Проект «Радиоастрон»: итоги работы

«Радиоастрон» в цифрах

    • 7,5 лет на орби­те.
    • 26,7 диа­мет­ра Зем­ли (350 тыс. км) — мак­си­маль­ная база интер­фе­ро­мет­ра.
    • 8 мик­ро­се­кунд дуги — мак­си­маль­ное раз­ре­ше­ние — при наблю­де­нии мазе­ров водя­но­го пара в аккре­ци­он­ном дис­ке в галак­ти­ке M106 (мега­ма­зе­ра). С рас­сто­я­ния более 20 млн све­то­вых лет полу­чен абсо­лют­ный рекорд угло­во­го раз­ре­ше­ния в аст­ро­но­мии на сего­дняш­ний день — 8 мик­ро­се­кунд дуги на мак­си­маль­ной базе интер­фе­ро­мет­ра и длине вол­ны 1,3 см. Раз­ре­ше­ние 8 мик­ро­се­кунд дуги поз­во­ли­ло бы «уви­деть» с Зем­ли на Луне источ­ник радио­волн диа­мет­ром 3 см.
    • Водо­род­ный стан­дарт часто­ты про­из­вод­ства «Вре­мя-Ч» (Ниж­ний Нов­го­род) ста­биль­но­стью 10–14 с/​с, или 1 секун­да в 3 млн лет.
    • 10 м — диа­метр антен­ны — абсо­лют­ный рекорд для кос­ми­че­ских радио­те­ле­ско­пов с запол­нен­ной апер­ту­рой.
    • До 25 радио­те­ле­ско­пов на Зем­ле в одно­вре­мен­ной рабо­те.
    • Все­го 58 радио­те­ле­ско­пов участ­во­ва­ло в наблю­де­ни­ях «Радио­астро­на» из Рос­сии, Евро­пы, США, Афри­ки, Австра­лии, КНР, Южной Кореи, Япо­нии.
    • 3 кор­ре­ля­то­ра: АКЦ ФИАН (Рос­сия), Радио­астро­но­ми­че­ский инсти­тут Мак­са План­ка ­(Гер­ма­ния), Объ­еди­нен­ный инсти­тут РСДБ в Евро­пе (Нидер­лан­ды).
    •  2 стан­ции сле­же­ния и сбо­ра науч­ной инфор­ма­ции: 22-мет­ро­вая антен­на Пущин­ской радио­астро­но­ми­че­ской обсер­ва­то­рии (Рос­сия) и 43-мет­ро­вая антен­на Green Bank Observatory (США). Ско­рость пере­да­чи дан­ных на Зем­лю с любо­го поло­же­ния кос­ми­че­ско­го аппа­ра­та на орби­те — 128 Мбит/​с.
    • 4 пета­байт — объ­ем накоп­лен­ных дан­ных.
    • Диа­па­зо­ны наблю­де­ний: 92 см, 18 см, 6,2 см, 1,2–1,7 см.
    • 250 объ­ек­тов Все­лен­ной изу­че­но.
    • Более 4000 наблю­да­тель­ных сеан­сов.
    • 240 уче­ных из 23 стран мира при­ня­ли уча­стие в наблю­де­ни­ях.
    • Плат­фор­ма «Нави­га­тор» раз­ра­бот­ки и про­из­вод­ства НПО им. С. А. Лавоч­ки­на.

Кол­лек­тив про­ек­та «Радио­астрон» выра­жа­ет глу­бо­кую бла­го­дар­ность кол­ле­гам из Рос­сии и дру­гих стран мира за горя­чую под­держ­ку и поже­ла­ния выздо­ров­ле­ния спут­ни­ку. Как вы зна­е­те из сооб­ще­ний спе­ци­а­ли­стов «­Рос­кос­мо­са» и НПО им. Лавоч­ки­на, с 10 янва­ря не уда­ет­ся нала­дить связь с аппа­ра­том «Спектр-Р». Попыт­ки про­дол­жа­ют­ся, а в это вре­мя нами собра­ны новые заяв­ки на наблю­де­ния до сере­ди­ны 2020 года. Верим в вос­ста­нов­ле­ние свя­зи.

Напом­ним корот­ко о про­ек­те и неко­то­рых полу­чен­ных резуль­та­тах. Заме­тим, что обра­бот­ка интер­фе­ро­мет­ри­че­ских дан­ных — про­цесс дли­тель­ный и тру­до­ем­кий. Потре­бу­ет­ся еще как мини­мум пять лет для завер­ше­ния пол­но­цен­но­го ана­ли­за и интер­пре­та­ции накоп­лен­но­го на сего­дня объ­е­ма дан­ных.

«Радио­астрон» — меж­ду­на­род­ный кос­ми­че­ский про­ект фун­да­мен­таль­ных аст­ро­фи­зи­че­ских иссле­до­ва­ний в радио­ди­а­па­зоне элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра. Исполь­зу­ет­ся метод радио­ин­тер­фе­ро­мет­рии со сверх­длин­ны­ми база­ми с помо­щью кос­ми­че­ско­го радио­те­ле­ско­па, смон­ти­ро­ван­но­го на рос­сий­ском кос­ми­че­ском аппа­ра­те «Спектр-Р», и назем­ных радио­те­ле­ско­пов мно­гих стран мира. Этот интер­фе­ро­метр поз­во­лил уче­ным полу­чить наи­выс­шее угло­вое раз­ре­ше­ние при иссле­до­ва­нии объ­ек­тов Все­лен­ной в радио­ди­а­па­зоне. Голов­ная науч­ная орга­ни­за­ция про­ек­та — Аст­ро­кос­ми­че­ский центр ФИАН (Москва).

Некоторые научные открытия

Экстремальная яркость квазаров

Впер­вые уда­лось заре­ги­стри­ро­вать экс­тре­маль­но боль­шую яркость ква­за­ров — ядер актив­ных галак­тик — на рас­сто­я­нии в мил­ли­ар­ды све­то­вых лет, кото­рая в несколь­ко десят­ков раз пре­вы­ша­ет тео­ре­ти­че­ски допу­сти­мую. Извест­ные сего­дня меха­низ­мы не поз­во­ля­ют объ­яс­нить при­чи­ны под­дер­жа­ния ано­маль­ной ярко­сти. Выска­зы­ва­ют­ся сле­ду­ю­щие пред­по­ло­же­ния.

  1. Высо­кое реля­ти­вист­ское уси­ле­ние излу­че­ния. Одна­ко это про­ти­во­ре­чит наблю­да­е­мым ско­ро­стям тече­ния плаз­мы.
  2. Посто­ян­ное ре-уско­ре­ние частиц, напри­мер, как резуль­тат маг­нит­но­го пере­со­еди­не­ния. Но в этом слу­чае излу­че­ние в рент­ге­нов­ском и гам­ма-диа­па­зо­нах долж­но быть выше из-за интен­сив­но­го обрат­но­го комп­то­нов­ско­го рас­се­я­ния.
  3. Излу­че­ние реля­ти­вист­ских про­то­нов. Одна­ко еще пред­сто­ит решить про­бле­му постро­е­ния моде­ли их уско­ре­ния до ско­ро­сти све­та. Заме­тим при этом, что откры­тие ней­три­но от ква­за­ра в 2018 году предо­став­ля­ет допол­ни­тель­ные аргу­мен­ты в поль­зу это­го сце­на­рия, ранее казав­ше­го­ся мно­гим экс­тре­маль­ным.
Механизм формирования джета в галактиках

В ходе изу­че­ния актив­но­го ядра гигант­ской эллип­ти­че­ской галак­ти­ки Пер­сей A с рас­сто­я­ния 230 млн све­то­вых лет уда­лось постро­ить кар­ту реля­ти­вист­ско­го дже­та, зарож­да­ю­ще­го­ся в окрест­но­стях цен­траль­ной чер­ной дыры. Изоб­ра­же­ние полу­че­но с бес­пре­це­дент­ным угло­вым раз­ре­ше­ни­ем, поз­во­лив­шим изме­рить шири­ну осно­ва­ния дже­та и иссле­до­вать дета­ли струк­ту­ры раз­ме­ром до 12 све­то­вых дней. Угол наблю­де­ния дже­та — 20°. Ока­за­лось, что струя стар­ту­ет очень широ­кой — в несколь­ко сотен гра­ви­та­ци­он­ных ради­у­сов. В резуль­та­те впер­вые полу­че­ны дока­за­тель­ства меха­низ­ма «запус­ка» дже­та, за кото­рый ответ­стве­нен аккре­ци­он­ный диск вокруг чер­ной дыры, а не сама дыра (рис. 1).

Магнитное поле в струях галактик

Маг­нит­ное поле игра­ет клю­че­вую роль в про­цес­се фор­ми­ро­ва­ния дже­тов в актив­ных галак­ти­ках. Поэто­му важ­но вос­ста­но­вить струк­ту­ру маг­нит­но­го поля в осно­ва­нии дже­тов. Это дела­ет­ся при помо­щи изме­ре­ний направ­ле­ния элек­три­че­ско­го век­то­ра линей­ной поля­ри­за­ции и фара­де­ев­ско­го вра­ще­ния. Поля­ри­за­ци­он­ное кар­то­гра­фи­ро­ва­ние в про­ек­те «Радио­астрон» на длине вол­ны 1,3 см с экс­тре­маль­ным угло­вым раз­ре­ше­ни­ем поз­во­ли­ло выяс­нить, что маг­нит­ное поле име­ет торо­и­даль­ную фор­му. Оно рабо­та­ет как маг­нит­ная пру­жи­на, вытал­ки­вая плаз­му нару­жу (рис. 2).

Нестабильности в плазменных выбросах квазаров

Высо­кое угло­вое раз­ре­ше­ние назем­но-кос­ми­че­ско­го интер­фе­ро­мет­ра поз­во­ли­ло раз­гля­деть попе­реч­ную струк­ту­ру плаз­мен­ных выбро­сов во мно­гих актив­ных галак­ти­ках. Обна­ру­же­ны сле­ды рас­про­стра­ня­ю­щих­ся по плаз­ме волн неста­биль­но­сти. Моде­ли­ро­ва­ние полу­чен­ных изоб­ра­же­ний выде­ли­ло неста­биль­ность типа Кель­ви­на — Гельм­голь­ца. На рис. 3 пред­став­ле­но самое нача­ло ­выбро­са ­плаз­мы в ква­за­ре 0836+71, наблю­да­е­мом под углом в 3°. Оран­же­вым цве­том пока­за­но нача­ло дже­та, как его видит назем­ный интер­фе­ро­метр, сини­ми кон­ту­ра­ми — резуль­тат рабо­ты «Радио­астро­на».

Рис. 3. Джет блазара 0836+71, движущийся на нас с отклонением 3°. Цветом показана карта, снятая наземным радиоинтерферометром, синими контурами — карта «Радиоастрона». На правой панели тот же источник, что и на левой (верхнее пятно), но на более высокой частоте и в большем масштабе (Vega-Garcia и др., 2019, A&A)
Рис. 3. Джет бла­за­ра 0836+71, дви­жу­щий­ся на нас с откло­не­ни­ем 3°. Цве­том пока­за­на кар­та, сня­тая назем­ным радио­ин­тер­фе­ро­мет­ром, сини­ми кон­ту­ра­ми — кар­та «Радио­астро­на». На пра­вой пане­ли тот же источ­ник, что и на левой (верх­нее пят­но), но на более высо­кой часто­те и в боль­шем мас­шта­бе (Vega-Garcia и др., 2019, A&A)
Наблюдение космических мазеров с высоким разрешением

В обла­сти звез­до­об­ра­зо­ва­ния Цефей А, нахо­дя­щей­ся на рас­сто­я­нии око­ло 2 тыс. све­то­вых лет от Зем­ли, впер­вые уда­лось раз­гля­деть мель­чай­шие, срав­ни­мые по раз­ме­ру с Солн­цем, источ­ни­ки мазер­но­го излу­че­ния водя­но­го пара. Пред­по­ла­га­ет­ся, что эти мазе­ры свя­за­ны с тур­бу­лент­ны­ми вих­ря­ми в пото­ке газа от фор­ми­ру­ю­щей­ся мас­сив­ной звез­ды.

Рис. 4. Результат рассеяния радиоволн на неоднородностях межзвездной среды (Johnson и др., 2016, ApJ, 820, L10)
Рис. 4. Резуль­тат рас­се­я­ния радио­волн на неод­но­род­но­стях меж­звезд­ной сре­ды (Johnson и др., 2016, ApJ, 820, L10)
Субструктура пятна рассеяния

В про­цес­се изу­че­ния пуль­са­ров, а поз­же ква­за­ров и цен­тра нашей Галак­ти­ки уда­лось обна­ру­жить новый эффект рас­се­я­ния радио­волн в меж­звезд­ных обла­ках плаз­мы. Эффект, назван­ный суб­струк­ту­рой рас­се­я­ния, меша­ет пря­мо­му наблю­де­нию кос­ми­че­ских объ­ек­тов, вно­ся иска­же­ние в их изоб­ра­же­ния. Он про­яв­ля­ет себя как мел­кие точ­ки, появ­ля­ю­щи­е­ся на фоне рас­се­ян­но­го изоб­ра­же­ния (рис. 4). Зато суб­струк­ту­ра рас­се­я­ния поз­во­ля­ет опре­де­лять струк­ту­ру, плот­ность и харак­те­ри­сти­ки тур­бу­лент­но­сти меж­звезд­но­го про­стран­ства меж­ду Зем­лей и наблю­да­е­мы­ми радио­и­сточ­ни­ка­ми. Более того, раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся про­це­ду­ра исправ­ле­ния изоб­ра­же­ния кос­ми­че­ско­го объ­ек­та, «испор­чен­но­го» дан­ным эффек­том. Это важ­но для иссле­до­ва­ния ком­пакт­но­го объ­ек­та в цен­тре нашей Галак­ти­ки.

Проверка ОТО: работа продолжается

Нали­чие на бор­ту «Радио­астро­на» рабо­та­ю­ще­го сверх­ста­биль­но­го водо­род­но­го стан­дар­та в тече­ние пер­вых шести лет поле­та поз­во­ли­ло про­ве­сти десят­ки экс­пе­ри­мен­тов по изме­ре­нию эффек­та гра­ви­та­ци­он­но­го замед­ле­ния вре­ме­ни и тем самым осу­ще­ствить про­вер­ку эйн­штей­нов­ско­го прин­ци­па экви­ва­лент­но­сти и общей тео­рии отно­си­тель­но­сти. Ана­лиз дан­ных про­дол­жа­ет­ся, по резуль­та­там их частич­ной обра­бот­ки уже достиг­ну­та точ­ность на уровне эта­лон­но­го экс­пе­ри­мен­та Gravity Probe A (0,01%).

Юрий Кова­лёв,
чл.-корр. РАН, зав. лаб. АКЦ ФИАН

Пуб­ли­ка­ции по про­ек­ту «Радио­астрон»

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
2 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
1 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
ЕвгенийПроект «Радиоастрон»: итоги работы – Журнал "Все о Космосе" Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
trackback
Проект «Радиоастрон»: итоги работы – Журнал "Все о Космосе"

Источ­ник […]

Евгений
Евгений

Желаю нала­дить связь. Хоро­ший, год­ный экс­пе­ри­мент!

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
 
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: