Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

РЕНТГЕНОГРАММА МЕТАГАЛАКТИКИ

Г. НИКОЛАЕВ.

В космосе не останется потаенных мест. Весь спектр электромагнитных колебаний - от гамма-лучей до радиоволн доступен теперь наблюдениям с наземных и орбитальных астрофизических обсерваторий. "Горячие" точки Вселенной: взрывающиеся солнца, сталкивающиеся галактики, чудовищные пожиратели звезд - черные дыры и многое другое, подчас скрытое от взгляда астрономов за скоплениями газа и пыли, в последние годы специалисты исследуют с помощью рентгеновских телескопов. Как медицинский рентгеновский аппарат делает наши мягкие ткани прозрачными для врача, так и для астронома спутник, улавливающий рентгеновские лучи, показывает космос, не затененный космической пылью.

В рентгеновских лучах небо выглядит не бездонным темным фоном, на котором сверкают звезды, а пятнисто-разноцветным, а местами - темно-красным, как тлеющие угли, и таким оно смотрится во всех направлениях. Невидимые человеческому глазу рентгеновские лучи рождаются в космосе, когда быстро летящие электроны внезапно затормаживаются, то они излучают электромагнитные колебания очень высоких энергий. Чем выше скорость электрона, тем энергичнее будут колебания, испускаемые им при торможении. В свою очередь скорость электрона зависит от температуры, которой он обладает.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Рентгеновская астрономия способна принести ответы на многие коренные вопросы о мироздании. И в этом причина того, что исследователи космоса ведущих стран объединили усилия и создали общую программу. Шесть орбитальных рентгеновских обсерваторий будут запущены в ближайшее время, и каждая из них, согласно программе, имеет четко очерченный круг задач.

Немецкий спутник "Rosat", заканчивающий свою жизнь на орбите в конце этого года, был одним из пионеров подобных телескопов. Теперь за ним на орбиту последуют другие. Первым из них стал немецкий спутник "Abrixas". Он как бы разведчик, который должен отыскать во Вселенной еще неизвестные источники рентгеновского излучения. Оборудован инструментами, способными "измерять" температуру материи, нагретой до многих миллионов градусов. Задача последующих орбитальных обсерваторий - более обстоятельно исследовать наиболее интересные из найденных спутником "Abriхas" объектов.

Этим летом на орбиту поднимется американская обсерватория "Chandra", весящая пять тонн, - она обильно оснащена приборами. Обсерватория будет наблюдать за звездами, находящимися в стадии умирания. Не позже декабря этого года Европейское космическое агентство ЕСА готовится отправить огромную по размерам рентгеновскую обсерваторию. Этот летающий телескоп обладает высочайшей чувствительностью. Он способен улавливать исчезающе-слабое излучение, возникшее вскоре после взрыва, породившего нашу Вселенную, - 15 миллиардов лет назад. (Кстати, по самым последним данным, полученным американскими астрофизиками, это произошло несколько позднее - не 15, а 12 миллиардов лет назад.)

В январе 2000 года начнет действовать японский спутник с рентгеновским телескопом - его название "Астро-Е". Скоро будет готов к запуску и российский спутник "Спектр-рентген-гамма", который кроме отечественных инструментов оснащен и приборами, изготовленными учеными других стран.

Эта большая международная программа появилась на свет после великолепных результатов, полученных спутником "Rosat" и другими орбитальными телескопами. "Rosat" был отправлен в полет в 1990 году и совершил большой прорыв в области рентгеновской астрономии.

Рентгеновские лучи из космоса полностью поглощаются верхней атмосферой - к счастью для земной жизни, поскольку такое облучение было бы губительным для всего живого. Вначале с такими лучами, посылаемыми из далей Вселенной, наука познакомилась с помощью исследовательских ракет и стратостатов, поднимавших к границе атмосферы довольно примитивные приборы. К тому времени, когда стартовал "Rosat", астрономам были известны лишь несколько тысяч небесных тел, испускающих лучи Рентгена. За восемь лет "Rosat" определил 150 тысяч новых источников излучения высоких энергий.

Кроме того, рентгеновский спутник наблюдает, например, самые горячие звезды нашей Галактики - так называемые белые карлики. Их температура в сотни раз выше, чем у нашего Солнца. В недрах карликов господствуют немыслимые давления. В созвездии Геркулеса спутник обнаружил так называемую нейтронную звезду с чрезвычайно высокой плотностью материи: наполненный ею наперсток весил бы 100 миллионов тонн. "Rosat" стал свидетелем космического каннибализма: одна галактика поглощает другую.

Этот спутник прославился еще и своей удивительной живучестью. Его проектировали с расчетом на два года работы. Прошло восемь лет, а он все продолжает ежедневно посылать со своей орбиты информацию объемом 800 мегабайт (примерно столько, сколько ее содержится в 24 томах брокгаузовской энциклопедии).

"Rosat" "осмотрел" космос до границ Вселенной. "Теперь мы сможем посмотреть еще дальше!" - говорят астрофизики.

Но спутник-телескоп, заканчивающий свою восьмилетнюю вахту, по мнению специалистов, все же не лишен и некоторых недостатков. Он может воспринимать слабое рентгеновское излучение, только то, которое способно проникать лишь через очень тонкие преграды. Если на пути подобных излучений, например, был бы поставлен лист бумаги, "Rosat" их уже не зарегистрирует. Телескопам нового поколения будут доступны излучения, даже если на их пути встанет преграда толщиной с телефонную книгу.

Астрофизики связывают с новыми телескопами надежду "посмотреть" на те области небосвода, которые до сих пор были недоступны, например - на центры галактик, которые, как правило, плотно окутаны газами и пылью. Новые телескопы смогут принимать сигналы из этих до сих пор таинственных областей.

В последние годы астрофизики все чаще обнаруживают признаки того, что в большинстве галактик, в их центрах, находятся черные дыры - гигантские гравитационные воронки, заглатывающие не только звезды, но и целые солнечные системы. Уничтожение миров сопровождается вспышками рентгеновского излучения. Но окончательное доказательство того, что почти в каждой галактике живет такой дьявольский механизм поглощения материи, еще не получено. По этому поводу сотрудник астрофизического института в Потсдаме Гюнтер Хазингер шутливо заметил: "Мы заглянем в глотки черных дыр и будем свидетеля ми, как они наслаждаются звездным лакомством".

Возможно, новые рентгеновские телескопы смогут прояснить и другие драматические явления. Например, когда очень массивные звезды покидают небесную сцену, это сопровождается чудовищным взрывом. Ядерная печка гаснет, разрываются верхние слои светила, как проткнутый воздушный шарик, и вырываются раскаленные обрывки газовой оболочки в пустоту космоса. При этом умирающая звезда, так называемая сверхновая, сияет словно целая галактика. И даже спустя тысячелетия разлетающиеся клочья облаков газа и пыли остаются нагретыми до миллионов градусов.

Космическая обсерватория "Rosat" зарегистрировала остатки многих сверхновых. Один из астрофизи ков при просмотре данных этой обсерватории обнаружил, что один из таких остатков сверхновой, нагретый до 30 миллионов градусов, движется недалеко от Земли - на расстоянии всего 700 световых лет. Этот "сосед" - свидетельство того, что недавно взорвалась звезда, находившаяся сравнительно неподалеку от нашего Солнца. Люди, жившие в XIII веке, могли наблюдать вспышку этой сверхновой.

В нашей Галактике за последние пять тысяч лет взорвалось больше 20 сверхновых, но "Rosat" не смог их обнаружить из-за своей малой чувствительности. Новый спутник-телескоп "Abrixas" должен увидеть остатки этих сверхновых. А если их не будет? Тогда станет ясно, что большинство старых звезд умирает в тишине, прощальные взрывы освещают космос много реже, чем астрономы до сих пор полагали.

НЕ БУДЕТ В КОСМОСЕ НЕИЗВЕДАННЫХ МЕСТ

В природе не может быть скорости больше световой - это постулат. Но вот российский орбитальный рентгеновский телескоп "Гранат" в августе 1992 года обнаружил неизвестный генератор излучений высокой энергии. В марте и сентябре 1994 года этот источник произвел две мощные вспышки. Космическое событие заинтересовало ученых, и была послана информация по каналам Международного астрономического союза с тем, чтобы наблюдение за последствиями вспышек поручить предназначенной для этого технике. Вскоре французские радиоастрономы обнаружили космическое явление, которое можно назвать сенсационным: от центрального объекта удаляются в противоположных направлениях два облака со скоростями, близкими к световой. По отношению друг к другу они летят со сверхсветовой скоростью! Это был первый случай регистрации сверхсветового движения в нашей Галактике. Так "Гранат" наглядно продемонстрировал значение рентген-астрономии.

В историю астрофизики, несомненно, войдет и открытие жесткого рентгеновского излучения от сверхновой звезды, находящейся в Большом Магеллановом Облаке. Это сделала обсерватория "Квант", установленная на пилотируемом комплексе "Мир". Его астрофизический модуль разработан учеными нескольких стран, а построен в ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С. П. Королева.

Одной из самых больших загадок, вставших при первых экспериментах рентгеновской астрономии в 70-х годах, были поиски причин происхождения жесткого переменного излучения, генерируемого в районе центра Галактики. Многие ученые считали, что это указывает на то, что там находится гигантская черная дыра массой, вероятно, более миллиона солнечных. К разгадке этой тайны ученых приблизили наблюдения "Кванта" и "Граната". Они установили, что светимость центра Галактики в рентгеновском участке спектра ничтожно мала. А мощное излучение посылают расположенные близ центра компактные источники. Таким образом, гипотеза о существовании черной дыры в центре нашей Галактики получила еще одно подтверждение.

За годы работы на орбитах эти два рентгеновских телескопа пополнили науку многими ценными сведениями. И здесь надо особо упомянуть открытие "Гранатом" излучения, рождаемого аннигиляцией - взаимоуничтожением позитронов и электронов, - видимого в спектрах двух галактических источников. Считается, что это одно из явлений, сопровождающих поглощение материи черными дырами.

Для более глубокого изучения событий в космосе астрофизика высоких энергий нуждается в качественно новых приборах, которые спутники поднимут на орбиты. Совместные усилия двенадцати стран были направлены на разработку комплекса таких приборов высочайшего класса.

Новая российская обсерватория получила название "Спектр-РГ", что означает спектр-рентген-гамма. Ее приборы будут регистрировать также и более короткие, чем рентген, колебания - гамма-лучи. Основу этой обсерватории составили два телескопа: "COДAPT" (совместная конструкция России, Дании, США, Финляндии) и "ДЖЕТ-Х" (объединенный европейский рентгеновский телескоп). Эти приборы по чувствительности в сотни и тысячи раз превосходят те, что установлены на "Гранате" и "Кванте".

"Спектру-РГ" будут доступны сотни тысяч космических рентгеновских источников. Так много, что их потребуется разграничивать, например, по характеру явлений, рождающих излучения высоких энергий. Появляется потребность проводить тонкую рентгеновскую спектроскопию. Этому послужат поляриметр и брэгговский спектрометр - приборы, которые откроют новую страницу в рентгеновской астрономии.

Обсерватория еще оснащена телескопом "МАРТ" - он будет принимать жесткие рентгеновские лучи и телескопами "ЕУВИТА" и "ТАУВЕКС" - они смогут обслуживать участок спектра, примыкающий к видимому свету, - ультрафиолетовую его часть. Словом, современная астрономическая техника дает возможность охватить весь спектр электромагнитных колебаний, излучаемых космическими телами, - от самых жестких гамма-лучей до радиоволн. Ни одно событие во Вселенной теперь не сможет остаться неуловимым.

Спутник, несущий обсерваторию "Спектр-РГ", уже будучи на орбите, изменит свои размеры, достигнет 11 метров в длину. В этом смысле он подобен складному карманному ножу. Увеличение размера позволит иметь чрезвычайно большую площадь зеркал - 124 квадратных метра. Отсюда высокая чувствительность прибора. Количество информации, получаемой орбитальной обсерваторией "Спектр-РГ" и отправляемой на Землю, так велико, что ее не в состоянии обработать ни один институт. Поэтому "Спектр-РГ" будет сотрудничать со многими наземными обсерваториями СНГ и других государств мира. Ученые из этих стран смогут заказывать наблюдательное время.

Круг научных задач, которые способна решать российская обсерватория, огромен. Ее приборы дадут ценнейшую информацию о галактических источниках рентгеновского излучения. Это черные дыры, нейтронные звезды в двойных звездных системах, остатки вспышек сверхновых, горячий межзвездный газ и горячие короны обычных звезд. Своего изучения ждут сверхмассивные черные дыры в ядрах активных галактик, межгалактический газ в скоплениях галактик, да и нормальное рентгеновское излучение обычных галактик.

Знания, добытые астрономией с помощью рентгеновских лучей, помогут лучшему представлению о разных проявлениях жизни Вселенной. В космологии, например, - о скрытой массе в галактиках и их скоплениях, о более точном определении постоянной Хаббла и других основополагающих проблемах. В области галактической астрономии ученые получат новые сведения о черных дырах, нейтронных звездах в двойных системах... Во внегалактической астрономии будет сделан поиск новых квазаров и ядер активных галактик, скоплений этих звездных миров в стадии их образования. звездная астрономия вскоре пополнится более детальными сведениями о механизме рентгеновского излучения разного типа звезд, поведет поиск генераторов электромагнитных колебаний в ультрафиолетовой части спектра. Для этих целей намечены исследования горячих белых карликов. Наконец, многого ждут астрономы, занимающиеся физикой межзвездной среды. Все разделы науки о небе должны получить уникальную информацию от орбитальной обсерватории "Спектр-РГ".


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Наука. Вести с переднего края»

Детальное описание иллюстрации

Этот пестрый, яркий ковер, словно бы рожденный неуемной фантазией художника (а именно таким выглядит этот снимок в цвете), на самом деле - панорама нашего неба, представленная в рентгеновском излучении. Цветовое различие точек и пятен, из которых составлен небосвод, объясняется разными волновыми характеристиками рентгеновских лучей, испускаемых телами Космоса.
Рентгеновские лучи отличаются очень короткой длиной волны. Отразиться от зеркала телескопа они могут при условии очень малого угла встречи луча с отражающей поверхностью. Оригинальную конструкцию такого зеркала, вернее, группы зеркал, предложил в 1952 году физик из Кильского университета Ганс Вольтер. Представьте коническую трубку, у которой при вершине очень малый угол, так что этот конус мало чем отличается от цилиндра. Два таких отрезка конуса соединяются своими более широкими окончаниями. Внутренняя поверхность этих отрезков - зеркальная. Входящий луч отражается под очень малым углом и падает на поверхность второго конуса, где он, отразившись, получает необходимый наклон и устремляется к фокусу, подобно световому лучу, прошедшему через стеклянную линзу. Такая "рентгеновская линза" состоит из многих вставленных одна в другую конусных пар, и в фокус приходят все лучи, попавшие во входное отверстие телескопа. Отражающие поверхности должны быть изготовлены с невероятной точностью, много превосходящей точность оптических астрономических инструментов. Зеркала рентгеновских телескопов покрываются золотом или иридием - последний вариант в 10 раз дороже.
Российский спутник "Спектр-рентген-гамма" будет оснащен множеством научных приборов, не только отечественных, но и других стран. Схема размещения на нем приборов: 1 - базовый астрофизический спутник "Спектр"; 2 - рентгеновский прибор (монитор) МОКСЕ; 3 - детектор гамма-всплесков СПИН; 4 - ультрафиолетовые телескопы "ЕУВИТА"; 5 - рентгеновский телескоп-кон центратор косого падения "СОДАРТ"; 6 - рентгеновский телескоп "ДЖЕТ-Х"; 7 - рентгеновский телескоп "МАРТ"; 8 - платформа научной аппаратуры.