[Перевод] Астрономы составили карту половины неба в рентгеновских лучах
На этом изображении показана половина рентгеновского неба, спроецированная на круг с центром Млечного Пути слева и галактической плоскостью по горизонтали. Фотоны выделены цветом в соответствии с их энергией (красный — энергия 0,3–0,6 кэВ, зелёный — 0,6–1 кэВ, синий — 1–2,3 кэВ).
В научной фантастике есть старая идея о том, как кто-то вдруг обретает рентгеновское зрение и видит насквозь твёрдые предметы. С нашими глазными яблоками это должно быть физически невозможно. Однако астрономы нашли способ обойти эту проблему, благодаря чему они могут изучать Вселенную с помощью рентгеновского зрения.
Эта наука называется «рентгеновская астрономия», и она существует уже 60 лет. Она позволяет обнаружить некоторые из самых энергичных и бурных событий и объектов в космосе. К ним относятся яркие квазары, взрывы сверхновых, потоки горячего газа между галактиками и горячие молодые звёзды.
Недавно астрономы из консорциума eROSITA при Институте внеземной физики имени Макса Планка обнародовали последнюю порцию рентгеновских данных, полученных в ходе исследования eROSITA. Они охватывают половину рентгеновского неба и содержат информацию о 900 000 отдельных рентгеновских источников. Это больше, чем все источники, которые были обнаружены за десятилетия истории рентгеновской астрономии, включая открытия, сделанные с помощью Chandra и других орбитальных обсерваторий.
Об eROSITA
eROSITA — телескоп для получения изображений в мягком рентгеновском диапазоне на борту спутника Spectrum-RG. Его первый обзор всего неба, названный eRASS1, проводился в течение 7 месяцев, начиная с 12 декабря 2019 года. При самых чувствительных настройках телескоп зафиксировал 170 миллионов рентгеновских фотонов. Это позволило камерам измерить их энергию и время прихода.
Команда астрономов под руководством главного исследователя Андреа Мерлони подготовила первый каталог данных. Кроме того, они опубликовали более 50 новых научных работ, основанных на полученных результатах. После завершения первого исследования прибор провёл ещё три сканирования всего неба в период с июня 2020 года по февраль 2022 года. Эта огромная сокровищница рентгеновских данных будет опубликована в ближайшее время. В видеоролике ниже рассказывается подробнее о миссии.
Сокровищница рентгеновских источников eROSITA
Рентгеновская астрономия фокусируется на горячих и энергичных объектах и событиях во Вселенной. Это ядра галактик (где скрываются сверхмассивные чёрные дыры), взрывы сверхновых, новорождённые звёзды и другие места, где материя нагревается до высоких температур.
Предварительный набор данных eRASS1 позволяет обнаружить около 710 000 сверхмассивных чёрных дыр, 180 000 звёзд, испускающих рентгеновские лучи, в Млечном Пути и 12 000 скоплений галактик. Он также охватывает небольшое количество других экзотических источников, таких как рентгеновские бинарные звёзды, остатки сверхновых, пульсары и другие объекты.
«Это умопомрачительные цифры для рентгеновской астрономии», — говорит Андреа Мерлони, главный исследователь eROSITA и первый автор статьи о каталоге eROSITA. «За 6 месяцев мы обнаружили больше источников, чем крупные флагманские миссии XMM-Newton и Chandra за почти 25 лет работы».
Первый выпуск данных eROSITA — это богатый, «многослойный» взгляд на небо на нескольких энергиях рентгеновского излучения. Каждый уровень энергии рассказывает астрономам что-то об объектах и событиях, излучающих рентгеновские лучи. К каждому набору изображений и данных консорциум предоставляет дополнительную информацию. Там есть списки классов источников, положения на небе, энергии и точное время прихода фотонов к прибору. «Мы приложили огромные усилия, чтобы выпустить высококачественные данные и программное обеспечение», — добавила Мириам Рамос-Сеха, возглавляющая операционную группу eROSITA. «Мы надеемся, что это расширит круг учёных по всему миру, работающих с данными о высоких энергиях, и поможет расширить границы рентгеновской астрономии».
Наведение на конкретные рентгеновские объекты
Научные цели eROSITA заключаются в использовании рентгеновских лучей для обнаружения горячей межгалактической среды у скоплений и групп галактик количеством от 50 до 100 тысяч. Он также изучает горячий газ в нитях между ними. Эти нити светятся в рентгеновских лучах. В задачу прибора также входит обнаружение аккрецирующих чёрных дыр, скрытых в галактиках. Наконец, прибор изучает физику галактических рентгеновских источников (к которым относятся звёзды главной последовательности, остатки сверхновых и рентгеновские бинары).
Рентгеновское изображение eROSITA с недавно обнаруженной нитью между двумя скоплениями галактик. Распределение галактик (белые контуры, вверху слева), как видно из двухмикронного обзора All Sky Survey, повторяет структуру нити. В симуляции SLOW, настроенной на воспроизведение основных особенностей местной Вселенной, воспроизводится и эта индивидуальная система с обоими скоплениями и позвоночником нити.
По крайней мере в одной из работ, опубликованных вместе с данными нового обзора, рентгеновские данные используются для ограничения космологических моделей с помощью скоплений галактик. На одном из снимков мы видим недавно обнаруженную нить материала. Она тянется между одной частью галактического скопления Abell 3667 и соседним скоплением Abell 3651. Это может помочь астрономам определить, сколько материи существует в так называемой «тёпло-горячей межгалактической среде». Это даёт представление о формировании крупномасштабных структур (таких как скопления галактик) во Вселенной.
На этом рентгеновском снимке показан весь масштаб скопления Девы в рентгеновских лучах, как его видит eROSITA. Яркое белое пятно в центре — это центральная галактика M87. Туманное белое свечение вокруг M87 — это очень горячий газ между галактиками. В некоторых направлениях он простирается больше, чем в других, и не является круглым. Это свидетельствует о том, что скопление Девы все ещё находится в процессе формирования.
Близлежащее скопление галактик Virgo также попадает в обзор eRASS1 и даёт возможность изучить крупномасштабные нитевидные структуры. В частности, астрономы хотят понять физические эффекты, действующие на окраинах этих массивных скоплений галактик. Используя данные нового обзора, а также другие снимки всего неба, научная группа изучила структуру окраин скоплений. В том числе высокоэнергетические выбросы вокруг галактик и групп внутри скопления. Они также изучили так называемое «рентгеновское расширение» длиной 320 килопарсек вблизи галактики M49.
Прошлые и будущие работы eROSITA
С момента своего запуска в июне 2019 года eROSITA обеспечила огромный скачок в рентгеновской астрономии. Он начал работу в октябре того же года, обеспечив рентгеновское видение космоса с высоким разрешением. В ходе сканирования неба он заметил изменения в далёком квазаре SMSS J114447.77–430859.3. Эти изменения дают некоторые подсказки о росте чёрной дыры в сердце квазара. Наблюдались изменения в вариациях яркости в сердце квазара, что указывает на то, что чёрная дыра заглатывает часть материала, который проникает в её горизонт событий. Другой материал улетучивается в виде мощных ветров.
Прибор также обнаружил недавно сформировавшуюся чёрную дыру в ранней Вселенной и проследил существование горячего газа вокруг нашей собственной галактики Млечный Путь. Прибор впервые засветился 22 октября 2019 года. В настоящее время он находится в безопасном режиме, и специалисты оценивают его состояние.
