Рентгеновский телескоп, построенный Институтом внеземной физики Общества Макса Планка в Германии eROSITA, является первым космическим телескопом, способным визуализировать все небо. Это – основной инструмент на борту российско-немецкой миссии «Спектр-Рентген-Гамма», которая находится в области, известной как точка Лагранжа 2 – одна из пяти стабильных точек вокруг системы Солнце-Земля, где гравитационные силы двух тел находятся в равновесии. С этой точки зрения eROSITA имеет четкое представление о Вселенной, которую она фотографирует с помощью своих мощных рентгеновских детекторных приборов. Этим летом команда, стоящая за eROSITA, опубликовала первую партию данных, полученных прибором, для более углубленных научных исследования. Однако уже сегодня исследователи поделились самой подробной картой черной дыр и нейтронных звезд во Вселенной! Рассказываем, что в ней особенного.

Космический телескоп eROSITA помог ученым создать самую подробную карту черных дыр и нейтронных звезд в наблюдаемой Вселенной, раскрыв более 3 миллионов вновь обнаруженных объектов менее чем за два года.

Космические телескопы нового поколения

Космический телескоп eROSITA, необходимо отметить, уже привел к невероятно интересным открытиям, в том числе к открытию гигантских рентгеновских пузырей, исходящих из центра Млечного Пути. В первом опубликованном обзоре данных eROSITA, исследователи готовы пролить свет на некоторые давние космологические тайны, включая распределение неуловимой темной энергии во Вселенной.

Впервые у нас есть рентгеновский телескоп, который можно использовать очень похожими способами, как и большие полевые оптические телескопы. С помощью eROSITA мы очень эффективно покрываем все небо и можем изучать крупномасштабные структуры, такие как весь Млечный Путь, – отмечают исследователи.

Съемки всего неба, подобные тем, что проводила миссия Gaia Европейского космического агентства или наземный Очень Большой телескоп Европейской Южной обсерватории, позволяют получить изображение обширных областей неба за один раз. Таким образом астрономы могут изучить движение целых популяций звезд и других небесных объектов. Gaia, например, наблюдает почти два миллиарда звезд в Млечном Пути и измеряет их положение на небе и расстояния от Земли с беспрецедентной точностью.

Космический аппарат Европейского космического агентства (ESA) Gaia

Следует также отметить, что подобные обзорные оптические телескопы сейчас довольно распространены, так как невероятно полезны для изучения эволюции Вселенной и таких вещей, как темная энергия. Но оптические телескопы гораздо проще в проектировании, чем рентгеновские телескопы.

Однако некоторые из наиболее интересных объектов во Вселенной – черные дыры и нейтронные звезды –не излучают свет на видимых длинах волн и поэтому остаются в основном скрытыми для оптических телескопов. Реальность такова, что даже космическую паутину – самую сложную структуру во Вселенной, легче наблюдать в рентгеновских лучах, чем черные дыры.

Как рентгеновские телескопы помогают изучать Вселенную?

До сих пор рентгеновские телескопы могли заглядывать очень глубоко в центр Галактики, чтобы наблюдать раннюю Вселенную. Но собрать большие популяции черных дыр, нейтронных звезд и звездных скоплений и создать большой каталог, который можно было бы использовать для изучения их космологической эволюции –непростая работа.

Телескоп eROSITA использует множество технологий, первоначально разработанных для ветерана –космического телескопа ЕКА XMM Newton, который вращается вокруг Земли с 1999 года. По словам автора нового исследования, технические изменения, внесенные командой Института Макса Планка и их сотрудниками, позволяют новому телескопу получать изображения того же качества, что и XMM-Newton, но в гораздо большем поле зрения.

eROSITA обнаруживает яркое рентгеновское свечение, испускаемое горячим газом в скоплениях галактик, которые являются самыми сложными структурами во Вселенной.

Космический телескоп eROSITA начал делать первые снимки в октябре 2019 года. С тех пор он завершил три обзора всего неба – карты, отражающией распределение источников рентгеновского излучения во Вселенной.

Как пишет портал Space.com, эти данные еще не были опубликованы в научном журнале, но как сообщают авторы исследования, каталоги содержат информацию о 3 миллионах источников рентгеновского излучения – черных дырах, нейтронных звездах и скоплениях галактик.

Около 77% этих источников – далекие черные дыры в других галактиках, 20% — нейтронные звезды, звезды и черные дыры в Млечном Пути. Оставшиеся 3% — это скопления галактик, – сообщают ученые.

За 50 лет рентгеновской астрономии до появления eROSITA, в общей сложности, если суммировать все рентгеновские источники, открытые всеми космическими миссиями, их было около миллиона. «Мы уже обнаружили в три раза больше, чем было известно раньше, хотя кое-какие из обнаруженных объектов предстоит подтвердить». – сообщили журналистам авторы новой научной работы.

Перед вами самые первые снимки, которые eROSITA прислал на Землю – скопления галактик A3391 и A3395

Словом, точно так же, как Gaia позволила ученым перейти от изучения отдельных звезд к визуализации их движений и динамики внутри галактики (и сделать скачок в понимании ее эволюции), eROSITA, вероятно, открывает совершенно новые возможности.

Как звездные кластеры превращаются из «деревень» в «города»

инверсно, что астрономы особенно взволнованы способностью eROSITA многое рассказать об эволюции скоплений галактик – больших группировок галактик (от сотен до тысяч), удерживаемых вместе гравитацией. Кластеры – продукт столкновений галактик, начали возникать около 10 миллиардов лет назад и неуклонно росли и расширялись на протяжении миллиардов лет от небольших «деревень» до «мегаполисов».

eROSITA, будучи способна видеть объекты на таком расстоянии, что их свету потребовалось бы 7 миллиардов лет, чтобы достичь своих детекторов, позволит астрономам реконструировать эволюцию этих массивных структур на протяжении веков.

Скопления можно увидеть без рентгеновских телескопов, но может быть трудно отделить их от остальной части населения галактики», – отмечают исследователи. То, что мы видим в рентгеновских лучах – это газ между галактиками в скоплении, который становится очень горячим и испускает это рентгеновское свечение. На полученных изображениях на самом деле очень легко различить эти скопления из-за того, как они светятся.

Рентгеновский телескоп eROSITA перед запуском на борту ракеты-носителя «Протон» 13 июля 2019 года

Изучая скопления на разных расстояниях (и, следовательно, разного возраста), астрономы смогут создать временную шкалу их эволюции и пролить свет на процесс, который ей управляет.

Как получить самую подробную карту Вселенной?

Однако измерения eROSITA необходимо будет объединить с данными других обсерваторий, включая Gaia, и некоторыми наземными крупномасштабными обсерваториями, такими как будущая обсерватория Веры Рубин, чтобы получить наиболее точную информацию о том, где именно расположены кластеры.

Напомню, что первый выпуск данных eROSITA, обнародованный в июне на заседании Европейского астрономического общества в 2021 году, содержал данные, собранные в течение первых двух месяцев деятельности космического телескопа.

Наблюдаемая Вселенная в рентгеновском диапазоне

Свою основную научную задачу миссия завершит в 2023 году, но астрономы надеются, что она будет функционировать еще много лет. В любом случае, каталоги объектов, излучающих рентгеновские лучи, в нашей Вселенной будут занимать ученых на десятилетия вперед. И это здорово, ведь нет ничего интереснее, чем наша Вселенная.