Радиоастрон: первые результаты

Команда астрономов из Астрокосмического центра ФИАНа, ответственного за работы по проекту Спектр-Р, и Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне получили первый интерферометрический сигнал между телескопами Спектр-Р и 100-метровым телескопом Эффельсберга. Расстояние между телескопами на орбите и на Земле составляло 350000 километров. Это соответствует виртуальному телескопу именно такого размера с угловым разрешением в 40 угловых микросекунд. Оба телескопа были нацелены на BL Ящерицы, активное галактическое ядро на расстоянии 900 миллионов световых лет от нас.

Радиоастрон – международный проект по созданию интерферометра с очень большой базой. Руководит проектом Астрокосмический центр ФИАН, который также управляет основной часть всей миссии – орбитальным телескопом Спеткр-Р, имеющим на борту 10-метровую антенну. Аппарат был запущен в июле 2011 года и помещен на высокоэллиптическую орбиту. В апогее высота орбиты достигает 350000 километров, что дает наибольшую интерферометрическую базу. Именно в таких условиях было получено изображение BL Ящерицы. Комбинируя наблюдения космического аппарата, находящегося столь далеко от Земли, и наземных телескопов, удается получить интерферометр, размер которого равен расстоянию между Землей и Луной, а за счет этого – небывалое угловое разрешение. Процесс обработки двух снимков телескопов (напомним, снимки эти получаются в радиодиапазоне) аналогичен оптической интерференции на двух щелях, известной из школьного курса физики. Результат сложения данных представляет собой гармонические колебания интенсивности сигнала в зависимости от направления на источник приходящего света. Чем больше расстояние между двумя элементами интерферометрической базы, тем больше точность, с которой можно определить это направление. Ну а уж база в 350000 километров оставляет далеко позади интерферометры, расположенные на Земле. Эти возможности будут использованы для изучения самых интересных и скрытных объектов во Вселенной – черных дыр, ускорения частиц около этих монстров и активных галактических ядер, нейтронных звезд и пульсаров, а также темной материи и темной энергии. Словом, почти всех текущих объектов изучения астрономии.

К сожалению, антенна самого телескопа Спеткр-Р не так сильна. Из-за ограничений, накладываемых ракетой-носителем, размер антенны ограничивается 10 метрами. Ее чувствительность довольно низка, но это парируется за счет хорошего подбора наземных товарищей. Институт радиоастрономии имени Макса Планка имеет 100-метровый телескоп, чрезвычайно мощный и точный инструмент, который идеально подходит для интерферометрических наблюдений. Разумеется, это не единственный телескоп, с которым будет работать Спектр-Р.

Телескоп пока только начинает свою научную работу после длительного тестирования систем и научной составляющей. Его очередной целью стало активное галактическое ядро BL Ящерицы – важный объект, имеющий специфические параметры поляризации и серьезные колебания яркости и давший название целому классу таких ядер.

«Важной отличительной особенностью анализа, проведенного с этим объектом, является то, что вместо аппаратной обработки интерферометрического сигнала использовалось специальное программного обеспечение, разработанное и установленное на машинах в Бонне, – говорит Антон Ценсус, директор Института. – Наши ученые совместно со специалистами АКЦ ФИАН переработали программные коды так, чтобы их можно было использовать при интерферометрии между наземным и орбитальным телескопами». Поскольку программное обеспечение, традиционно используемое в Бонне, предназначено для использования с наземными телескопами, пришлось учесть возможность перемещения одного из телескопов в произвольном направлении. Более того, из-за высочайшей точности экспериментов пришлось даже принять во внимание изменения в течении времени на двух телескопах, движущихся друг относительно друга. Хотя скорость Спектра-Р мизерна в сравнении со скоростью света, при измерениях на дальние расстояния этот эффект играет роль. Программа, носящая название «DiFX correlator», изначально разрабатывалась в Австралии, но затем получила широкое распространение. Ее использование позволит ускорить и унифицировать процесс обработки интерферометрических данных, которые будут получены совместно с другими наземными телескопами. Кроме того, в силу высокой популярности программы, ее формат выходных данных хорошо знаком астрономам, так что после обработки исходных наблюдений эти данные тут же будут доступны мировому научному сообществу, ускоряя их анализ и получение заветного результата – нового знания.

«Это очень интересное дополнение к миссии Радиоастрон, ведь теперь мы можем анализировать данные, собираемые в ходе реализации проекта, с привычной нам точки зрения физики или астрономии, – говорит Джеймс Андерсон, сотрудник Института. – Мы можем сидеть на месте и получать изображения с разрешением в угловые микросекунды – достижение, недоступное нам ранее».