„Спектар-РГ“ и тајне тамне енергије

Руско-немачки рендгенски-гама орбитални телескоп „Спектар-РГ“. Илустрација: Научно-производно удружење „Н. А. Лавочкин“.

Руско-немачки рендгенски-гама орбитални телескоп „Спектар-РГ“. Илустрација: Научно-производно удружење „Н. А. Лавочкин“.

Руско-немачки рендгенски орбитални телескоп „Спектар-РГ“ донеће нова сазнања о еволуција галактичких кластера у видљивој Васиони и пружити суштински увид у природу тајанствене тамне енергије, која, према тренутним проценама, чини 71% од укупног биланса масе и енергије у Васиони.

Будући подухвати примене ренгенских зрака помоћи ће да се оконча Доба открића, судећи по мишљењу учесника округлог стола „Будућност рендгенске астрономије“, који је организовала новинска агенција РИА „Новости“. За две године серија нових телескопа, укључујући и један руско-немачки пројекат, придружиће се онима који су већ у орбити. Међутим, овакви свемирски инструменти имају моћну конкуренцију на земљи, а ко жели да буде победник у овој утакмици, мораће стално да буде у форми.

Галактички кластер „Абел 1689“. Љубичасто поље показује дистрибуцију тамне материје у тзв. гравитационом сочиву. Маса у овом сочиву састоји се делимично од нормалне и делимично од тамне материје. Око ивице гравитационог сочива јасно су видљиве деформисане галаксије. Изглед овиг деформисаних галаксија зависи од дистрибуције материје унутар сочива и од релативне геометрије сочива и удаљених галаксија, као и од ефекта тамне енергије на геометрију Васионе. Извор: NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale), J-P. Kneib (LAM).

Округли сто био је посвећен 50-тој годишњици рендгенске астрономије, пошто је пре око 50 година први детектор рендгенских зрака (икс-зрака) лансиран у свемир помоћу истраживачке ракете „Аероби 150“ („Aerobee 150“). Иако је овај лет кратко трајао, допринео је откривању првог извора рендгенског зрачења изван Сучевог система, под именом „Шкорпија X-1“ („Scorpius X-1“). Данас се овај објекат сматра неутронском звездом. Тим који је открио овај извор зрачења предводио је Рикардо Ђакони, добитник Нобелове награде за физику 2002. (за достигнућа у овој области физике до данас су Нобелову награду добила тројица научника).

„Спектар-РГ“ ће бити стациониран у Лагранжовој тачки L2 (приближно на око 1,5 милиона километара од Земље), где до сада руске свемирске станице нису биле смештене. То овај подухват чини веома тешких у погледу балистичких захтева.

Рендгенска астрономија у суштини представља проучавање космичких објеката на основу рендгенског зрачења које емитују, а које у себи носи много више енергије од светлости и веома велику количину информација о удаљеним објектима Васионе. Услед природе икс-зрака, ово зрачење се може истраживати само из свемира, пошто Земљина атмосфера апсорбује један његов део. Према томе, једине „очи“ којима рендгенски астрономи могу да посматрају Васиону јесу орбиталне опсерваторије.

У орбити око Земље тренутно се налази 6 оваквих опсерваторија (током претходних 50 година укупно их је било око 30), од којих је највећи број лансиран крајем 1990-их и у почетком прве деценије 21. века. Када се упореде са инструментима који су се користили пре 50 година, савремени имају милијарду пута виши ниво осетљивости и много бољу угаону, спектралну и временску резолуцију.

Да ли су данашњи телескопи достигли своје крајње границе, тј. да ли би њихов евентуални даљи технолошки развој донео врло мало информација које би могле да прошире постојећа сазнања? Судећу по учесницима поменутог округлог стола, то није случај. Међутим, следећи велики корак неће зависити од технолошког развоја инструмената, већ од количине података које они могу да прикупе.

За рендгенску астрономију следи узбудљиво време – очекује нас права научна утакмица, можда и прави врхунац Доба открића.

На пример, 10 година стара опсерваторија ИНТЕГРАЛ, која користи принцип кодне маске како би начинила снимке, пример је овакве технике. Михаил Ревнивцев из Института за космичка истраживања Руске академије наука (ИКИ РАН) истакао је да ови телескопи, који раде у дијапазону тзв. тврдих рендгенских зрака (икс-зраци са фотонском енергијом већом од 5-10 keV), могу да се побољшају само повећавањем своје масе, што је наравно ограничено носивошћу садашњих лансирних ракета. Према томе, врло је мала вероватноћа да ће овакав телескоп бити лансиран у орбиту у наредних неколико година. С друге стране, развој нових детектора могао би да оживи ову технологију, премда се то може десити тек за једну деценију или касније.

У наредне две године очекује се да у орбиту буду лансирана четири нова инструмента: индијски „Astrosat“ (лансирање планирано за 2013), руско-немачки „Спектар-РГ“ („Спектар рендген-гама“,„Spectr-RG“ или „Spectrum-X-Gamma“), јапански „Astro-H“ и кинеско-британски „HXMT“ (ова три последња планирана су за 2014). Говорећи о њиховим карактеристикама, Еуген Чуразов са ИКИ подвукао је да је пројекат „Спектар-РГ“ замишљен тако да се изврши осматрање највећег дела Васионе до сада, у ограниченом временском периоду. С друге стране, „Astro-H“ неће имати премца у рендгенској спектроскопији, што ће омогућити прецизну анализу карактеристика рендгенског зрачења.

Пројекат „Spectr-RG“ који укључује употребу немачког „eRosita“ и руског „ART-XC“ телескопа, тренутно је у фази развоја у неколико руских и немачких институција. Замисао овог пројекта је да се кобинују довољно висока резолуција и осетљивост, које ће моћи да детектују све масивне галактичке скупине (кластере) у видљивој Васиони (њих неколико стотина хиљада). С обзиром да се еволуција галактичких скупина одражава на стопу ширења Васионе, ови подаци су од суштинске важности за откривање утицаја тајанствене тамне енергије на еволуцију Васионе. Тамна енергија (за чије откриће је такође додељена Нобелова награда 2011) јесте слабо проучен облик енергије који чини 71% од укупног биланса масе и енергије у Васиони.

Изградња опсерваторије „Спектар-РГ“ за руску индустрију представља изазов у техничком смислу, пошто телескоп „ART-XC“, који ради на принципу рендгенских огледала, захтева веома високу прецизност у обради метала. После неуспеха мисије „Фобос-Грунт“ још више пажње је посвећено електронским уређајима на новој свемирској летелици. Поврх свега, „Спектар-РГ“ ће бити стациониран у Лагранжовој тачки L2, (приближно на око 1,5 милиона километара од Земље), где до сада руске свемирске станице нису биле смештене. То овај подухват чини још тежим у погледу балистичких захтева. Постављен је циљ да опсерваторија „Spectr-RG“ буде у функцији бар 4 године како би испунила свој основни научни задатак.

Премда „Спектар-РГ“ неће имати такмаце у свемиру, по питању једног сегмента његове своје имаће их на Земљи. У овом тренутку неколико земаљских опсерваторија које оперишу у видљивом и инфрацрвеном спектару почиње да трага за галактичким кластерима. Поредећи ово такмичење са Добом открића, Еуген Чуразов истакао је да садашње стање у овој научној области неће вечито трајати. Ако неко оклева, наука може и без њега да напредује. За рендгенску астрономију следи узбудљиво време – очекује нас права научна утакмица.

Росијскаја газета. Сва права задржана.