Японский спутник изучит самое горячее во Вселенной
В космос сегодня, 28 августа 2023 года, отправляется японский орбитальный рентгеновский телескоп XRISM. Он поможет заглянуть в окрестности чёрных дыр, изучить эпоху первых звёзд и раскрыть тайну галактических скоплений.
Объекты во Вселенной — это источники излучений с разными параметрами. Человеческое тело излучает в основном инфракрасные волны. Разогретые до нескольких тысяч градусов звёзды — свет. Вещество с температурой от десятков тысяч до миллиона градусов испускает главным образом ультрафиолет. А раскалённая до миллионов и сотен миллионов градусов материя — рентгеновские лучи. Изучать наиболее горячие объекты позволяют рентгеновские телескопы. А поскольку атмосфера Земли поглощает рентгеновские лучи (X-лучи), соответствующие инструменты приходится выводить на орбиту.
Вещество разогревается до температуры рентгеновского излучения в коронах звёзд. Но намного ярче светится в рентгене материя, падающая на чёрные дыры. Такое случается, если чёрная дыра находится в облаке вещества. Её мощнейшая гравитация закручивает материю в так называемый аккреционный диск, который вращается почти со скоростью света. Потоки вещества по спирали спускаются к чёрной дыре, сталкиваясь друг с другом. Трение разогревает их до сотен миллионов градусов.
Горячие диски падающего вещества возникают также вокруг нейтронных звёзд и белых карликов. Но наибольший источник X-лучей — горячий газ в скоплениях галактик. По разреженности он — почти вакуум, однако превосходит по массе все галактики в скоплениях в несколько раз. Причём при температуре в десятки и сотни миллионов градусов такой газ состоит не из атомов, а из плазмы. Скорости галактик в крупном скоплении измеряются тысячами километров в секунду, откуда и возникает столь высокие температуры.
Итак, телескоп XRISM будет изучать и аккреционные диски, и межгалактический газ. XRISM — это аббревиатура от X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, то есть «Проект по рентгеновской визуализации и спектроскопии». Спутник оснастили двумя инструментами: рентгеновской камерой и спектрометром. Камера работает примерно, как цифровой фотоаппарат, только фиксирует рентгеновские лучи, также измеряя яркость и условный «цвет». А спектрометр должен разложить рентгеновские лучи на частицы, фиксируя, сколько поступило квантов той или иной энергии.
XRISM будет отправлять астрономам данные о температуре, составе и скорости движения потоков газа, испускающих рентгеновские лучи. Он должен справиться с этим лучше других рентгеновских телескопов благодаря конструкции спектрометра. Принцип работы таков: рентгеновский квант нагревает мишень, что позволяет определить его энергию. За счёт охлаждения жидким гелием мишень спектрометра всего на несколько сотых долей градуса теплее абсолютного нуля, то есть чуть теплее -273,15 градуса по Цельсию. Оценить изменения после столкновения квантов с мишенью стало возможным недавно, после появления достаточно точных для этого термометров.
Учёных интересует также состав межгалактического газа. В нём довольно много элементов тяжелее гелия, хотя и в несколько раз меньше, чем в Солнце. Из галактик в межгалактические просторы его могло выбросить взрывами сверхновых, активностью сверхмассивных чёрных дыр или чем-то иным.
А также XRISM займётся аккреционными дисками чёрных дыр. Исследователи надеются, что детальные спектры помогут изучить, как чёрная дыра искривляет пространство и время.
Ещё один интересующий науку объект — облака плазмы вокруг звёзд. Излучение светила срывает электроны с атомов межзвёздного газа, окружая звезду разреженной плазменной сферой. Эта плазма недостаточно горяча, чтобы испускать рентгеновские фотоны. Напротив, она поглощает некоторые из них, оставляя подобие полупрозрачной вуали. Через такие «вуали» телескоп XRISM будет наблюдать источники X-лучей, в том числе далёкие чёрные дыры. По энергии поглощённых фотонов можно высчитать спектр поглощения. А по нему можно судить о температуре, составе и скорости движения поглощающей плазмы.
Таким образом, XRISM сможет получить сведения о плазме даже вокруг первого поколения звёзд, которые зажглись более 13 млрд лет тому назад и которые могли существенно отличаться от современных.
Что касается срока службы телескопа, то запас гелия на XRISM постепенно испаряется, так что рассчитан на три года. Затем точность измерений упадёт.
Объекты во Вселенной — это источники излучений с разными параметрами. Человеческое тело излучает в основном инфракрасные волны. Разогретые до нескольких тысяч градусов звёзды — свет. Вещество с температурой от десятков тысяч до миллиона градусов испускает главным образом ультрафиолет. А раскалённая до миллионов и сотен миллионов градусов материя — рентгеновские лучи. Изучать наиболее горячие объекты позволяют рентгеновские телескопы. А поскольку атмосфера Земли поглощает рентгеновские лучи (X-лучи), соответствующие инструменты приходится выводить на орбиту.
Вещество разогревается до температуры рентгеновского излучения в коронах звёзд. Но намного ярче светится в рентгене материя, падающая на чёрные дыры. Такое случается, если чёрная дыра находится в облаке вещества. Её мощнейшая гравитация закручивает материю в так называемый аккреционный диск, который вращается почти со скоростью света. Потоки вещества по спирали спускаются к чёрной дыре, сталкиваясь друг с другом. Трение разогревает их до сотен миллионов градусов.
Горячие диски падающего вещества возникают также вокруг нейтронных звёзд и белых карликов. Но наибольший источник X-лучей — горячий газ в скоплениях галактик. По разреженности он — почти вакуум, однако превосходит по массе все галактики в скоплениях в несколько раз. Причём при температуре в десятки и сотни миллионов градусов такой газ состоит не из атомов, а из плазмы. Скорости галактик в крупном скоплении измеряются тысячами километров в секунду, откуда и возникает столь высокие температуры.
Итак, телескоп XRISM будет изучать и аккреционные диски, и межгалактический газ. XRISM — это аббревиатура от X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, то есть «Проект по рентгеновской визуализации и спектроскопии». Спутник оснастили двумя инструментами: рентгеновской камерой и спектрометром. Камера работает примерно, как цифровой фотоаппарат, только фиксирует рентгеновские лучи, также измеряя яркость и условный «цвет». А спектрометр должен разложить рентгеновские лучи на частицы, фиксируя, сколько поступило квантов той или иной энергии.
XRISM будет отправлять астрономам данные о температуре, составе и скорости движения потоков газа, испускающих рентгеновские лучи. Он должен справиться с этим лучше других рентгеновских телескопов благодаря конструкции спектрометра. Принцип работы таков: рентгеновский квант нагревает мишень, что позволяет определить его энергию. За счёт охлаждения жидким гелием мишень спектрометра всего на несколько сотых долей градуса теплее абсолютного нуля, то есть чуть теплее -273,15 градуса по Цельсию. Оценить изменения после столкновения квантов с мишенью стало возможным недавно, после появления достаточно точных для этого термометров.
Учёных интересует также состав межгалактического газа. В нём довольно много элементов тяжелее гелия, хотя и в несколько раз меньше, чем в Солнце. Из галактик в межгалактические просторы его могло выбросить взрывами сверхновых, активностью сверхмассивных чёрных дыр или чем-то иным.
А также XRISM займётся аккреционными дисками чёрных дыр. Исследователи надеются, что детальные спектры помогут изучить, как чёрная дыра искривляет пространство и время.
Ещё один интересующий науку объект — облака плазмы вокруг звёзд. Излучение светила срывает электроны с атомов межзвёздного газа, окружая звезду разреженной плазменной сферой. Эта плазма недостаточно горяча, чтобы испускать рентгеновские фотоны. Напротив, она поглощает некоторые из них, оставляя подобие полупрозрачной вуали. Через такие «вуали» телескоп XRISM будет наблюдать источники X-лучей, в том числе далёкие чёрные дыры. По энергии поглощённых фотонов можно высчитать спектр поглощения. А по нему можно судить о температуре, составе и скорости движения поглощающей плазмы.
Таким образом, XRISM сможет получить сведения о плазме даже вокруг первого поколения звёзд, которые зажглись более 13 млрд лет тому назад и которые могли существенно отличаться от современных.
Что касается срока службы телескопа, то запас гелия на XRISM постепенно испаряется, так что рассчитан на три года. Затем точность измерений упадёт.
- Дмитрий Ладыгин
- nasa.gov
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...