В этом учебном году в Казанском университете начнется подготовка талантливых студентов и аспирантов для работы с данными российско-германской орбитальной астрофизической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма». Ее запуск намечен на сентябрь 2018 года.
За 7 лет работы на орбите«Спектр-РГ» должна будет осуществить «перепись» космических объектов, излучающих в рентгеновском диапазоне, это необходимо для составления детальной карты Вселенной. Руководителем масштабного проекта с российской стороны является академик Рашид Сюняев - главный научный сотрудник Института космических исследований РАН и директор Института астрофизики общества имени Макса Планка (Германия).
На астрономическом семинаре, который состоялся на кафедре астрономии и космической геодезии Института физики КФУ в августе, Почетный профессор Казанского университета, дважды лауреат Госпремии РФ Рашид Сюняев рассказал об устройстве рентгеновской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ». Как выяснилось, ее основу составляют два телескопа: германский - еРОЗИТА (для наблюдений в мягком рентгеновском диапазоне 0.3 - 10 КэВ) и российский- АРТ-XC, предназначенный для наблюдений в жестком рентгеновском диапазоне 6-20 КэВ. На первом этапе Обсерватория СРГ в течение первых 4 лет наблюдений должна будет 8 раз просканировать все небо, а на втором этапе длительностью 3 года будет выполняться выборочное изучение наиболее интересных из новых обнаруженных рентгеновских источников.
Один из главных вопросов, на которые предстоит «ответить» орбитальной обсерватории: как проходила эволюция скоплений галактик в ходе расширения Вселенной. Кроме того, ученые предполагают, что, просканировав небо, они смогут обнаружить множество новых космических объектов. Выдающийся астрофизик сообщил о своих ожиданиях: «Мы планируем открыть приблизительно три миллиона сверхмассивных (с массами в миллионы и даже миллиарды масс Солнца) черных дыр в ядрах активных галактик. У нас будет возможность увидеть практически все массивные скопления галактик в наблюдаемой Вселенной, обнаружить рентгеновское излучение сотен тысяч звезд нашей Галактики. Мы надеемся наблюдать эффекты взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой на внешней границе Солнечной системы».
Так как проект СРГ совместный, российско-германский, то небо решено поделить пополам: обработку рентгеновских наблюдений телескопа еРозита на одной его половине станут вести российские ученые, а на другой - их немецкие коллеги. Обработкой данных телескопа АРТ-ХС будут заниматься только представители России. «Данные еРозиты, полученные с российской части неба, будут обрабатывать только наши специалисты, – сказал в беседе с корреспондентом Рашид Алиевич. – В результате сразу будет видно, что наши астрофизики способны сами качественно обрабатывать уникальные данные сложнейших современных приборов в космосе, интерпретировать полученные результаты и публиковать их в лучших российских и международных журналах. Кроме того, это лучший способ обеспечить доступ к данным для молодых исследователей. Астрофизиков, имеющих опыт работы с данными рентгеновских телескопов у нас в стране немало: наверное, полтора, может даже два десятка человек. Но мы никогда не имели дела с миллионами источников, каждый из которых надо нанести на карту с угловым разрешением в 20 угловых секунд, определить приходящее от него количество рентгеновских фотонов, характерную температуру излучающей их плазмы, выяснить точечный ли это источник или протяженный, то есть имеющий угловой размер, превышающий угловое разрешение прибора».
Как сообщил выдающийся астрофизик, чтобы обработать все данные, понять природу большинства открываемых объектов, понадобится по меньшей мере удвоить число квалифицированных ученых, готовых к тяжелой, но интересной ежедневной работе с непрерывно поступающими данными спутника.«Спутнику (его ось вращения будет следовать за Солнцем) на сканирование всего неба потребуется полгода. За 4 года мы должны будем получить восемь независимых карт всего неба в рентгеновских лучах. Можно будет сложить эти карты и получить одну более высокой чувствительности. А можно будет вычитать одну карту из другой: результат сразу выявит достаточно яркие объекты, меняющие свою яркость со временем. Именно таким образом мы надеемся обнаружить процесс приливного разрушения обычных звезд тяготением сверхмассивных черных дыр, - рассказал Рашид Сюняев о деталях исследования во время интервью в КФУ.- Если звезда пролетает слишком близко от черной дыры, то приливные силы могут оказаться столь сильными, что звезда будет разорвана и превратится в газ, значительная часть которого будет захватываться черной дырой и приводить к нагреву и к колоссальной яркости поверхности формирующегося аккреционного диска».
В результате черная дыра, поедающая вещество медленно поступающее в нее из аккреционного диска, становится ярчайшим источником рентгеновского излучения на месяцы и даже годы. Моделирование этих физических процессов, проведенное аспирантом ИКИ РАН Ильдаром Хабибуллиным,приехавшим учитьсяв Москву, в МФТИ, из маленького городка Янаул в Башкортостане, показало, что у ученых будет шанс зафиксировать несколько тысяч таких событий за 4 года сканирования неба.
«Мы делаем ставку на молодых, поэтому планируем в этом году провести отбор среди студентов старших курсов и аспирантов, чтобы выявить потенциально талантливых исследователей. В КФУ тоже пройдет такой отбор. – сообщил ученый во время астрономического семинара в КФУ. - Нам нужны молодые люди, хорошо знающие основные разделы физики, математику, численные методы. Астрофизика очень интересна, и освоить ее можно достаточно быстро в процессе интенсивной работы. Большинство самых успешных моих учеников и коллег во всех странах мира – физики по образованию».
В начале сентября в Институте физики КФУ и на кафедре астрономии и космической геодезии состоятся лекция и семинары о науке, ожидаемой от анализа данных спутника «Спектр-Рентген-Гамма». Их прочитает член-корреспондент Российской академии наук, профессор Амстердамского университета и ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Марат Гильфанов, родившийся и окончивший школу в Казани.
Мы надеемся, что в проекте будут активно задействованы казанские ученые-астрономы. «Казанский университет – одно из немногих мест в стране, где есть профессионалы высокого класса, способные работать с данными спутника «Спектр-Рентген-Гамма». Кроме того, Казанский университет должен стать одним из центров наземной оптической поддержки международной орбитальной обсерватории «Спектр-РГ». У руководителя Отделения астрофизики и космической геодезии Института физики КФУ профессора Наиля Сахибуллина и заведующего кафедрой Ильфана Бикмаева и их коллег есть громадный опыт наблюдения в оптических лучах объектов, которые были открыты при помощи Европейского космологического спутника Planck и международной орбитальной обсерватории гамма-лучей INTEGRAL, которая была выведена на орбиту могучей российской ракетой «Протон». За это Россия имеет 25% наблюдательного времени орбитальной обсерватории INTEGRAL. Казанские астрофизики, фотометристы и спектроскописты получали, используя полутораметровый оптический российско-турецкий телескоп, расположенный в 50 км от Антальи, детальные изображения далеких скоплений галактик и определили красные смещения спектральных линий в их спектрах, возникающие вследствие расширения Вселенной»,- отметил академик Сюняев во время научной встречи в Казанском федеральном университете.
К сказанному хочется добавить, что ученые КФУ следили за переменностью во времени ядер активных галактик, получили замечательные спектры излучения сверхновых (ярчайших объектов, появляющихся на небе при гибели звезд) и недавно открыли массивную экзопланету типа нашего Юпитера, но вращающуюся вокруг одной из далеких звезд (красного гиганта) нашей Галактики.
Астрономам КФУ в 2018-2025 годах предстоит заниматься оптическим отождествлением объектов, которые будет открывать космическая обсерватория «Спектр-РГ». В связи с тем, что только по рентгеновским данным часто бывает непросто понять природу открываемых объектов, для идентификации и классификации источников рентгеновского излучения будут использоваться наземные оптические телескопы, в том числе российско-турецкий1.5-метровый телескоп РТТ-150.Преимущество этого телескопа, установленного в Турции на высоте 2500 метров (совместный проект КФУ, АН РТ, ИКИ РАН и Национальной обсерватории Турции) заключается в том, что он позволяет вести наблюдения в южном секторе неба, недоступном для телескопов, расположенных на территории нашей страны. Для того, чтобы усилить светочувствительность РТТ-150, в состав его научного оборудования в 2018 году войдет новая современная ПЗС-матрица, которая является одним из лучших в мире детекторов света для астрономии в своем классе.Сейчас осуществляется ее закупка.
Не вызывает сомнения тот факт, что сейчас КФУ очень нужны молодые энтузиасты, способные овладеть методами современной оптической астрономии и интерпретировать получаемые результаты, используя все свои знания в области современной физики, гидродинамики, космологии и астрофизики. В связи с этим кафедра астрономии и космической геодезии планирует организовать ряд лекций приглашенных ученых.
Для справки
Рашид Алиевич Сюняев - доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН,один из самых цитируемых астрофизиков мира (на его работы имеется около 60 000 ссылок, его индекс Хирша равен 104, по данным NASA Astrophysics Data System). Он является Почетным академиком Академии наук РТ, Почетным профессором Казанского университета, Иностранным членом Королевского общества (Лондон), Национальной академии наук США, Национальной академии наук Германии «Леопольдина», Королевской академии наук и искусств Нидерландов и ряда других академий. Среди его наград - две Государственные премии России, Золотая медаль РАН имени Я.Б. Зельдовича, Премия РАН имени А.А. Фридмана по гравитации и космологии, немало зарубежных премий и медалей.