Галактический туман рассеивается: загадочное свечение диска Галактики в рентгеновских лучах, открытое более 25 лет назад, нашло свое объяснение. Впервые группой российских астрофизиков из Института космических исследований РАН в Москве под руководством Михаила Ревнивцева было экспериментально показано, что рентгеновское излучение диска нашей галактики рождается из излучения миллионов слабых источников. Результаты исследования опубликованы в очередном выпуске журнала Nature.

Наблюдения галактики, проводившиеся с помощью космических обсерваторий, открыли, что ее диск светится в рентгене, однако природа этого свечения оставалась неизвестной. Михаил Ревнивцев и его коллеги из ИКИ РАН выдвинули и разработали гипотезу о том, что рентгеновское излучение складывается из излучений множества более слабых источников. Для ее подтверждения авторы подали заявку на сверхглубокое наблюдение орбитальной обсерваторией Chandra отдельного участка галактической плоскости.

Отметим, что природа возникновения так называемого «хребта галактики» или рентгеновского излучения, распределенного вдоль галактической плоскости, долгое время оставалась загадкой для астрономов всего мира. Проблема заключалась в том, что оно имеет все признаки излучения очень горячего газа - с температурой 10 - 100 миллионов градусов. Столь горячий газ часто находят в гигантских скоплениях галактик, чья масса, в сотни и тысячи раз больше массы нашей галактики (например, 1014 - 1015 масс Солнца — сто или даже тысяча триллионов), позволяет удерживать его от «разбегания». Но сохранить такой газ в диске нашей галактики не представляется никакой возможности. Если же предположить, что газ улетает из галактики, то энергия, необходимая, чтобы восполнить постоянные потери, превышает все известные нам резервуары энергии в галактике.

Таким образом, обнаруженное галактическое рентгеновское «свечение» требовало либо пересмотра нашего понимания энергетики галактики, либо альтернативного объяснения его возникновения. Одна из естественных альтернатив формирования рентгеновского хребта галактики — сложение большого количества слабых, не различимых для предыдущих орбитальных обсерваторий, источников, подобно тому, как видимое глазу излучение Млечного пути складывается из света многих далеких и от этого очень слабых звезд. Однако такая гипотеза, впервые высказанная более 20 лет назад, долгое время считалась нереальной.

Крутой поворот произошел благодаря циклу работ Михаила Ревнивцева и его коллег из ИКИ РАН. Гипотеза была впервые косвенно подтверждена благодаря комплексным исследованиям, проведенным при помощи орбитальной обсерватории RXTE (НАСА). Михаил Ревнивцев и его коллеги смогли получить высококачественную карту хребта Галактики и показать, что распределение излучения хребта галактики на небе очень близко повторяет распределение обычных звезд.

Кроме того, «перепись» слабо излучающего рентгеновского населения нашей Галактики, проведенная Сергеем Сазоновым и его коллегами из ИКИ РАН, прямо указала на возможные классы источников, дающие вклад в протяженное свечение «хребта». Ими оказались, во-первых, аккрецирующие белые карлики (остатки «умерших» звезд, чье вещество практически полностью выгорело). Размеры их очень малы, а масса и плотность необычайно велики, поэтому они обладают сильным гравитационным полем. Из-за этого белый карлик, входящий в двойную звездную систему, мало-помалу «стягивает» вещество со второй звезды (процесс падения вещества и называется аккрецией), которое разогревается до высоких температур и рождает рентгеновское излучение. Второй класс источников - звезды с активными коронами, в тысячи раз активнее нашего Солнца).

Следующей ступенью в разрешении загадки формирования галактического «хребта» должно было стать прямое разделение рентгеновского излучения из области плоскости галактики на отдельные источники. С этой целью группа, возглавляемая Ревнивцевым, подала заявку на сверхглубокое наблюдение области галактической плоскости орбитальной обсерваторией Chandra, с лучшим в мире в настоящее время угловым разрешением в рентгеновских лучах. Для наблюдений была специально выбрана область галактической плоскости, как можно более близкая к центру галактики, чтобы сигнал от загадочного галактического «свечения» был максимален, а межзвездное поглощение - минимально (иными словами, из этой области рентгеновские лучи идут к наблюдателю практически беспрепятственно).

В 2008 году такое наблюдение было проведено. Его общая продолжительность составила около миллиона секунд, т.е. более 11 дней непрерывных наблюдений определенной точки на небе. Наблюдения дали уникальные по богатству данные о галактических источниках в области центра галактики. В кружке радиусом всего 2,5 угловые минуты (т.е. приблизительно в 10 раз меньше размера полной Луны на небе) было обнаружено 473 отдельных источника рентгеновского излучения. Большинство из них, по всей видимости, являются аккрецирующими белыми карликами и звездами с активными коронами. Достаточно сказать, что самые слабые из обнаруженных источников рентгеновского излучения дали за все время наблюдений всего по несколько фотонов. Т.е. фактически обнаружены объекты, от которых на Землю за несколько дней приходит всего 1 фотон на телескоп с диаметром более метра!

По результатам наблюдений было показано, что рентгеновское излучение, ставившее в тупик астрономов всего мира на протяжении не одного десятка лет, действительно обладает составной природой. В частности, на энергиях более 5 - 7 кэВ (рентгеновский диапазон электромагнитного излучения) обнаруженные точечные источники позволяют объяснить 88 - 12% всего галактического свечения в исследованном направлении - практически, всё или большую его часть.

Из оставшейся неразрешенной доли свечения значительный вклад могут вносить источники, еще более слабые, чем те, которые были обнаружены в проведенных наблюдениях. Кроме этого, малая часть может принадлежать горячей разреженной межзвездной среде, разогретой взрывами сверхновых.

Загадка рентгеновского «хребта» галактики была решена, но одновременно перед астрофизиками возникли новые задачи - необходимо тщательнее изучить такой богатый набор данных по галактическим источникам рентгеновского излучения. Для этого требуется значительно улучшить понимание звездного населения в выбранной области, а значит - получить максимальную информацию о нем во всех спектральных диапазонах. Выбранная область хорошо «рассмотрена» в инфракрасном диапазоне, но в оптическом диапазоне, к сожалению, до недавнего времени такой картины не было, только малую часть области наблюдал космический телескоп им. Хаббла.

Чтобы исправить это положение, группа астрофизиков из ИКИ РАН под руководством Родиона Буренина провела большую наблюдательную кампанию на российско-турецком телескопе РТТ-150. На основе полученных данных можно утверждать, что рентгеновское излучение галактики - сложение излучений миллионов слабых источников. Таким образом, была решена загадка, не один десяток лет ставившая астрофизиков в тупик, а также получены уникальные данные, заставляющие по-новому взглянуть на звездное «население» нашей галактики.

Ее данные позволили получить основные характеристики звездного населения в этой области: возраст, типичное расстояние от Солнца и т.д. Кроме этого, на их основе можно измерить межзвездное поглощение на луче зрения в исследуемой области, то есть, фактически, понять, насколько сигнал от далеких объектов ослабляется на пути к наблюдателю. Планируется также получить изображения этой области на 6-метровом телескопе «Магеллан» в Чили.

Разрешение загадки «хребта» Галактики показало, насколько важно понимать свойства слабых рентгеновских источников в галактиках. Огромным шагом вперед в этом направлении должен стать рентгеновский обзор всего неба астрофизической орбитальной обсерваторией «Спектр-РГ», которая в настоящее время разрабатывается Россией совместно с Германией и запланирована к запуску в 2012 году.

www.cybersecurity.ru/prognoz/69508.html?page=all