Новые обсерватории для горячей Вселенной

26 Дек 2013

Перспективы астрофизики высоких энергий в контексте запуска новых космических обсерваторий обсуждались на закрытии конференции в ИКИ РАН.

В 2015 году в точку Лагранжа L2 будет выведена российско-германская обсерватория "Спектр-РГ", предназначенная для обзора всего неба в мягком рентгеновском диапазоне. Её главная научная задача — изучение крупномасштабной структуры Вселенной или того, как распределена в ней видимая и темная материи, которые мы можем наблюдать по скоплениям и сверхскоплениям галактик. План разработчиков "Спектра-РГ" — за 7 лет обнаружить все достаточно крупные и массивные скопления в видимой области Вселенной, число которых оценивается в сто тысяч. Вторая не менее важная задача — наблюдения за сверхмассивными чёрными дырами в ядрах активных галактик и их эволюцией по мере роста Вселенной.

Текущий статус проекта и приборов обсерватории представил Михаил Павлинский, руководитель отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. Он прежде всего пояснил, почему было решено запуск с 2014 на 2015 год — это связано с тем, что немецким партнером пришлось перерабатывать схемотехнику телескопа eRosita, в результате чего потребуются новые испытания.

Необходимость переработать схемотехнику возникла из-за разницы в работе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Для начальных вариантов инструмента использовались не радиационно стойкие ПЛИС, но в ходе наземной отработки летных детекторов оказалось, что есть существенная разница между их работой и работой радиационно стойких ПЛИС, о чём не было заявлено производителем ПЛИС.

В целом, переработка и испытания займут полтора года, которые будут использованы обеими сторонами для того, чтобы провести дополнительные калибровки, отработать программное обеспечение, то есть обеспечить успех наблюдений.

С германской стороны предоставляется телескоп eRosita, содержащий 432 рентгеновских зеркала, собранные в семь “блоков”. В ноябре 2013 года все зеркальные системы были готовы.

Российский инструмент — рентгеновский телескоп ART-XC более жесткого, чем eRosita, диапазона, также включает зеркальные рентгеновские системы, часть из которых делается в Сарове и ИКИ, где было начато производство этих совершенно новых для российского космического приборостроения изделий. Другая часть делается в Центре космических полётов им. Маршалла в США. В 2013 г. НАСА также включилось в программу "Спектр-РГ" и произвело ещё один комплект зеркал. Кадмий-теллуровые детекторы для регистрации рентгеновских фотонов производятся в Институте космических исследований РАН. “Наше главное достижение в том, что мы подняли быстродействие этого детектора примерно в 10 раз, до 1000 событий в секунду” — подчеркнул Михаил Павлинский.

Испытания технологического образца ART-XC со служебными системами должны начаться в январе 2014 г.

Оба телескопа будут установлены на платформе "Навигатор" производства НПО им. С.А. Лавочкина. Запуск в настоящее время предполагается произвести на ракете-носителе "Зенит" с разгонным блоком "Фрегат".

Расчетный срок работы "Спектр-РГ" в космосе — 7 лет.

Два ближайших зарубежных проекта в рентгеновской астрофизике — японский аппарат Astro-H (2015 г.) и европейский ATHENA+ (2028 г.). Если “изюминка” “Спектра-РГ” заключается в комбинации широкого поля зрения с достаточно высокой чувствительностью, то эти два проекта отличает прежде всего очень высокое спектральное разрешение, благодаря чему, по словам Евгения Чуразова, ведущего научного сотрудника ИКИ РАН, их данные произведут настоящую революцию в спектроскопии. Высокое спектральное разрешение — ключ к пониманию состава космических объектов и тех процессов, которые в них происходят: нагреваются ли они, движутся ли друг относительно друга, как взаимодействуют с излучением и многое другое.

Российская гамма-обсерватория “Гамма-400” предполагается к запуску в 2019 г. Как сообщил Аркадий Гальпер, директор института космофизики Московского инженерно-физического института (НИЯУ МИФИ), его главная задача — наблюдение гамма-частиц от аннигиляции или распада частиц темной материи — так называемых вимпов (WIMP — Weakly Interacting Massive Particles). Как показали данные телескопа Fermi (НАСА), в районе центра Галактики присутствует некоторая особенность в области энергии излучения 130 ГэВ. Теоретические исследования показывают, что в этой области можно наблюдать очень узкие спектральные линии, которые возникают из-за распада вимпов. Для наблюдения этой тонкой структуры спектра необходимы инструменты с очень высоким угловым и энергетическим разрешением, для чего и создается телескоп “Гамма-400”.

Дополнительная информация: