01.07.2020
Спектр РГ: закрасить белые пятна на карте Вселенной. Вопрос науки с Алексеем Семихатовым
Сейчас у нас появилась возможность узнать, что там происходит и понимать, каким образом работает вселенная. На орбите находится новый современный аппарат Спектр Гамма рентген
Здравствуйте, я Алексей Семихатов. Не все то, что существует светиться, не все что светится видно. Одни из самых мощных источников энергии вокруг нас во вселенной, которые излучают в знакомом для нас в рентгеновском диапазоне или в еще более жестком и опасном гамма диапазоне.Эти источники свидетельство самых драматических моментов в истории вселенной, которые во многом определили, как она эволюционировала к современному состоянию.
Сейчас у нас появилась возможность узнать, что там происходит и понимать, каким образом работает вселенная. На орбите находится новый современный аппарат Спектр Гамма рентген.
Что это такое и чему он может нас научить?
Мой гость сегодня кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий института космических исследований российской академии наук Радион Анатольевич Буренин.
А.С : Здравствуйте Радион Анатольевич. Что светит в рентгене в космосе? Все, кроме видимого светит еще и в рентгене? И что светит в рентгене в первую очередь? Меняется ли картина, когда вы берете рентгеновский телескоп и увидите, что вселенная заиграла для вас совершенно другими красками?
Р.А: Не все конечно светит в рентгене, что очень важно в рентгене светят объекты, в которых вещество находится в предельных состояниях. Оно достигает там огромных температур, плотностей, больше чем в звездах. Хотя сами звезды тоже светят в рентгене, своими хромосферами. Но основные источники рентгеновского излучения, которые наиболее интересны: черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики, на которых падает вещество. Это называется - экскреция. Это происходит обычно в двойной системе.
А.С: Это с теми, где две звезды или ледорезные дыры?
Р.А: Да, они вращаются друг вокруг друга, и вещество перетекает на компактный объект., т.е. на черную дыру, на нейтронную звезду.
А.С: Одна из них пожирает маленькую и в этот момент она высвечивается со страшной силой в рентгене?
Р.А: В этот момент, когда вещество падает близко к черной дыре, она сжимается и разогревается на столько, что можно легко показать. Что основное излучение дается как раз в рентгеновском диапазоне.
А.С: Рентгеновское излучение в космосе - это крик бедствия, сигнал об экстремальном состоянии материи
Р.А: Нам интересно изучать вещество в экстремальных состояниях, другая задача состоит в том, что источники рентгеновского излучения мы видим с очень больших расстояний. Потому что они очень яркие, одни из основных источников и просто по количеству рентгеновского излучения. Является класс квазары, активные ядра галактик-это уже сверх массивные, черные дыры, с очень большой массой. Они находятся в центре галактик, на них падает еще больше вещества, они еще ярче светят в частности в рентгеновском диапазоне. Их видно с края вселенной.
А.С: Квазары светят в первую очередь в рентгене, у нее такой мощный пик в рентгене. Вы говорите край наблюдаемой вселенной. Чем нам интересно?
Р.А: Мы можем изучать-космологию. Вселенную – как целое. Мы можем понять, как движется вселенная, как расширяется. Понять, что происходит на таких больших расстояниях, которые сравнимы с ее размерами. Мы смотрим обязательно по времени, потому что фотону требуется большое время, чтобы дойти до нас с такого большого расстояния.
Кроме черных дыр, одним из важнейших источников рентгеновских излучений, очень яркие источники - это скопление галактик.
Это очень интересно, светится газ, плазма, которая зажата в гравитационном поле скопления. Скопление-это такое облако темной материи, яма в радиационном потенциале.
Если вы помещаете туда газ, вы должны сильно сжать. Когда вы сжимаете газ, он нагревается.
А.С: Я правильно понимаю, что скопление галактик возникает вокруг мест, где сконцентрирована стягивающая их темная материя, примерно там она их и держит и еще она сжимает газ. Газ не в самих галактиках, а где то между ними?
Р.А: Более точно говорить так. Скопление галактик состоит в основном из темной материи и из обычного вещества.
А.С: Благодаря которым видим галактики.
Р.А: Совершенно верно. Так вот теперь, если мы рассмотрим обычное вещество внутри скопления галактик, то оказывается, что по массе самая большая часть этого вещества находится в виде газа, не в звездах.
А.С: Что бы я понимал. В нашей галактике тоже так или это, какое то свойство скоплений галактик.
Р.А: В нашей галактике тоже конечно газа много, но его меньше чем скопление галактик. В небольших галактиках газ не задерживается в гравитационном потенциале. Это как будто часть вселенной сжата я в небольшой объем.
А.С: Значит та самая темная материя, которая держит галактики вместе, она же не дает разлететься газам. Как было в более молодой вселенной.
Р.А: Ну да, когда начали образовываться скопления галактик - это, правда, было достаточно давно по меркам эволюции вселенной. Скопление галактик, так условно говоря, они отличаются тем, от галактик по-своему более массивны.
А.С: Он светит только в рентгене.
Р.А: Этот газ имеет такую температуру, потому что он сжат. Это зависит от того какой гравитационный потенциал и температура оказывается на столько высока, что из-за температуры максимум излучения приходится на рентгеновский диапазон.
А.С: Почему звезды не собираются, если он сжат?
Р.А: Он очень разряженный, его плотность не достигает и одной частицы на квадратный сантиметр. Скорость движения частиц такая же, как скорость движения галактик, внутри этого скопления. Эта скорость соответствует температуре рентгеновской.
А.С: Поэтому рентгеновские излучения?
Р.А: Да. Поскольку это плазма, ионы сталкиваются с электронами. Производят излучения.
А.С: все это мы сможем увидеть с помощью нового рентгеновского аппарата? Давайте посмотрим на него.
А.С: Они поделили длину волн?
Р.А: Немецкий телескоп, научным руководителем является ведущим сотрудником института Макса Планка внеземной физики Макса Планка, наблюдает в более мягком рентгеновском диапазоне. Телескоп, который был произведен в нашем институте в Саровском ядерном центре предназначен для наблюдения, в более жестком рентгеновском диапазоне с максимум чувствительности около 10 кило электрон-вольт.
Эти телескопы отличаются от современных рентгеновских телескопов в лучшую сторону тем, что они не только имеют огромную чувствительность, но и огромное поле зрения. Это дает возможность наблюдать участки неба.
Делать обзор всего неба. Это и есть основная задача миссии.
Аналогичный обзор всего неба в стандартном рентгеновском диапазоне, был выполнен более 20 лет назад телескопом Расад, германского производства.
У нашего нового аппарата чувствительность будет в 30, а может быть даже в 100 раз выше, чем была чувствительность обзора, на полтора порядка. Это огромный шаг вперед.
Основные задачи наших обзоров связаны с наблюдениями объектов на космологических расстояниях. В основном это скопление галактик и активные ядра и квазары.
А.С: Изучая излучения от того самого скопления газа галактик, мы получаем новую информацию, которая говорит нам о том, каким образом вселенная развивалась к ее нынешнему состоянию.
Р.А: Как происходит расширение вселенной в период инфляции в самой ранней эпохе, показано на этой картинке.
Это момент, когда рождаются реликтовые излучения. С этого момента фотоны летят по прямой.
Чувствительности наших телескопов достаточны, что бы наблюдать их таким образом, что бы видеть все наиболее массивные скопления галактик. Сейчас происходит эпоха великих космологических открытий.
Мы готовы открыть скопление галактик. Это самые большие острова во вселенной.
А.С: Скажите их сколько?
Р.А: Их число резко растет с уменьшением массы. Но те, что мы видим, их будет 10000, может быть несколько десятков тысяч.
Дело в том, что можно построить и более чувствительный телескоп, но наблюдая на более высокие расстояния, мы наблюдаем назад во времени, а они значит, еще не образовались. Вот здесь как раз показано их скопление.
А.С: Это результат эволюции, сначала более-менее равномерного распределения, растут неоднородность и так вот сформировалась крупномасштабная структура вселенной к современному моменту.
Р.А: И так, что мы имеем к сегодняшнему моменту. Дело в том, что наш космический аппарат уже достиг целевой орбиты в точки либрации Лагранжа IL-2.
А.С: Вы же второй раз будете видеть, то, что уже видели. Зачем это нужно?
Р.А: Мы увидим гораздо больше фотонов, мы увидим гораздо более высокую чувствительность, а мы увидим более слабые объекты, а те, что увидели, мы увидим с хорошей точностью. А к концу нашего обзора.
Еще один пример-это изображение с области пониженного поглощения в галактике, доколото, так называемое.
Это изображение телескопа Розита. Здесь вы видите звездочки.
Это, скорее всего далекие квазары. А протяженные объекты, которые разрешаются, это скопление галактик.
А.С: Орбита этого телескопа. Я привык думать, что если что то запустили в космос, то он вращается вокруг Земли. Так как вы рассказываете, что он осматривает все небо, то Земля ему бы мешала.
Р.А: Наш космический аппарат запущен на очень интересную орбиту, в окрестности точки либрации, точки Лагранжа 2, системы солнце-земля. Это точка, которая находится на линии соединяющей землю и солнце, и в сторону от солнца, на расстоянии примерно полтора миллиона километров.
Правда не совсем он находится в точке, а движется вокруг нее, по сложной траектории. Луна, например, находится на расстоянии 400000 км, т.е. это значительно дальше луны.
А.С: Он движется вокруг этой точки, звучит странно, потому что в этой точке не сидит никакое тело.
Р.А: Да, это точка неустойчивого равновесия в системе земля-солнце. Поэтому если в эту точку поставить какой то космический объект, то он с нее не сойдет. Он будет вращаться вместе с Землей и будет норовить от туда выпасть.
А.С: У него есть двигатели с топливом?
Р.А: Да. Топливо, которое у нас есть, хватит, чтобы удерживать его многие и многие годы.
А.С: Эта точка, выбрана по каким параметрам?
Р.А: Если аппарат находится в этой точке, то он все время может находиться в таком положении, что он направлен солнечными батареями на солнце и антенной на землю. Поэтому солнце светит все время с оной стороны и это прекрасные условия для теплового баланса внутри аппарата. Космическим аппаратам нужно стабильность температур.
А.С: А чем она поддерживается?
Р.А: Солнце с одной стороны греет, а с другой стороны радиаторы, которые направлены в сторону от солнца.
Дальше мы можем регулировать этот баланс и очно поддерживать температуру на наших фотоприемниках.
А.С: Что лично Вам было бы приятнее всего через 5 лет, как результат этой миссии?
Р.А: У такого обзора огромное количество задач. Я лично занимаюсь скоплением галактик. Мне б конечно хотелось бы, чтоб мы продвинулись в понимании нашей вселенной, уточнили космологические параметры, продвинулись бы в понимании темной энергии.
А.С: Этих скоплений, которые принесет вам этот телескоп, должно быть около 10000?
Р.А: Около 300000. 10000будут самые массивные, которые мы будем видеть на всех расстояниях.
А.С: Я желаю вам многих интересных и информативных скоплений для науки, и поблагодарить за этот рассказ.
Теги: телескоп
234567 Начало активности (дата): 01.07.2020 18:11:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: телескоп, звезды, галактика, рентгеновские излучения, траектория, черные дыры
12354567899
Похожие статьи
Врожденный ложный сустав голени. Проблемы, возможные варианты решенияРентген на дому 8 495 22 555 6 8
Первый опыт применения титанового телескопического стержня при коррекции деформаций конечностей у детей с несовершенным остеогенезом
Двухэтапный метод лечения внутрисуставных переломов дистального отдела костей голени
Рентгеновский телескоп Спектр
