Радиоастрон результаты


Говорим о результатах работы, накопленных российским уникальным радиотелескопом "Радиоастрон", который пять лет собирал информацию об уникальных структурах Вселенной. Это комплекс наземных радиотелескопов и космическая станция, которая может удаляться от Земли практически до Луны – на 360 тысяч километров. Благодаря ей мы можем увидеть очень тонкие удаленные структуры в космосе. Для чего "Радиоастрон" был предназначен и что удалось с его помощью увидеть?

Надежда Николаевна Шахворостова: Для начала хочу сказать, что радиоастрономия возникла в начале XX века и открыла новое окно во Вселенную. До возникновения радиоастрономии мы могли наблюдать с Земли объекты только в оптическом диапазоне спектра, то есть видимый свет. Но с появлением новой отрасли мы практически увидели параллельную Вселенную. Оказалось, что во Вселенной существует много объектов, о которых мы не подозревали. Они не светят в видимом диапазоне, а излучают в радиодиапазоне. С тех пор прошло уже много времени.


В чем был смысл запуска "Радиоастрона"? Одиночный телескоп сам по себе можно сравнить с человеком в запотевших очках. Такой человек видит только свет и понимает направление, откуда идет это излучение, но ничего не может сказать ни о форме, ни о детальной структуре объекта. Способом "протереть очки" может быть установка либо очень большого радиотелескопа, либо расположение нескольких телескопов на каком-то расстоянии друг от друга. Причем чем больше будет расстояние, тем более мелкие детали объекта можно разглядеть. Такие системы из нескольких телескопов называются интерферометрами. "Радиоастрон" запускался с целью работать в связке с наземными телескопами и дать такой наземно-космический интерферометр – увеличить расстояние между телескопами до космических масштабов. Это рекордный интерферометр, который позволил нам достичь наивысшего углового разрешения. Мы можем различить очень маленькие детали, которые с помощью наземных интерферометров разглядеть не могли…


Также по теме: гость "Российского радиоуниверситета" – руководитель научной программы "Радиоастрон" Юрий Ковалев.

Источник: www.radiorus.ru

Он хотел обратить внимание руководства страны на важность поддержки астрономии, и главное – на предстоящий пуск уникальной космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма», важнейший для России за последние годы.


Этого запуска, который несколько лет постоянно откладывался, ждало все мировое астрономическое сообщество.

Обсерватория состоит из двух рентгеновских телескопов: ART-XC (Россия) и eROSITA (Германия), работающих по принципу оптики косого падения. Это крупнейший совместный проект России и Германии в области астрофизики, нацеленный на решение фундаментальных вопросов космологии: природы темной энергии и темной материи, возникновения и роста сверхмассивных черных дыр, а также поиск объектов неизвестной природы.

Хоть и не через год, но запуск долгожданной миссии все же состоялся – она отправилась в точку Лангранжа L2 летом 2019 года, и на фоне многолетнего затишья в российском научном космосе ее старт действительно стал событием мирового масштаба. Ведь последний раз страна запускала нечто подобное в 2011 году – весьма успешный проект «Радиоастрон».

Однако запущенная в космос и пока только радующая ученых обсерватория оказалась уникальной еще по одной причине. Пожалуй, впервые космическая держава отправила в космос дорогостоящий инструмент (около 5 млрд руб.) и использует его не с максимальной эффективностью, по сути, экономя на копейках.

Трудно представить себе, чтобы, например в NASA, добровольно отказались от части открытий космического телескопа Hubble из-за отсутствия денег на обработку данных или из-за отсутствия студентов, делающих это бесплатно.


Запуск любой научной миссии в космос, будь то марсоход или обсерватория — это не только постройка и испытание самого аппарата, подготовка ракеты и старта. Это выделение средств на наземное сопровождение миссии, на привлечение людей для обработки полученных данных, которые должны работать только по этому проекту, а не по остаточному принципу, отвлекаясь от других задач.

Для космических обсерваторий зачастую необходимо и широкое участие наземных инструментов, которые позволяют изучать вновь открытые объекты в других диапазонах.

Все это стоит немалых денег, которые возвращаются в виде открытий и научных публикаций, в итоге поднимающих престиж страны: кто открыл – тому и слава.

В случае с СРГ наземная поддержка особенно важна: обсерватория заточена на массовое открытие новых рентгеновских источников, а изучить новый источник – значит, в первую очередь, получить его спектр оптическим наземным телескопом, чтобы «застолбить» открытие.

Как с наземной поддержкой СРГ обстоит дело в России, прекрасно проиллюстрировали разговоры ученых на недавней конференции «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра» в Институте космических исследований (ИКИ РАН), где гвоздем программы как раз и были первые результаты миссии.

К примеру, самый крупный (6 м) российский телескоп БТА имеет средние по мировым меркам возможности большого телескопа, однако без специально изготовленных спектрометров он не может работать с огромным количеством объектов, которые будет открывать СРГ.


xAB;Чтобы хоть как-то удовлетворить аппетиты СРГ, нужно разрабатывать и специальную программу поддержки оптических наблюдений и ключевую программу наблюдений на 6-метровом телескопе. Чтобы эта работа стала систематической, а не эпизодической», — с горечью отметил завлабораторией спектроскопии и фотометрии внегалактических объектов Специальной астрофизической обсерватории РАН (САО РАН) Сергей Додонов.

Специалисты САО РАН уже давно готовы сделать мультиобъектный спектрограф для 1,5-метрового российско-турецкого телескопа РТТ-150, позволяющего снимать спектры свыше ста объектов одновременно. Это позволило бы получить спектры 70% объектов из обзора СРГ, однако на изготовление прибора нужны деньги и не меньше двух лет – говорят в САО.

«Мой опыт показывает, что и в САО РАН, и в других местах у нас в стране, если говорят, что сделают спектрометр за два года, сделают через пять. Хотя бы потому, что еще год будут выбивать эти деньги, а у людей, которые это будут делать, есть и другая работа», — уверен академик Сюняев, научный руководитель миссии.

«Существующих возможностей только САО РАН явно недостаточно для оперативного анализа гигантского объема данных, который начал поступать от миссии СРГ… Если уж не строить новые телескопы, то давайте дооснащать имеющиеся новым эффективным инструментарием. И о кадрах тоже забывать не надо», — сказал «Газете.Ru» директор САО РАН Валерий Власюк.


На той же конференции ученые признались, что спектральные наблюдения по программе СРГ на другом российском телескопе в Саянах ведутся только тогда, когда туда приезжает аспирант из Москвы.

Не готовы работать про программе СРГ и радиотелескопы, чья поддержка сильно помогла бы миссии СРГ.

Не в лучшем состоянии находится Крымский радиотелескоп РТ-22. «Состояние РТ-22 не то, чтобы критично, но оно вызывает тревогу. Предельные потоки, которые нужны, труднодостижимы, часто возникают остановки по техническим причинам, которые вообще не объясняют заявителям», — заявил Власюк.

Обработка данных СРГ – колоссальная ежедневная работа огромного количества людей. Работа с этими данными не менее важна, чем сами наблюдения, без нее эти данные просто пропадут, уверены ученые.

«От Роскосмоса мы не получили ни копейки денег на те научные группы, которые обрабатывают результаты наблюдений СРГ.

Раньше на американском рентгеновском телескопе Chandra было так – обработал астроном миллион секунд наблюдательного времени — его университет получил от NASA доллар за секунду наблюдений. На то, чтобы эти данные были наилучшим способом обработаны, на все это нужны современные компьютеры, привлечение студентов и так далее», — рассказал «Газете.Ru» один из участников миссии СРГ.


Как у них

«В Германии ситуация совершенно иная. Общество Макса Планка (германский аналог Академии наук) очень богато. Задолго до запуска телескопа немцы поставили в Чили два телескопа, они специально будут поддерживать eROSITA», — пояснил источник.

Пикантности ситуации добавляет тот факт, что немцы получат лишь половину неба, которое покроет их телескоп eROSITA – восточная часть достанется российским ученым в счет запуска немецкого телескопа на российской ракете.

«Несмотря на то, что проект СРГ идет очень давно, практически никакой подготовки к оптической поддержке у нас в стране не было, особенно, если сравнить с тем, что делается для поддержки с немецкой стороны», — отметил Додонов. А сравнить тут действительно есть, с чем.

«Для нашей части данных eROSITA (западное полушарие) мы создали множество коллабораций, от оптических до радиоволн. Среди них SDSS (США), DES (США), SPT (США), 4MOST (США), JPAS (Испания, Бразилия), SUBARU HSC (Япония), AAL (Австралия), EUCLID (ЕКА). Общее число участвующих ученых – 150 в Германии, плюс 50 по миру. Мы делимся с этими партнерами научными результатами, но обмена деньгами нет, — пояснил «Газете.Ru» Петер Предель, научный руководитель проекта eRosita. – Конечно, эта работа требует денег для ученых, которые этим занимаются. Не знаю, как в России, но в Германии большинство ученых получают грантовые деньги («soft money») по временным контрактам.


Эти деньги приходят по запросу от различных источников в Германии и ЕС. Оценить вклад моих коллег в этих коллаборациях сложно, но я бы оценил это в эквивалент 5-8 полных ставок. Мы уверены, что все эти коллаборации нужны для правильного использования данных по половине неба.

Надеюсь, что такие же работы планируются или реализуются с российской стороны, чтобы гарантировать, что другая часть неба будет эффективно обработана.

Ведь мы создавали eROSITA для всего неба!».

Поддержка словом

Фактически абстрагировавшись от поддержки ученых, работающих по программе СРГ, Роскосмос не забывает пиариться на успехе миссии.

С момента запуска обсерватории пресс-служба госкорпорации выпустила три десятка релизов, посвященных ее работе и первым результатам.

20 декабря глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин провел пресс-конференцию по первым результатам работы обсерватории, где корреспондент «Газеты.Ru» попросил его прокомментировать ситуацию.

«Роскосмос не отвечает за астрономические обсерватории наземного базирования, за это отвечают институты РАН. Мы никогда этим не занимались», — ответил он. А присутствовавший на встрече глава РАН Александр Сергеев прямо предложил отдать часть наземных наблюдений иностранным ученым, то есть фактически потеряв право «первой ночи» на источники, уже оплаченные российскими налогоплательщиками.


«Да, хорошо бы смотреть на объекты в нескольких диапазонах длин волн. Почему оптическую или ультрафиолетовую информацию, которая нам нужна, обязательно надо получать с помощью наших приборов? Есть же международное сотрудничество, ведь все это очень дорого», — сказал Сергеев.

Ответ на этот вопрос дал академик Сюняев, для которого запуск СРГ стал главной целью последних нескольких лет работы. «Да, к этой работе мы можем подключать любые иностранные наземные обсерватории, но в этом ли заинтересовано наше правительство? Для нас было очень важно, чтобы мы получали наземную поддержку именно от российских наземных обсерваторий, чтобы там была жизнь, чтобы молодые люди видели важные задачи, открывали новые квазары», — считает он.

Обработка данных СРГ именно российскими учеными даст возможность им публиковать статьи в высокорейтинговых научных журналах – кстати, именно этого требует выполнение нацпроекта «Наука» и по этому критерию сегодня оцениваются институты РАН и вузы.

«К нам же с радостью прибегут иностранцы, ведь них уже есть готовые инструменты! Десять квазаров с высоким красным смещением – это статья в очень приличном журнале. А у нас таких квазаров — тысячи. Но если измерять красные смещения будут иностранцы, то российские ученые будут лишь соавторами этих публикаций», — добавил Сюняев.

На той же пресс-конференции Рогозину был задан вопрос о планах популяризации достижений СРГ, ведь у того же телескопа Hubble да и всех миссий NASA и ЕКА есть свои сайты, а на их поддержание и популяризацию выделяются специальные ставки и деньги.


В ответ президент РАН рассказал о конференциях в ИКИ с привлечением молодежи и о базовых школах РАН, а Рогозин сказал, что к популяризации надо привлекать университеты и студенчество.

Сегодня российский сайт миссии СРГ, не получая ни копейки средств на это от Роскосмоса, на общественных началах поддерживают сотрудники ИКИ РАН.

«В Роскосмосе нас не поддерживают, называют это непрофильной деятельностью»,— отметил источник в институте.

Дмитрий Рогозин не раз говорил, что сравнивать Роскосмос с тем же NASA не корректно: бюджет американского агентства в 20 раз превышает бюджет российского, а зарплата самого Рогозина выше зарплаты его американского коллеги, потому что Роскосмос, помимо прочего, занимается баллистическими ракетами.

Для Роскосмоса, предприятия которого помимо ракет производят трамваи, детские санки, пивоварни, автобусные остановки, протезы и кухонные комбайны, поддержка российских ученых и популяризация космоса оказалась непрофильной деятельностью. Обсерватория проработает на орбите 5 лет, и время для исправления ситуации еще есть, вопрос — найдет ли деньги Роскосмос, Минобрнауки или, что менее вероятно, сама РАН.

По подсчетам ученых, постройка одного мультиобъектного спектрометра для телескопа БТА, необходимого для работы по программе СРГ, обойдется в 10 млн рублей. Примерно столько обычно тратит Роскосмос на полет Дмитрия Рогозина на космодром Восточный, арендуя для него свой же ведомственный самолет.


При этом деньги для таких полетов находятся без проблем и сразу.

Кстати, недавно в Роскосмосе заявили, что намерены заняться извозом на купленных за бюджетные деньги для космонавтов самолетах Ту-204, очевидно, признав это наряду с производством санок своей профильной деятельностью.

Источник: pikabu.ru

Руководители проекта «Радиоастрон» Николай Кардашёв и Юрий Ковалёв из Астрокосмического центра Физического института РАН (ФИАН) распространили по этому поводу соответствующее сообщение.

С 10 января 2019 года специалистам НПО им. Лавочкина не удаётся наладить связь со спутником «Спектр-Р»,

— признали учёные, пояснив, что в рамках командных сеансов со станциями дальней космической связи включается бортовой передатчик широконаправленных антенн.

При этом есть хорошие новости, — добавили они с оптимизмом. — Станции слежения и сбора научной информации проекта в Пущино (Россия) и Грин Бенк (США) продолжают детектировать узкополосный сигнал на частоте 8,4 ГГц от высоконаправленной 1,5-метровой антенны «Спектр-Р». Более того, бортовой аппаратурой происходит захват частоты в рамках т. н. «замкнутой петли» при излучении сигнала на 7,2 ГГц с Земли в сторону спутника. Это косвенно свидетельствует о том, что питание на борту спутника есть, обеспечиваются необходимые условия сохранения работоспособности служебной и научной аппаратуры.

Учёные не только отмечают, что подобные предварительные оценки «указывают на надежду на восстановление связи» и, значит, на продолжение наблюдений «Радиоастрона» «в рамках научной программы AO6», но и объявляют о приёме новых заявок на конкурс по научной программе АО7.

СпектрФото: www.globallookpress.com

В чём ценность «Радиоастрона»?

Прежде всего надо разобраться в понятиях. «Радиоастрон» — это имя большого проекта по размещению на околоземной орбите радиотелескопа для детального, очень тонкого исследования Вселенной на очень дальних расстояниях. Достигается такой результат за счёт остроумной идеи. Один радиотелескоп уходит по очень длинной орбите на 360 тысяч километров от Земли, но остаётся в суперточной синхронизации с радиотелескопами на Земле. Затем они синхронно же ловят космическое радиоизлучение с одного и того же объекта во Вселенной, и эти радиоволны накладываются друг на друга.

Возникает эффект интерференции, благодаря которому можно различить объекты размером в 7-8 микросекунд дуги. То есть 7-8 стомиллиардной доли градуса небесной сферы. Это позволяет видеть практически отдельные звёзды в чужих галактиках! Да что звёзды — на определённой волне можно увидеть тело размером всего в пять диаметров Земли!

И позволяет этого добиться то, что такая синхронная работа радиотелескопов на Земле и на орбите превращает их, по сути, в один радиотелескоп. Только с антенной диаметром в 360 тысяч км!

А «Спектр-Р» — носитель антенны космической части этого проекта. То есть космический аппарат, на котором и раскрыта «чаша» диаметром в 10 метров. Вот с этим аппаратом и пропала связь.

спектр«Спектр-Р». Фото: www.globallookpress.com

Но вот, как мы видим, не полностью. То есть главное — питание — есть. И значит, есть надежда как-то заставить вернуться к исполнению своих обязанностей и главный передатчик на космическом аппарате.

Что важного позволяет узнать «Радиоастрон»?

Это смотря для кого. Для повседневной жизни обывателя установление происхождения громадных плазменных выбросов в далёких галактиках ничего значить не будет. Это та самая фундаментальная наука, которая, если разобраться, обывателю ничего не даёт. Скажем, в проекте «Слежение за изменениями видности суперкомпактных водяных мазерных пятен с целью изучения межзвёздной микротурбулентности» не то что пользы не увидишь, но и в названии-то ничего не поймёшь.

Но если разобраться глубже, то, как говорят в финансирующем отечественную науку Российском фонде фундаментальных исследований (РФФИ), кстати, поддержавшем ряд проектов в рамках эксперимента «Радиоастрон», фундаментальная наука — это воздух, в котором дышит и, следовательно, существует любая прикладная технология. Кажется, учёные балуются, удовлетворяя своё любопытство за государственный счёт — вдруг раз, и что-то выстрелит! Некогда молодой исследователь Жорес Алфёров тоже просто интересовался особенностями переходов энергии в полупроводниках, а потом из этого родилась вся нынешняя электроника и мобильная связь. И игры со светом в разных кристаллах? В итоге лазеры сегодня в любом компьютере…

астронФото: www.globallookpress.com

Что же касается «Радиоастрона», то одно из наблюдений позволило с беспрецедентной точностью увидеть образование струи плазмы в окрестностях массивной чёрной дыры. А струя эта, называемая джетом, течёт со скоростью, близкой к скорости света, и уходит далеко за пределы родной галактики. Над тем, как формируются джеты, астрофизики ломают голову многие годы. Зачем бьются? А если только оценить, какие энергии при подобных космических катаклизмах задействованы? И если вот теперь полученные благодаря «Радиоастрону» данные о структуре этих струй в непосредственной близости от места их зарождения помогут выйти на хотя бы теоретическую модель объяснения энергетической их сущности, то… То можно будет попробовать и воспроизвести процесс. В конце концов, об овладении энергией ядерного распада тоже когда-то ни у кого и мысли не возникало…

Заглянуть в иные Вселенные

А те же чёрные дыры? Их никто ещё не видел. А если и видел вблизи, то уже не расскажет — нет из её тяготения выхода обратно ни голосу, ни СМСке, ни самому свету. Зато благодаря «Радиоастрону» земные астрофизики смогли разглядеть хотя бы в первом приближении то, что творится рядом с чёрной дырой в центре нашей Галактики. Ключевой, между прочим, объект: мы все вокруг него вращаемся. Масса его — около 4,5 миллионов масс Солнца, и теоретически не исключается, что однажды эта чёрная дыра и нас засосёт. По принципу воронки в раковине.

Никто её ещё и потому не видел, что закрыта она от нас плотными облаками пыли и газа. А вот наземно-космический радиоинтерферометр — то самое синхронное кольцо радиотелескопов, участвующих в эксперименте «Радиоастрон» — сумел разглядеть неоднородности в ближайших окрестностях «нашей» чёрной дыры. Дальше полученные данные можно обмозговывать и истолковывать, но факт, что благодаря русскому орбитальному радиотелескопу открыто, по словам того самого руководителя научной программы «Радиоастрон» Юрия Ковалёва, «окно возможностей для изучения непосредственных окрестностей чёрных дыр, скрытых от нас экранами пыли и газа».

КовалевЮ. Ковалёв. Фото: Михаил Почуев/ТАСС

Более того, оказалось, что в ядре нашей Галактики вообще происходят непонятные процессы. Например, излучение от него в некоторых диапазонах очень быстро меняется: в течение часа яркость ядра на этих волнах прыгает в разные стороны. А это может значить ни больше ни меньше как существование в центре Галактики… настоящего сверхпространственного тоннеля в другую Вселенную!

Во всяком случае, директор Астрокосмического центра ФИАН Николай Кардашёв высказывал такое предположение не где-нибудь на страницах фантастического журнала, а в ходе одного из заседаний президиума Российской академии наук в Москве. «Это может быть связано с тем, что что-то приходит из кротовой норы, если в центре Галактики кротовая нора, либо какие-то очень быстрые процессы, связанные с падением вещества в чёрную дыру, если в центре нашей Галактики она, — заявил он. — Такие же явления наблюдаются во внегалактических объектах, связанных со сверхмассивными чёрными дырами».

КордашевН. Кардашёв. Фото: vk.com

А что такое «кротовая нора»? Это, можно сказать, недоделанная чёрная дыра. То есть такая, которая по какой-то причине недозамкнула пространство-время на себя. Значит, внутрь этого «мешка» (или воронки) можно забраться. А где выйти? Да где угодно! Так как мы не знаем, где может быть выход из другой воронки, с которой соединяется «наша». В любом случае расстояние между «входами» в воронки во внешнем пространстве может быть сколь угодно большим, а вот путь по внепространственному коридору — очень маленьким.

Математика это разрешает.

Но главное, что как раз сейчас изготавливается — и с опозданием, но всё же в недалёком будущем должен быть запущен ещё более зоркий «брат» «Радиоастрона», — космическая обсерватория «Миллиметрон», которая будет ловить излучение в миллиметровом и инфракрасном диапазонах. Орбита её аппарата-носителя будет ещё более вытянута — на полтора миллиона километров, — а потому, как надеется Николай Кардашёв, сможет обеспечить исследователям «зоркость» в 40 угловых наносекунд. В миллиарды раз лучше, чем человеческий глаз.

А значит, что чёрную дыру можно будет увидеть, что называется, воочию — в виде космического тела. А если она окажется не «закрытой», и если на её месте окажется «кротовая нора», как знать, может быть, человеческий глаз сподобится заглянуть и в совсем другую часть Вселенной…

В общем, пусть «Спектр-Р» восстановит связь. Но если не сможет, но из-за этого ускорятся работы по запуску «Спектра-М» в рамках эксперимента «Миллиметрон», это тоже будет полезным результатом.

Источник: tsargrad.tv

Радиоастрон результаты

Российский радиотелескоп выдал неожиданные результаты сразу двум международным группам астрономов, изучающим далекие галактики и пульсары, опроверг теорию поведения межзвездной среды в нашей галактике.  Теперь ученые вынуждены переосмыслить те решения, которые принимали еще полтора года назад, до появления на орбите космической обсерватории. «Радиоастрон» пришел, увидел, поразил — перефразирует Цезаря руководитель ранней научной программы проекта Юрий Ковалев:

«В основе теории межзвездной среды были заложены результаты астрономических измерений, которые до сегодняшнего дня состоят только в наблюдениях космических объектов с планеты Земля.

Мы впервые на длинных волнах 92 и 18 см с помощью наземно-космического интерферометра смогли провести эксперименты и получили новую научную информацию, которой раньше не было. Оказалось, что она не вписывается, не может объясняться этой теорией».

Чисто теоретически представлялось, что радиоволны, идущие к нам от далеких объектов Вселенной, искривляются межзвездной плазмой, и даже чувствительный «Радиоастрон» с разрешением 7 микросекунд не сможет сфокусировать изображение. Считалось, максимум, на что он способен, — увидеть «друзей космических» размытые черты. Что уж говорить о столь слабых источниках как пульсары — маленькие мертвые звезды размером с Садовое кольцо, — теперь все-таки говорит о них заведующий отделом астрокосмического центра Физического института имени Лебедева РАН Михаил Попов:

«Сама нейтронная звезда — всего 10 километров в диаметре, ее можно разместить в пределах кольцевой дороги Москвы, а весит она больше Солнца. Ее очень сильное магнитное поле производит полярные сияния, только более грандиозные, чем на Земле.

Радиоастрон результаты

 

Эти сияния генерируют радиоволны. Объем, из которого эти радиоволны исходят, составляет меньше километра. Такой объект — самый компактный в космосе. Поэтому мы были уверены, что они представляют собой точку, никакого их изображения нет и быть не может никогда».

Однако «Радиоастрон» своей дальнозоркостью поразил даже своих создателей. Вместе с сетью наземных радиотелескопов он образовал единый измерительный прибор — интерферометр. Его мощность в тысячи раз превышает работающий в оптическом диапазоне американский «Хаббл». С таким разрешением и удалось разглядеть то, что теоретики не видели даже в своих самых смелых предположениях. На практике ученые неожиданно получили положительные результаты, продолжает Михаил Попов:

«Следуя этой теории, мы пульсар с таких расстояний видеть не должны, он превратится в лепешку. Мы думали, что изучим структуру этой лепешечки, а оказалось, что все не так. Вместо ожидавшегося равномерного кружка рассеяния, почти не различимого с нашей чувствительностью, мы увидели яркие звездочки, которые живут какое-то время, а потом исчезают, и на их месте появляются другие. Мы удивлены: думали, что будет блин, а вышли какие-то горошины».

В общем, блин не получился. Но не получился и ком. Теперь наука — на горошинах, а это значит, что ей не усидеть на месте. После этого открытия изучение пульсаров обретает смысл, за них возьмутся предметно. Тем более, что они позволяют, исправив теорию распространения радиоволн в межзвездной среде, предсказать поведение других космических объектов и добраться до центра нашей галактики. А это уже выход на совсем другой уровень сенсационности, делится секретом Юрий Ковалев:

«Открою маленькую тайну. Может быть, имея лучшее понимание, как работает межзвездная среда, нам удастся с помощью определенных хитрых методов подойти и к черной дыре в центре нашей Галактики».

Разрешения «Радиоастрона» должно хватить ему для того, чтобы увидеть горизонт событий этой черной дыры. А это уже претензия на самое яркое открытие в современной астрономии. Так что способность отечественного радиотелескопа может позволить ему разглядеть Нобелевскую премию. Правда, для начала все же он попытается измерить пульсары Вселенной.

 

Радиоастрон результаты

 

Радиоастрон результаты

 

Радиоастрон результаты

 

Давайте узнаем подробнее об этом проекте.

Программа Радиоастрон, разработанная Астрокосмическим центром (АКЦ) Физического института им. П.Н.Лебедева Российской академии наук совместно с другими институтами РАН и организациями Федерального космического агентства (Роскосмос), расширилась в глобальное международное сотрудничество. Ученые нескольких стран создали часть бортовых научных приборов, специальные телеметрические станции и центры обработки, составили научную программу и подготовили участие в проекте Радиоастрон крупнейших наземных радиотелескопов. При этом Россия создала спутник, антенну космического радиотелескопа и часть бортовых приборов. Космический аппарат и конструкция космического радиотелескопа разработаны в НПО им. С.А.Лавочкина.

 Цель миссии «Радиоастрон»

Главная научная цель миссии — исследование астрономических объектов различных типов с беспрецедентным разрешением до миллионных долей угловой секунды. Разрешение, достигнутое с помощью Радиоастрона, позволит, в принципе, изучать такие явления и проблемы как:

— центральная машина активных галактических ядер (АГЯ) около сверхмассивных черных дыр, обеспечивающая механизм ускорения космических лучей — форма, размеры, скорость и ускорение излучающей области ядра, спектр и поляризация излучения деталей и их переменность;

— космологическая модель, темная материя и энергия по зависимости перечисленных выше параметров АГЯ от красного смещения, а также по наблюдению их через гравитационные линзы;

— строение и динамика областей звездообразования в нашей Галактике и АГЯ по мазерному и мегамазерному излучению;

— нейтронные (кварковые) звезды и черные дыры в нашей Галактике — структура по РСДБ наблюдениям и по измерениям флуктуации функции видности, собственные движения и параллаксы;

— структура и распределение межзвездной и межпланетной плазмы по флуктуациям функции видности пульсаров;

— построение высокоточной астрономической координатной системы;

— построение высокоточной модели гравитационного поля Земли.

 

Радиоастрон результаты

 

Орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-Р» образует совместно с земными радиотелескопами радиоинтерферометр со сверхбольшой базой и предназначена для проведения фундаментальных астрофизических исследований в радиодиапазоне электромагнитного спектра. Цель международного проекта Радиоастрон состоит в том, чтобы создать совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов единую систему наземно-космического интерферометра для получения изображений, координат и угловых перемещений различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением.

    Орбита спутника Радиоастрон имеет радиус апогея до 350 тысяч километров. Интерферометр при таких базах обеспечит информацию о морфологических характеристиках и координатах галактических и внегалактических радиоисточников с шириной интерференционных лепестков до 8 микросекунд дуги для самой короткой длины волны проекта 1.35 см.

Радиоастрон результаты

Кликабельно 2000 рх

Основные характеристики КА «Спектр-Р»

  • Масса КА — 3800 кг, в т.ч. масса модуля полезной нагрузки — 2500 кг
  • Мощность СЭС — 2400 Вт, при этом доля полезной нагрузки — 1200Вт
  • Точность наведения КА — 32 угл.сек
  • Ориентация КА — трехосная, прецизионная. Ошибка стабилизации — 2,5 угл.сек
  • Срок активного существования — 5 лет
  • Максимальная скорость разворотов >0,1 град/с
  • Скорость дрейфа при стабилизации 0,36 угл.сек /с
  • Точность знания ориентации 0,02 градуса

Разрешение интерферометра прямо пропорционально времени наблюдения и длине базы интерферометра. При наблюдении с Земли база интерферометра ограничена диаметром Земли, а время наблюдения измеряется часами и ограничивается вращением планеты и выходом одного из телескопов из поля зрения.

 

Радиоастрон результаты

Схема эксперимента

 

В проекте «Радиоастрон» применение радиотелескопа на высокоэллиптической орбите позволяет получить интерферометр у которого время наблюдения соизмеримо с периодом обращения, а длина базы интерферометра — с диаметром орбиты. Интерферометр при таких базах обеспечит информацию о морфологических характеристиках и координатах галактических и внегалактических радиоисточников с шириной интерференционных лепестков до 33 микросекунд и даже до 8 микросекунд дуги для самой короткой длины волны проекта 1,35 см.
В качестве наземного плеча интерферометра могут использоваться радиотелескопы Медвежьи Озёра, Калязин, Аресибо, Бонн, Евпатория, Мадрид и другие.

Для сопровождения миссии готовятся наземные станции слежения ВИРК: в России — Пущино (АКЦ ФИАН) и две станции за рубежом.

Станции слежения обеспечивают выполнение следующих функций:

— приём цифрового потока научных и служебных данных;

— синхронизацию работы бортовой научной аппаратуры космического аппарата от наземного водородного стандарта чистоты (путем передачи на борт КА сигнала частотой 7,2075 ГГц и приема обратного сигнала на частоте 8,400 ГГц);

— для баллистической поддержки по определению положения космического аппарата на орбите.

 

Радиоастрон результаты

 

Радиоастрон результаты

 

С середины ноября 2011 года до конца января 2012 года проводятся испытания в интерферометрическом режиме — так называемый поиск «лепестков» — совместно с наземными телескопами России, Европы, США и Японии, после чего в феврале 2012 года должна была начаться ранняя научная программа. Но реальность оказалось совершенно неожиданно лучше планов.

Во-первых, 27 сентября был получен «первый свет» (см.: ТрВ-Наука № 89, 11.10.2011) — телескоп провел тестовые наблюдения сверхновой Кассиопея A в диапазонах 92 и 18 см. Чуть позже к ним добавились оставшиеся два диапазона 6 и 1,3 см. В ходе этих тестов измерена эффективная площадь космического телескопа и оценены поправки наведения. Последние оказались на удивление малыми: для длин волн 92, 18 и 6 см с точностью до ошибок равны нулю, на 1,35 см в середине декабря была введена поправка на 2,5 угловой минуты. Слежение за небесными объектами космическим радиотелескопом также происходит с высочайшей стабильностью по наведению.

Эти первые наблюдения проводились в другой, по сравнению с интерферометрической, моде — в так называемом радиометрическом режиме полной мощности. При этом не использовался водородный стандарт частоты, не было необходимости быстро оцифровывать сигнал и не было передачи большого объема научной информации на Землю. Последовавшие в октябре и ноябре 2011 года наблюдения нескольких мазеров и пульсара PSR 0329+54 проводились уже в интерферометрической моде, но без участия наземных телескопов — работало только «космическое плечо». И вот настало время поиска первых «лепестков» вместе с наземными телескопами (о «лепестках» подробно см.: «ТрВ-Наука» № 93, 06.12.2011).

Первый интерференционный отклик обнаружен на длине волны 18 см в рамках первого наземно-космического интерферометрического сеанса, прошедшего 15 ноября 2011 года.

 

Радиоастрон результаты

M87 — одна из ближайших галактик с яркой релятивистской струей — Дева А, которая находится на расстоянии 60 млн световых лет от Земли. Масса черной дыры в центре — около 6 млрд масс Солнца, а шварцшильдовский радиус — 8 мкс дуги. Изображение: Bill Saxton с сайта www.nrao.edu

 

Коррелированный сигнал получен при наблюдениях квазара 0212+735, расположенного в нескольких миллиардах световых лет от Земли. Квазар был специально отобран группой поиска «лепестков» «Радиоастрона» для интерферометрических испытаний на основе предварительной информации о яркости объекта, полученной на системе VLBA Национальной радиоастрономической обсерватории США.

В наблюдениях участвовали несколько наземных РСДБ-установок. В их числе — телескопы российской системы «Квазар» Института прикладной астрономии РАН (32 м), 100-метровый «Эффельсберг» (Германия). Приятным сюрпризом стало успешное участие украинской 70-метровой антенны под Евпаторией (Крым, Национальный центр управления и испытаний космических средств). После долгого перерыва она начала работать как РСДБ-станция всего несколько месяцев назад, после того, как соответствующую аппаратуру поставил АКЦ ФИАН. «Лепестки» были найдены со всеми участвовавшими в эксперименте телескопами. А это означает, что космический радиоинтерферометр «Радиоастрон» заработал.

 

Радиоастрон результаты

 

За этим последовали успешные наблюдения первых интерференционных лепестков на длине волны 6 см от объекта BL Lacertae 1 декабря 2011 года. Это активная галактика с ярким компактным ядром, интересная уже с точки зрения науки. Дополнительный интерес к ней объяснялся еще и тем, что в декабре 2011 года у BL Lacertae произошла самая мощная вспышка радиоизлучения за последние годы. Ее наблюдения продолжились 10–14 декабря от средних до самых дальних проекций базы интерферометра на 18 и 6 см, тем самым положив начало первым научным наблюдениям «Радиоастрона», — на полтора месяца ранее запланированного срока.

«Почему мы начали так рано? Получилось, что мы нашли положительную корреляцию на длинах волн 18 и 6 см сразу с первой попытки. Честно говоря, мы этого не ожидали, — признается Юрий Ковалёв, — просто потому что нельзя быть такими оптимистами. В результате большое количество запланированных блоков наблюдений оказались уже не нужны. Поэтому мы совместно с наземными обсерваториями в достаточно сжатом режиме переработали нашу программу и в течение последних нескольких дней наблюдаем интересную галактику BL Lacertae. 1 октября мы провели предполетный обзор на РСДБ системе апертурного синтеза VLBA в США и проверили, что в данный момент времени видимое начало этой релятивистской струи является очень ярким и очень компактным, идеальным первым объектом исследования для «Радиоастрона». Если всё сложится хорошо, то мы получим возможность увидеть с высочайшим угловым разрешением, что происходит в ядре этой интересной быстропеременной активной галактики».

Одна из главных тем ранней научной программы — активные ядра галактик и физика излучающих релятивистских струй. Во-первых, с помощью «Радиоастрона» появляется возможность оценить яркостную температуру синхротронно излучающих струй в активных галактиках (с Земли часто удается оценить только ее нижний предел, тогда как точное значение остается неизвестным). Если «Радиоастрону» удастся зарегистрировать экстремально высокую величину яркостной температуры, то, возможно, потребуется пересмотр современной принятой модели излучения струй в квазарах. Вторая задача — исследование внутренней структуры струй для проверки разных моделей. Наконец, «Радиоастрон» способен наблюдать центральные области близких галактик, то есть собственно исследовать сверхмассивные черные дыры, в случае, если эта область не скрыта от наблюдателя из-за синхротронного самопоглощения или рассеяния излучения.

 

ВОТ ТУТ  можете посмотреть  графические результаты  некоторых измерений. А вот яркие фото + фотошоп — это непревзойдённый конёк NASA 🙂

 

Вспомните, что из себя представляет Европейская южная обсерватория, а так же взгляните на Самый большой радиотелескоп в мире. Ну а просто для души посмотрите на Швейцарский «Сфинкс»

Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=18093

Источник: masterok.livejournal.com

[Ch.]:  У нас есть два вопроса про то, как это железо устроено. Вот есть спутник. Он называется «Спектр-Р». У него на борту сидит научное оборудование, которое занимается наукой. Ваши отношения с НПО так и строятся: вы рулите железом, которое занимается наблюдениями, — они рулят железом, которое этот самый телескоп на себе возит. Где проходит граница?

[ЮК]: На самом деле ситуация более сложная. Если коротко: по бортовой научной аппаратуре зона ответственности — Астрокосмического центра ФИАН. А зона ответственности НПО — все остальное. При этом управлением всего спутника занимается НПО имени Лавочкина.

[Ch.]: Вы присылаете им маленький кусок циклограммы, а они встраивают ее в свою?

[ЮК]: Совершенно верно. Мы присылаем в НПО кусок циклограммы, которая управляет космическим телескопом, проводя научные наблюдения. А НПО готовит полное полетное задание, которое уже заливается на борт.

[Ch.]: Собственно, тем не менее в некотором смысле можно сказать, что вы — этакие пассажиры на борту «Спектр-Р»?

[ЮК]: Да. Я считаю, что это правильное утверждение. Можно считать, что мы — пассажиры на борту «Спектра».

[Ch.]: Если все это время шли наблюдения, потом случилось так, что НПО не смогло достучаться до «Спектра-Р», то в некотором смысле наблюдения же продолжаются? Количество данных, возможно, сейчас на борту «РадиоАстрона» растет. Или нет?

[ЮК]: Я вам так скажу. Будет ли увеличиваться количество научных данных, получаемое с «РадиоАстрона», в случае, если проблема не будет решена? Нет. Если проблема не будет решена, научные наблюдения «РадиоАстрона» завершились.

[Ch.]:  Т.е. он уже ничего никогда не сможет вам прислать?

[ЮК]: Это очень общее утверждение. Я бы его не сделал. Но вот утверждение, что в случае, если связь со спутником не будет восстановлена, научная программа «РадиоАстрона» будет завершена, совершенно справедливо. Думаю, я ничего не упускаю, говоря так.

[Ch.]:  Правильно ли мы понимаем, что все это время продолжала выполняться какая-то научная программа? Еще в Новый год кто-то куда-то там смотрел?

[ЮК]: Вы правильно понимаете. Более того, вы можете сами ознакомиться с программой наблюдений «РадиоАстрона», потому что она находится в открытом доступе на сайте АКЦ ФИАН. У нас достаточно интересная программа января. У нас стоят и наблюдения близких галактик, и наблюдения пульсаров, и наблюдения источников мазерного излучения, и квазаров. И даже некоторые тестовые наблюдения в подготовке возможных будущих новых гравитационных экспериментов. Конечно, юстировочные сеансы, так как нам необходимо постоянно проверять и уточнять характеристики зеркала для высокоточной калибровки.

[Ch.]:  И все это просто называется «расширенной программой». Вы ведь в некотором смысле уже несколько лет дополнительные сливки снимаете с инструмента.

[ЮК]: Да. Программа «РадиоАстрона» у нас формировалась фактически следующим образом: примерно первые полгода после запуска «РадиоАстрона» в космос у нас проводились тесты, а потом полтора года — ранняя научная программа. В ней участвовали организации и научные группы, которые выполняли существенную роль в подготовке спутника, в его строительстве, в подготовке к запуску и во время первых тестов. Вот кто вложился, тот получил доступ к самым первым «сливкам». При этом другая цель ранней программы была в том, чтобы научиться работать с космическим аппаратом и превратиться в ведущую мировую обсерваторию. Опять же для формирования полноценной программы нам нужно было понять хотя бы базовые свойства космических объектов на тех угловых масштабах, на которых мы работаем. Потому что в этом уникальность «РадиоАстрона»: никто никогда не имел подобного наземно-космического интерферометра! Никто никогда раньше за всю историю человечества не исследовал космические объекты на таких мелких масштабах. Поэтому не было никаких гарантий, что свойства объектов будут одни или другие. И для того, чтобы потом полноценно организовывать научную программу, нам необходимо было понимать хотя бы в общих чертах, чего же нам ждать от исследуемых нами космических объектов.

Были некоторые неожиданности. Следует отметить, что в основном были неожиданности позитивного свойства. После того как ранняя научная программа закончилась, у нас стартовала открытая научная программа и продолжается по сей день. Мы каждый год объявляем конкурс научных заявок, собираем научные предложения. Наш международный программный комитет их рассматривает. И принимается решение о том, какие научные предложения и заявки были наиболее интересными и какие, соответственно, будут реализовываться на проекте «РадиоАстрон». У нас также увеличивается пул ученых, которые работают на «РадиоАстроне». Наибольшее количество авторов заявок — из России. При этом около 20 стран мира подают заявки, но не как страны, а как люди, которые аффилированы с той или иной страной. Да, конечно же, перед запуском «РадиоАстрона» в космос у нас были планы, какие ключевые направления «РадиоАстрона» и ключевые направления науки наиболее важны. Какие обязательно надо успеть реализовать в течение первых лет. И мы прилагали особые усилия для того, чтобы все подобные наблюдения были поставлены, причем были поставлены правильно и корректно. Принципиальное различие научных наблюдений, которые идут сейчас, от того, что было в течение первых лет, заключается в том, что теперь мы много лучше понимаем, чего ожидать. Т.е. сейчас научные наблюдения основаны на тех новых идеях и на тех первых результатах, которые «РадиоАстроном» получены и опубликованы. В этом смысле идущая в настоящий момент программа явно подпадает под понятие «расширенная».

[Ch.]:  А если смотреть на это с точки зрения сообщества ученых, которые занимаются радиоастрономией? Был один «РадиоАстрон». Потом появились еще инструменты: вот китайцы хотят запускать свой интерферометр, вот ALMA (англ. — Atacama Large Millimeter Array) раскочегарилась. Если бы «РадиоАстрона» не было в предыдущие годы, все было бы намного грустнее, потому что подобных наблюдений не было бы возможно в принципе. А сейчас, наверное, в целом знания продолжат производиться, если ваша программа сейчас закончится. Или нет? Не появится ли сейчас огромная дыра в области наблюдений, из-за которой прогресс научного знания, связанный объектами подобного масштаба, существенно замедлится?

[ЮК]: Дыры появиться не должно. И это связано не с тем, что введены в строй другие телескопы типа ALMA и т.д. Кстати, это очень хороший пример. Дыры не будет по той простой причине, что «РадиоАстрон» (ох, здесь я сам нас и хвалю — конструкторов и инженеров НПО, АКЦ, других организаций, ученых, которые сделали этот проект)… оказался крайне успешным! Намного более успешным, чем мы ожидали в своих самых лучших снах. Баллистику нам Институт прикладной математики очень хорошо поддерживает. В общем, все действительно потрясающе отработали. От лица ученых громадное всем спасибо! Итак, почему не останется дыры? Раз «РадиоАстрон» хорошо отработал, это означает, что ключевые научные вопросы, которые до его запуска в космос не были решены, — сейчас на них есть ответы. «РадиоАстрон» проработал а) качественно, б) настолько долго, что все эти задачи удалось решить. Сейчас мы продолжаем исследования на основе первых результатов. Это очень здорово и важно!

Это принципиально отличается от ситуации с предыдущим проектом наземно-космического интерферометра у японцев. Он назывался VSOP (VLBI Space Observatory Programme). С ним было два печальных момента. Во-первых, его запустили на небольшую орбиту вокруг Земли, 2,5 диаметра. Если сравнивать размеры наземно-космического интерферометра VSOP и наземных, то они различались всего в три раза. Во-вторых, у VSOP оказался неисправен самый коротковолновый диапазон 1,3 см. То, что они достигали на своем наземно-космическом интерферометре, это то, что с Земли можно было сделать на двух сантиметрах. В общем, принципиально нового научного результата они не дали. Поэтому запустили или не запустили — к сожалению, прорыва не было.

Что касается «РадиоАстрона», то тут прорыв есть. И это потрясающе и здорово — для нас, для отечественной и мировой науки, для ученых вообще. При этом повторять в будущем то, что уже удалось сделать на «РадиоАстроне», нет смысла. Поэтому следующий шаг будет более сложный и тяжелый. Иначе не получить новых результатов. Как раз мы, коллектив Астрокосмического центра, предлагаем проект «Миллиметрон»: тоже 10-метровое зеркало, но только с намного более точной поверхностью, охлаждаемым зеркалом (для того чтобы аппарат работал уже не на сантиметровых, а на миллиметровых длинах волн). Тут два плюса. Первый — еще более высокое угловое разрешение и, соответственно, еще большая четкость изображений. И второй плюс — прозрачность. Чем короче длины волн, тем прозрачнее объекты, которые мы исследуем, тем глубже в них можем заглянуть. За рубежом есть какие-то другие идеи. Но никто никогда не пойдет на повторение того, что уже было сделано. Вот был «Хаббл», сейчас он заканчивается — никто же не предлагает послать второй такой же «Хаббл». Предлагают послать что-то новое, что даст новые результаты, — телескоп JWST. В нашем случае проект «Миллиметрон» как раз базируется на результатах и идеях, реализованных в «РадиоАстроне». Это будет наш следующий шаг. Поэтому — нет, дырки не будет. Будет основа для дальнейшего развития.

[Ch.]:  «Миллиметрон» запланирован на 2025 год, так ведь? А китайцы чуть раньше полетят, но у них, насколько я понимаю, те показатели, которые про сантиметры, — немного другой набор?

[ЮК]: На сегодняшний день дата запуска «Миллиметрона» находится за 2024 годом. Теперь про китайцев. У них была идея послать два радиотелескопа в космос. «РадиоАстрон» был один, а теперь давайте пошлем два, и тогда качество изображений будет значительно лучше. Проблема заключается в том, что база космического интерферометра, «космос—космос», будет очень малочувствительной. Потому что будут две маленькие антенны в космосе. Вы выигрываете именно на базах «космос—земля» из-за больших земных антенн. В общем, новых прорывных задач такой проект на сантиметровых волнах не решит, а стоить будет очень дорого. Тогда чем это будет лучше «РадиоАстрона»? В общем, пока этот проект у китайцев не очень хорошо развивается в смысле государственной поддержки.

[Ch.]:  То есть возможно, что они и не полетят вообще?

[ЮК]: Возможно. У этого проекта немало сложностей, он развивается медленно.

[Ch.]:  Года три назад сырых данных у вас уже было полтора петабайта. Сколько их сейчас примерно?

[ЮК]: Их сейчас всего собрано около 4 петабайт. Не забывайте, что это данные как с космического телескопа, так и с наземных. И в сумме за все эти годы (мы недавно посчитали и сами удивились) «РадиоАстрон» наблюдал с около 60 наземными радиотелескопами.

[Ch.]:  Это ведь как с тем же «Кеплером» — он вроде бы уже всё, а с него все еще достают и достают что-то. С «РадиоАстрона» можно еще будет годами доставать?

[ЮК]: Да, так и будет. Собственно, ради этого мы все и работаем. Мы уже достаточно давно это поняли. Когда бы «РадиоАстрон» ни закончил свои наблюдения, мы оцениваем, что нам лет на пять будет работы по обработке и анализу данных, публикации статей, получению новых результатов.

[Ch.]:  Там порядка десятка статей вышло в 2017-м, примерно столько же в 2018-м. И, по вашему мнению, в 2019-м, 2020-м и в следующие пять лет по десятку статей будет еще выходить?

[ЮК]: Не берусь предсказывать. Скорее, больше. Мне рассказывали коллеги, что когда Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга МГУ потерял свои наблюдательные базы во время развала Советского Союза из-за того, что республики стали независимыми и некоторые обсерватории отошли другим республикам и перестали наблюдать, то количество статей в год у ГАИШ увеличилось. Сотрудники стали меньше наблюдать, и у них появилось больше времени на статьи. Опять же, например, в ближайшее время готовится отдельный выпуск журнала Advances in Space Research, который будет посвящен наземно-космической интерферометрии. И там будет сразу в одном номере много «радиоастроновских» статей.

[Ch.]:  А мы можем сейчас начать загибать пальцы, считая самые «вкусные» результаты? Смотрели объект в Деве-А. Смотрели в машину, которая в центре Млечного Пути, где находится Стрелец A*. Были квазары, которые оказались куда ярче, чем думалось ученым последние полвека. Есть также результат, связанный с облаками пыли в Галактике и открытием нового эффекта рассеяния. Это то, что нам известно в качестве главных результатов за все эти годы. Что я упускаю и над чем грядущим вы уже можете приподнять завесу?

[ЮК]: Во-первых, вы совершенно не упомянули вот о чем: мы не говорили с вами про проверку Общей теории относительности Эйнштейна. Смотрите, какая штука: в основе ОТО есть несколько базовых постулатов. И один из них называется принципом эквивалентности. Он говорит о том, что инертная масса и гравитационная масса равны. Инертная масса — та, которая описывается вторым законом Ньютона. Гравитационная масса — та, которая стоит в законе всемирного тяготения. Надо проверять, так это или нет.

И около полувека назад был реализован Gravity Probe A, эксперимент, когда американцы запустили на ракете водородный стандарт частоты, атомные часы, которые взлетели на некую высоту, а потом упали вниз. Они так и должны были упасть. Зачем это было сделано? Для того чтобы на борту спутника иметь тикающие часы, которые, удаляясь от Земли, двигаются в меняющемся гравитационном поле. Причем это гравитационное поле меняется сильно. Настолько, что удастся увидеть различие между темпом хода часов на Земле, в достаточно сильном гравитационном поле, и на значительном удалении от Земли. В результате этого эксперимента принцип эквивалентности удалось проверить с точностью до четвертого знака после запятой.

На борту «РадиоАстрона» тоже находится водородный стандарт частоты, который замечательно проработал первые шесть лет нашего полета. И в это время у нас проводился гравитационный эксперимент на борту, цель которого — проверить принцип эквивалентности с точностью в 10 раз лучше, чем то, что было сделано Gravity Probe A. Мы проверяли справедливость общей теории относительности, точнее базового принципа, на котором она построена. Либо мы подтверждаем: окей, общая теория относительности справедлива, с точностью в 10 раз выше, либо мы начинаем видеть расхождения, что позволит ученым серьезно развить ОТО.

Собственно, такая задача нами решалась. У нас есть группа, которая этим занимается. Она регулярно, на протяжении многих десятков экспериментов, измеряла темп хода часов на борту, сравнивая его с темпом хода часов на Земле. Есть первые результаты, которые опубликованы. Они показывают, что в рамках одного выделенного эксперимента, который фактически повторяет Gravity Probe A, они достигают точности, сравнимой с американским Gravity Probe A. Но у нас такой эксперимент не один, их под сотню. Вы можете, обработав и усреднив все данные, увеличить точность как раз на порядок. Они этим и занимаются. Вы попросили меня открыть завесу? Это одно из направлений исследований, которое обещает дать потенциально очень интересные результаты. Сейчас на эту тему начинают идти публикации, которые получены со спутников Galileo. Там парочка была неудачно запущена — они аналогичный эксперимент проводили. Но мы считаем, что у нас результаты будут точнее и интереснее. Я рассчитываю на то, что наша группа получит результаты и опубликует их в 2019 году, ведь все данные для этого уже собраны. Надо подождать — в настоящий момент происходит обработка научных данных.

Теперь немного подробнее про квазары. Они оказались как минимум в 10 раз ярче, чем мы думали, чем предсказывала современная теория. В результате это приводит к необходимости переосмыслить, пересмотреть природу излучения ядер квазаров. Наверное, самое интересное, что в этой связи мы можем добавить, — возможно, центры далеких квазаров могут ускорять протоны до скорости света. И протоны обеспечивают наблюдаемую нами рекордную яркость излучения. Ранее считалось, что это невозможно, потому что очень непросто их разогнать до световых скоростей. Протоны тяжелые — примерно в 2000 раз тяжелее, чем электроны! Интересно, что результаты телескопа IceCube прошлого года по детектированию нейтрино, по первой ассоциации нейтрино с квазаром, фактически свидетельствуют в пользу существования протонных джетов у квазаров.

[Ch.]:  Он подтвердил ваш более ранний результат?

[ЮК]: Не то чтобы подтвердил. Он пролил воду на одну из наших мельниц [гипотез, которые мы выдвигали]. Там любое объяснение непростое.

Еще один момент, который — я уверен! — будет вам интересен и мы его не обсуждали раньше, таков: «РадиоАстрон» помогает строить не просто красивые, но подробные и глубокие изображения этих самых джетов у галактик. И существует наилучший кандидат на галактику, в центре которой находится двойная сверхмассивная черная дыра, одна вращается вокруг другой. Это может приводить к прецессии потока плазмы, который из них вылетает. И «РадиоАстрон», построив изображение джета в данной галактике, обнаружил его закрутку. Т.е. подтвердил, что в центре этой галактики с большой вероятностью находится двойная сверхмассивная черная дыра.

[Ch.]:  Давайте вернемся к Стрельцу, и вы немного про него расскажете. Есть проект, который называется Event Horizon Telescope. Они смотрят туда же, куда и «Радиоастрон», и хотят увидеть тень черной дыры. И наверняка они опираются на наблюдения, которые вы предпринимали.

[ЮК]: Этот телескоп, «Горизонт событий» — наземный интерферометр, который работает на длине волны 1,3 миллиметра. И вот, начиная с весны 2017 года, к его наблюдениям подключилась фазированная решетка ALMA. ALMA представляет собой множество телескопов, которые складывают принимаемое излучение вместе. Этот чувствительный телескоп стал частью сети EHT. Благодаря чему весь EHT достиг намного более высокой чувствительности, чем раньше.

Совершенно верно, мы очень тесно сотрудничаем. В некотором смысле вначале мы конкурировали за формальные показатели типа «у кого рекорд углового разрешения». Сейчас мы активно вместе  работаем. Весной 2017 года «Горизонт событий» наблюдал два объекта, которые являются наилучшими кандидатами для того, чтобы увидеть тень черной дыры. Первый — это центр нашей Галактики, Стрелец А*. Второй — достаточно близкая к нам галактика М 87, объект Дева А. Дева А находится дальше, чем центр нашей галактики. Однако там и черная дыра значительно массивнее, соответственно,  тень должна быть побольше. В принципе и та и другая должны иметь размеры, которые и телескоп «Горизонт событий», и «РадиоАстрон» могут увидеть.

В случае телескопа «Горизонт событий» — им не хватало, как минимум, чувствительности. Они об этом знали и поэтому, собственно, работали в сторону привлечения в свои ряды ALMA. Что касается «РадиоАстрона», то нам всего хватало. Мы проводили наблюдения на длине волны 1,3 см.

Давайте-ка я начну с центра нашей Галактики. Мы даже вначале и не собирались связываться с центром Галактики. Это связано с тем, что мы точно знаем: центр нашей Галактики спрятан от наблюдателей за достаточно плотным облаком межзвездной плазмы. И его излучение сильно рассеивается на тех длинах волн, которые доступны «РадиоАстрону». Вплоть до самой короткой нашей длины волны — 1,3 см. Поэтому единственный шанс — это уйти на более короткие длины волн для того, чтобы побороть это рассеяние.

Честно говоря, эта проблема стоит у кого угодно, и у наземных телескопов тоже. Если говорить про центр Галактики, то это явно задача «Миллиметрона». Это то, что мы думали в самом начале, и даже не собирались его наблюдать на «РадиоАстроне». Но ситуация изменилась, когда мы открыли новый эффект рассеяния. Мы это сделали на пульсарах, потом проверили с помощью наземных телескопов по центру Галактики и увидели, что у центра Галактики новый эффект рассеяния хорошо виден. Это дало нам надежду попробовать увидеть центр Галактики, спрятанный за рассеивающим экраном, с помощью очень хитрой и математически очень тяжелой процедуры восстановления изображения, испорченного рассеянием. Мы используем открытый нами же эффект рассеяния для того, чтобы оценить и измерить характеристики рассеивающего облака, применить их и, соответственно, получить истинное изображение объекта, спрятанного за облаком.

«РадиоАстрон» провел большущий международный эксперимент с самыми чувствительными наземными телескопами, которые видели Стрелец А* — это достаточно низкий объект, -27° склонения, его хорошо видят южные телескопы. Мы использовали VLA, VLBA, австралийские, корейские и китайские телескопы вместе с космическим. До сих пор продолжаем обрабатывать данные. Очень тяжелый с точки зрения обработки массив данных.

Что касается телескопа «Горизонт событий», для них изначально это был объект, который давал наибольшую надежду увидеть тень черной дыры. По результатам «РадиоАстрона» оказалось, что ситуация может быть непростой даже на 1,3 мм, в 10 раз короче нашей. Открытый нами эффект рассеяния приводит к тому, что, скорее всего, и у них должны быть сложности. После нашего открытия в 2014 году уже вышел ряд статей. Последняя, как раз по Стрельцу А*, — в Astrophysical Journal несколько месяцев назад (см. The Scattering and Intrinsic Structure of Sagittarius A* at Radio Wavelengths, Michael D. Johnson et al., August 27, 2018). И там говорится о том, что многие предыдущие результаты по Стрельцу А* неправильно анализировались и интерпретировались. Там сложная физика распространения радиоволн. В общем, возможно, Стрелец А* не такой тривиальный объект для поиска тени черной дыры. Это не означает, что на нем можно поставить крест, конечно.

Второй объект, про который я говорил, Дева А, галактика М87, находится на расстоянии 16 мегапарсеков, десятки миллионов световых лет. Что касается эффектов рассеяния, то они намного более слабы в направлении М87. Поэтому это был один из первых наших объектов исследований на «РадиоАстроне». Мы снова наблюдали с наиболее чувствительными наземными телескопами. И там вопрос был следующим: в центрах далеких галактик обязательно есть пыль, газ, плазма. Значит, поглощение. Мы беспокоились, мы заранее не знали; никто же не пробовал с таким угловым разрешением наблюдать Деву А ранее. Мы не знали уровня поглощения на нашей самой короткой длине волны 1,3 см. Оно закроет от нас центр М87 или нет? Позволит нам увидеть тень от черной дыры или нет? Провели наблюдения, несколько штук, и — не смогли увидеть тень черной дыры в центре М87. Наши оценки показывают, что т.н. эффект синхротронного самопоглощения и пыль тому виной. «Миллиметрон» в этом смысле силен и хорош как следующий шаг не только потому, что у него угловое разрешение будет выше. А еще и потому, что прозрачность космических объектов на более коротких длинах волн конечно же выше. Так вот, телескоп «Горизонт событий» тоже наблюдал М87 весной 2017 года. На сегодняшний день пока мы не знаем результатов этих наблюдений. Если какие-то результаты будут, мы ожидаем, что они будут объявлены в течение ближайших месяцев.

А пока что я слышал на конференции, которая проходила несколько месяцев назад в Европе, что первая наблюдательная кампания весной 2017-го с точки зрения техники и погоды была более успешна, нежели вторая, весной 2018-го. Поэтому если у них какие-то результаты есть, то это как раз из первой кампании, о которых они и будут рассказывать.

[Ch.]:  Можно ли говорить о том, что некоторая гонка за тем, чтобы стать первым, кто эту картинку получит, все еще идет? И в этом смысле «Миллиметрон» вполне на дистанции, несмотря на то что это не очень быстро?

[ЮК]: Во-первых, да. Конечно, гонка еще не закончена. Во-вторых, примерно как с LIGO — была большая волна, когда гравитационные волны продетектировали. Но ученых, конечно же, интересуют следующие шаги, когда LIGO получит еще более высокую чувствительность. Будут введены в строй новые чувствительные гравитационные интерферометры. Они будет детектировать значительно большее количество событий со значительно большими подробностями о характеристиках получаемых сигналов. Тогда это позволит проводить глубокие исследования природы объектов, которые генерируют гравитационные волны. То же самое и здесь: кто первым увидит тень черной дыры — «РадиоАстрон»? «Миллиметрон»? Телескоп «Горизонт событий»? Это с точки зрения пиара очень важно. Но намного важнее и интереснее, собственно, иметь возможность глубоко и планомерно изучать черные дыры в максимальном количестве объектов. Для этого, очевидно, нужны проекты типа «Миллиметрона».

[Ch.]:  А что еще? Есть «Миллиметрон», EHT, ALMA…

[ЮК]: Шанс увидеть тень черной дыры есть либо у «Горизонта событий», а ALMA является его частью… Либо «Миллиметрон» — и для него нам все равно нужна будет наземная поддержка. Точно так же, как и у «РадиоАстрона», потому что это наземно-космический интерферометр. Мы тоже планируем и надеемся, что ALMA будет в нем участвовать. Диапазоны частот «Миллиметрона» выбираются таким образом, чтобы идеально соответствовать диапазону частот ALMA.

[Ch.]:  Хорошо. Что мы упустили в этом разговоре?

[ЮК]: Мы с вами совершенно не обсуждали источники мазерного излучения, облака водяного пара. Есть разные результаты. Наверное, все-таки наиболее интересный — это облака водяного пара в дисках галактик. В частности, в галактике NGC 4258 (Мессье 106). Они оказались экстремально компактными. Снова, только «РадиоАстрон» смог это увидеть. Намного более компактными, чем народ думал раньше. Это меняет наше понимание физики областей водяного пара в дисках галактик.

А давайте вернемся к джетам активных галактик? У нас есть еще два ключевых направления в научной программе, которые мы с вами не обсуждали. Одно связано с исследованием природы распространяющейся в релятивистских выбросах плазменной нестабильности. У нас есть значительное количество результатов, публикаций, которые исследуют природу плазменной нестабильности в джетах квазаров и галактик. Тот же самый объект «Дева А», про который мы с вами очень много разговаривали. Чуть ли не красивейшее изображение джета этого объекта получено именно в «РадиоАстроне». Фактически оно позволяет увидеть спиральную структуру, закрученность этого джета, которая, скорее всего, является указанием на распространяющуюся в джете плазменную нестабильность. Второе, о чем я совершенно не говорил, но это принципиально важно. Смотрите, у нас уже полвека стоит вопрос о том, как формируются энергичные выбросы плазмы в галактиках. Как вы, наверное, уже поняли, галактики — это основное направление исследований «РадиоАстрона». Так вот, как же из центров галактик получаются узкие, коллимированные (с раскрытием всего в пару градусов) струи? Понятно, что в этом очень важную роль играет магнитное поле. Структура магнитного поля в началах этих выбросов, которые «РадиоАстрон» сумел сфотографировать или восстановить изображение, она принципиально важна. Это место, где происходит формирование джетов. Если вы возьмете любую книгу или диссертацию про квазары, есть кусок с формулировкой актуальности темы. Там будет обязательно написано: вопрос формирования, ускорения и коллимации джетов до сих пор непонятен. Так вот,  важным моментом является структура магнитного поля. «РадиоАстрон» смог увидеть, что она, скорее всего, спиральная.

[Ch.]: А вот у нас есть вопрос про картинки! Вы об этом уже даже говорили. «РадиоАстрон» не такой визуальный, как какой-нибудь «Хаббл». Что из этого является наиболее визуальным на сегодняшний день? 

Источник: tass.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.