим, что спутник «Спектр-Р» рассчитан на работу на орбите как минимум до 2017 года.
Николай Подорванюк