Російський телескоп побачить "гамма-Всесвіт" у високому дозволі

Російський космічний телескоп "Гамма-400", запуск якого очікується в 2016 році, зможе побачити астрономічні об'єкти в гамма-діапазоні з неперевершено високою роздільною здатністю, а також, можливо, дозволить виявити сліди темної матерії.

Про це розповів заступник наукового керівника проекту Микола Топчієв, провідний науковий співробітник Лабораторії космічних променів Фізичного інституту РАН імені Лебедєва (ФІАН).

Що видно в гамма-небі

Гамма-випромінюванням називають наступний за рентгенівським діапазон електромагнітного спектру з довжиною хвилі нижче 5-10 тисячних часток нанометра (5-10 пікометров).

Багато процесів у Всесвіті супроводжуються гамма-випромінюванням. Вперше так звані гамма-сплески виявив в 1967 році один з американських супутників серії Vela, призначений для стеження за ядерними випробуваннями. Зараз щороку фіксується близько сотні гамма-сплесків. Астрономи вважають, що джерела цих надпотужних спалахів знаходяться на відстані в мільярди світлових років, їх породжують вибухи наднових і перетворення зірок у чорні діри.

Крім спалахів в гамма-діапазоні, було виявлено гамма-випромінювання від дискретних джерел (пульсарів, квазарів, активних ядер галактик). Також було зафіксовано фонове галактичних і позагалактичних випромінювання, світіння багатьох інших космічних об'єктів, у числі яких, наприклад, гігантські "вуха" нашої Галактики – бульки над її центром, виявлені обсерваторією "Фермі".

Гамма-телескопи

Цілеспрямоване вивчення гамма-Всесвіту почалося в 1970-і роки, коли на міжпланетних станціях встановлювали перше датчики гамма-випромінювання.

У 1989 році на орбіту був запущений радянський гамма-і рентгенівський телескоп "Гранат". Через чотири роки його роботи вийшла з ладу система орієнтації, і телескоп перейшов у режим ненапрямлених спостережень. Апарат закінчив роботу в 1998 році і зміг отримати, зокрема, нові дані про випромінювання центру Галактики, ряді "кандидатів" в чорні діри.

Також СРСР в 1990 році був запущений гамма-телескоп "Гамма-1", однак через що вийшла з ладу системи живлення іскрових камер йому не вдалося здобути наукові результати з високим кутовим дозволом. Астрофізичні спостереження в гамма-діапазоні велися також з модуля "Квант" на станції "Мир". Зараз на орбіті функціонує запущена в 2002 році європейська обсерваторія "Інтеграл", в роботі якої беруть участь російські вчені.

США в 1991 році вивели в космос більшу гамма-обсерваторію "Комптон" (Compton Gamma Ray Observatory), яка пропрацювала на орбіті до 2000 року. Їй на зміну в 2008 році американцями був запущений гамма-телескоп "Фермі" (Fermi Gamma-ray Space Telescope), який відрізняється рекордно високою чутливістю і роздільною здатністю.

Проте майбутня російська гамма-обсерваторія "Гамма-400" зможе перекрити рекорди "Фермі", сказав Топчієв.

"Це апарат наступного покоління. Кутове дозвіл у нас буде в п'ять разів краще, ніж у" Фермі ". Він відкрив 1,5 тисячі дискретних гамма-джерел, однак половина з них не може бути ідентифікована ні з одним джерелом в інших діапазонах, тому що не вистачає кутовий точності. У нас вона буде значно краще ", – сказав співрозмовник агентства.

Однією з невирішених завдань гамма-астрономії залишається проблема ідентифікації джерел гамма-випромінювання. Далеко не завжди ясно, якого об'єкту в оптичному або радіодіапазоні відповідає той чи інший гамма-джерело. Крім того, залишається неясною сама природа багатьох джерел. Вирішити це завдання і допоможе високий дозвіл "Гамма-400".

Крім того, додав Топчієв, російський апарат зможе значно точніше "сортувати" гамма-кванти по енергіях. "Енергетичне дозвіл у нас буде в десять разів краще, ніж у" Фермі ". Це означає, що при побудові енергетичного спектру ми можемо бачити більш тонкі речі, якісь дуже тонкі гамма-лінії", – сказав учений.

Топчієв підкреслив, що майбутня обсерваторія не дублюватиме вже працюють апарати. "Гамма-400" буде єдиним космічним інструментом, що працюють з гамма-квантами з енергіями до 3 тисяч гігаелектронвольт, що в 10 разів більше, ніж діапазон "Фермі". Первісна верхня межа енергії, 400 гігаелектронвольт, залишилася тільки у назві апарата.

"До цього ніхто такі енергії в космосі не вимірював", – сказав він.

Учений відзначив, що ці особливості апарату дають можливість зафіксувати сліди таємничої темної матерії, на частку якої припадає 23% маси Всесвіту (ще близько 72% припадає на темну енергію, а на "звичайну" матерію – лише 4,6%). Темна матерія складається з важких частинок, які практично не взаємодіють із звичайною матерією і проявляють себе тільки через гравітацію (Weakly Interacting Massive Particles – WIMP). Як вважають вчені, помітити темну матерію можна слідами анігіляції її часток – за потоками гамма-квантів.

"Має бути якийсь надлишок на загальному тлі. Ми міряємо фон, по ідеї, повинен бути такий спектр, а ми отримуємо надлишок, і якщо ми його знайдемо, можна буде говорити про сліди темної матерії", – сказав Топчієв.

Важка доля

Як і в багатьох інших російських космічних дослідних проектів, у телескопа "Гамма-400" непроста доля. Розробка проекту орбітальної обсерваторії було розпочато ще у середині 1980-х років в стінах ФІАНа. У його створенні брав участь нобелівський лауреат Віталій Гінзбург.

Довгий час, за словами Топчієва, "Гамма-400" мала статус НДР – науково-дослідницької розробки. Тільки в 2009 роціроботи за проектом перейшли в стадію дослідно-конструкторських робіт.

Проект включений в Федеральну космічну програму, в ній зазначений термін запуску – 2013 рік. "Зараз в Роскосмосі називають термін запуску – 2016-2017 рік. У 2013 році почнеться реальне виготовлення апарату, складання, випробування", – сказав Топчієв.

За його словами, зараз готується ескізний проект апарату, є лабораторні зразки приладів. До створення обсерваторії залучені фахівці італійського Національного інституту ядерної фізики.

"На ескізний проект Роскосмос в 2009 році виділяв 2 мільйони доларів. На 2011 рік – 3,5 мільйона доларів", – додав співрозмовник агентства.

Наукову апаратуру буде виробляти ВНІІЕМ, а сам супутник – НВО імені Лавочкіна. Апарат буде створений на базі нової НПО імені Лавочкіна платформи "Навігатор". Маса наукової апаратури складе 2,6 тонни, а загальна маса обсерваторії – 3,5 тонни.

"Гамма-400" буде працювати на високоеліптичних орбіті з апогеєм 300 тисяч кілометрів і перигеєм 500 кілометрів, куди її виведе важка ракета – або "Зеніт", або "Протон".

"Через півроку орбіта стане більш круглою і вийде з радіаційних поясів (областей з високою концентрацією заряджених частинок, що потрапили в" пастку "земного магнітного поля). Тому ми зможемо використовувати для спостережень 90% часу", – сказав Топчієв.

Після "Фермі"

Обсерваторія "Гамма-400", як очікується, пропрацює на орбіті сім років. На думку Топчієва, не виключено, що згодом до проекту приєднаються вчені з США.

"Американці вже цікавляться, є контакти, взаємний інтерес." Фермі "протягне ще роки два, а потім що?" Фермі "багато чого відкрив, але поставив багато цікавих питань, природно, вченим зі Штатів буде цікаво. Тим більше, що у них в перспективі ніяких нових апаратів не планується ", – сказав учений.

За матеріалами: РІА Новини

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?