Радиотелескоп «РадиоАстрон» начал выполнять ключевую научную программу
Проект «РадиоАстрон» успешно завершил первоначальную научную программу и с июля 2013 года перешел на работу по заявкам, победившим в открытом международном конкурсе.
Два года назад, в июле 2011 года, был запущен на орбиту космический радиотелескоп «Спектр-Р». Первоначальная программа исследований на его базе, начатая в феврале 2012 года, успешно выполнена. Основными объектами изучения стали квазары – ядра далеких галактик, а в нашей Галактике – космические мазеры (генераторы монохроматичного когерентного излучения коротких радиоволн) в области образования звезд и планетных систем и пульсары (быстро вращающиеся нейтронные звёзды). Получены очень важные результаты, которые могут в будущем заставить пересмотреть представления о физике Вселенной.
«РадиоАстрон» стал приёмником космического излучения в системе радиоинтерферометра со сверхдлинной базой – расстоянием между двумя одновременно наблюдающими объект приемниками. Второй приёмник – радиотелескоп – располагается на Земле, так что база интерферометра может достигать сотен тысяч километров (рис. 1). Точность наблюдений при помощи интерферометра определяется отношением длины волны принимаемого радиоизлучения к длине его базы. Благодаря огромной базе достигнут абсолютный рекорд углового разрешения в мировой астрономии – 27 микросекунд дуги. Под таким углом видна песчинка на расстоянии в 10 000 км.
Использование столь малых длин волн – это не просто освоение нового диапазона. Чем меньше длина волны, тем слабее поглощаются радиоволны, тем лучше видны глубокие области галактических ядер. А высокое угловое разрешение позволяет получить более детальное их изображение. При этом, однако, становится труднее зафиксировать интерференционный сигнал.
На рис. 2 изображена диаграмма интерференционного отклика от сверхкомпактного ядра квазара 3C273 (длина волны 1,35 см, база более восьми диаметров Земли). В дальнейшем по этой диаграмме восстановят его изображение и рассчитают положение в небесных координатах.
Итогом исследования компактных ядер активных галактик станет составление их каталога и карт. Получено, например, подробное изображение квазара BL Lacerta 0716+714.Этот интереснейший объект представляет собой галактику со сверхмассивной чёрной дырой в центре, из которой вылетают струи горячего вещества (рис. 3). В его картографировании участвовало около десятка крупнейших радиотелескопов Европы.
Наблюдения квазаров преподнесли сюрприз: их ядра оказались ярче, чем считалось ранее. Для многих из них оценки яркостной температуры оказались около 10 триллионов градусов, что значительно превысило ожидаемые значения. Это открытие крайне важно для понимания физики процессов в ядрах галактик.
Ещё одну неожиданность преподнесли пульсары. Теория межзвездной плазмы предсказывала, что их радиоизлучение настолько сильно искажается, что «РадиоАстрон» не сможет его зарегистрировать. Однако результаты исследований полностью опровергли это предсказание, разойдясь с теорией на много порядков, в корне меняя наши представления о межзвездной плазме. На рис. 4 показан интерференционный отклик пульсара В0329+55, находящегося на расстоянии 6 тысяч световых лет. Рассеяние в плазме приводит лишь к тому, что виден не один пик, как на рис. 2, а целый их ансамбль.
Мазерное излучение возникает в облаках межзвездного газа в ходе образования звёзд и планетных систем, поэтому оно считается признаком этих процессов. Его исследование позволит изучить механизмы накачки и условий, при которых эти механизмы эффективно работают, что имеет принципиальное значение для понимания процесса звездообразования. На сегодняшний день пока пронаблюдали только мазеры на молекулах воды и гидроксила в нашей Галактике.
Помимо исследования дальнего космоса астрофизики изучали и Солнечную систему. Эксперимент «Плазма-Ф» включал мониторинг межпланетной среды (как фактор «космической погоды») и вариаций солнечного ветра в диапазоне от суток до долей секунды с рекордно высоким разрешением в 30 мсек. Это на один-два порядка лучше всех прежних российских и зарубежных результатов.
В сентябре 2012 года был объявлен первый открытый конкурс заявок для участия в ключевой программе проекта «РадиоАстрон» на период с июля 2013-го по июнь 2014-го, в котором мог участвовать любой научный коллектив в мире. Из тринадцати заявок от 200 специалистов из 19 стран мира Международный экспертный научный совет отобрал семь наиболее интересных задач по исследованию активных галактик, сверхмассивных чёрных дыр, пульсаров, мазеров, межзвёздной среды, переменных объектов и вопросов гравитации.
