ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2022, том 48, № 5, с. 301-356

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ:

ЕЕ ТЕЛЕСКОПЫ И ПЕРВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Г. Бруннер⁵, М. Бунтов¹, Р. Буренин¹, В. Ворон⁴, М. Гильфанов^1,2, П. Гуреев³, Й. Едер⁵,

В. Колмыков³, С. Комовкин³, Д. Коутиньо⁵, Р. Кривонос¹, И. Лапшов¹, В. Левин¹,

И. Ломакин³, А. Лутовинов¹, П. Медведев¹, А. Мерлони⁵, Т. Мерник⁶, П. Мжельский³,

Е. Михайлов³, В. Молодцов³, З. Мюллер⁵, К. Нандра⁵, В. Назаров¹, М. Павлинский¹,

А. Погодин³, П. Предель⁵, Я. Робраде⁷, С. Сазонов¹, А. Ткаченко¹, М. Фрейберг⁵,

И. Хабибуллин^1,2, Г. Хазингер⁸, Е. Чуразов^1,2, А. Ширшаков³, Х. Шойерле⁶, Н. Эйсмонт¹

¹Институт космических исследований РАН, Москва, Россия

²Астрофизический институт Общества им. Макса Планка, Гархинг, Германия

³Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина, Химки, Россия

⁴Госкорпорация Роскосмос, Москва, Россия

⁵Институт внеземной физики Общества им. Макса Планка, Гархинг, Германия

⁶Германский центр авиации и космонавтики, Бонн, Германия

⁷Гамбургский университет, Гамбург, Германия

⁸Европейское космическое агентство, Мадрид, Испания

(Перевод статьи R. Sunyaev, et al., Astronomy & Astrophysics, 2021, v. 656, A132,

воспроизведенный с разрешения © ESO)

Поступила в редакцию 05.09.2021 г.

После доработки 07.09.2021 г.; принята к публикации 07.09.2021 г.

Космическая обсерватория Спектр-РГ (СРГ), оснащенная рентгеновскими телескопами с оптикой

косого падения ART-XC им. М.Н. Павлинского и eROSITA, была запущена Роскосмосом к точке

Лагранжа L2 системы Солнце-Земля 13 июля 2019 г. Запуск был осуществлен с космодрома Байко-

нур ракетой-носителем “Протон-М” с разгонным блоком ДМ-03. Немецкий телескоп eROSITA был

установлен на обсерватории СРГ в соответствии с соглашением между Роскосмосом и Германским

космическим агентством DLR. В декабре 2019 г. СРГ приступила к выполнению своей основной

научной задачи — сканированию небесной сферы для получения рентгеновских карт всего неба в

нескольких диапазонах энергий (от 0.2 до 8 кэВ для eROSITA и от 4 до 30 кэВ для ART-XC).

В середине июня 2021 г. был завершен третий 6-месячный обзор всего неба. В течение четырех лет

планируется получить восемь независимых карт всего неба в каждом из энергетических диапазонов. В

сумме эти карты обеспечат высокую чувствительность, позволят открыть более трех миллионов ква-

заров и более ста тысяч массивных скоплений галактик и групп галактик. Наличие восьми карт неба

даст возможность осуществить мониторинг долговременной переменности (каждые шесть месяцев)

огромного числа внегалактических и галактических источников рентгеновского излучения, включая

сотни тысяч звезд с горячими коронами. Кроме того, вращение спутника с периодом 4 ч вокруг оси,

направленной на Солнце, позволяет отслеживать более быструю переменность ярких рентгеновских

источников в течение одного дня каждые полгода. Выбранная стратегия сканирования неба приводит

к наличию глубоких областей обзора вблизи обоих полюсов эклиптики. В статье представлены

рентгеновские карты, полученные телескопами на борту СРГ во время первого обзора всего неба,

а также результаты глубоких наблюдений, выполненных во время перелета к точке L2 в рамках

программы проверки работоспособности и характеристик обсерватории, касающихся построения

изображений, спектроскопии и тайминга источников рентгеновского излучения. Предполагается, что

в декабре 2023 г. обсерватория приступит к наблюдениям наиболее интересных источников в режиме

301

302

СЮНЯЕВ и др.

трехосной ориентации и глубокого сканирования выбранных площадок на небе площадью до

150 кв. град. В таком режиме СРГ будет функционировать по меньшей мере два года. Эти режимы

наблюдений были опробованы на этапе проверки научных параметров обсерватории. Каждый день

данные обсерватории СРГ принимаются крупнейшими антеннами Российской сети дальнего космоса,

расположенными в Медвежьих Озерах и близ Уссурийска.

Ключевые слова: рентгеновская астрономия, телескоп с зеркалами косого падения, высокочувстви-

тельный полупроводниковый рентгеновский детектор, обзор всего неба, сканирующие наблюдения.

DOI: 10.31857/S0320010822050023

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

302

2. Орбита и режимы работы обсерватории СРГ

306

3. Чувствительность телескопов обсерватории СРГ

313

4. Научные цели и первые результаты обсерватории СРГ

314

5. Космический аппарат СРГ

332

6. Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского

338

7. Телескоп eROSITA

344

8. История проекта СРГ в России

348

9. Заключение

353

1. ВВЕДЕНИЕ

ского, разработанного в России (Павлинский и др.,

2021). Обсерватория создана в соответствии с ме-

Космическая

обсерватория

Спектр-РГ

морандумом, подписанным в 2008 г. между Россий-

(“Спектр-Рентген-Гамма” или СРГ) была запу-

ским космическим агентством (ныне Роскосмос) и

щена на гало-орбиту в окрестности точки Лагран-

Германским аэрокосмическим агентством (DLR).

жа L2 системы Солнце-Земля 13 июля 2019 г.

Телескоп eROSITA регистрирует рентгеновское

Запуск был осуществлен с космодрома Байконур

излучение в диапазоне энергий от 200 эВ до 8 кэВ, а

ракетой-носителем “Протон-М” с разгонным бло-

телескоп ART-XC работает в диапазоне 4-30 кэВ.

ком ДМ-03 (рис. 1). Базовый модуль служебных

систем

“Навигатор” (общей массой

2712

кг),

Базовый модуль служебных систем “Навига-

разработанный АО “НПО Лавочкина” (НПОЛ,

тор” разрабатывался как универсальная косми-

г. Химки) несет комплекс научной аппаратуры

ческая платформа среднего класса для научных

(общей массой

1170

кг), который состоит из

и метеорологических спутников, запускаемых на

двух рентгеновских телескопов с оптикой косого

различные орбиты. С января 2011 г. платформа

падения (рис. 2 и 3): eROSITA (extended Roentgen

Survey with an Imaging Telescope Array, Предель и

“Навигатор” используется в трех метеорологиче-

др., 2021), разработанного в Институте внеземной

ских спутниках “Электро-Л” и в научном спутни-

физики Общества им. Макса Планка (MPE,

ке “Спектр-Р” (“Радиоастрон”, Кардашев и др.,

Германия), и ART-XC (Astronomical Roentgen

2013), который был запущен в 2011 г. и работал до

Telescope— X-ray Concentrator) им. М.Н. Павлин-

2018 г.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

305

научных данных и телеметрии, а также передача

в рентгеновских лучах с целью построения рентге-

команд управления КА осуществляется центрами

новских карт всего неба в нескольких энергетиче-

дальней космической связи в Медвежьих Озерах

ских диапазонах и создания подробного каталога

недалеко от Москвы (антенна диаметром 64 м)

компактных и диффузных галактических и внега-

и под Уссурийском на Дальнем Востоке России

лактических источников рентгеновского излучения.

(антенна диаметром 70 м, рис. 4).

За несколько лет до запуска было решено,

Ежедневная передача команд на борт КА и

что после прибытия спутника на рабочую орбиту

сброс научных данных занимает около одного ча-

вблизи L2 первые четыре года миссии СРГ будут

са для ART-XC и от 2.5 до 4 ч для eROSITA

(включая проверку работоспособности детекторов

посвящены обзору всего неба посредством восьми

и подсистем телескопа). Передача команд на КА и

последовательных сканирований всего неба. Та-

телескопы осуществляется с помощью упомянутых

кая стратегия позволяет следить за переменно-

стью многочисленных рентгеновских источников:

выше больших антенн и антенн диаметром 12 м на

с помощью телескопов обсерватории можно для

Байконуре и в Медвежьих Озерах.

каждого достаточно яркого источника построить

Орбита СРГ позволяет проводить круглосуточ-

кривую блеска, состоящую из восьми измерений

ные наблюдения с небольшими перерывами для

с интервалом в полгода. При этом общее число

загрузки и исполнения команд управления КА и

таких ярких источников может достигать многих

телескопами. Платформа “Навигатор” и оба теле-

десятков тысяч на энергиях между 300 эВ и 2 кэВ и

скопа имеют встроенную массовую память, позво-

нескольких сотен на энергиях выше 4 кэВ. Среди

ляющую хранить данные, накопленные в течение

наиболее интересных рентгеновских транзиентов,

суток (фактически, в течение нескольких суток),

которые сможет обнаружить в большом количестве

и передавать их на приемные станции во время

(впервые) обсерватория СРГ, — приливные разру-

ежедневных сеансов связи. В процессе сброса

шения звезд сверхмассивными черными дырами и

данных телескопы могут (в большинстве случаев)

черными дырами промежуточной массы (Хабибул-

продолжать наблюдения и накопление данных. Во

время 100-дневного полета СРГ к точке L2 были

лин и др., 2014; Малаяли и др., 2019; Йонкер и др.,

проведены настройки телескопов, калибровки де-

2020).

текторов и тщательная проверка подсистем КА и

обоих телескопов.

Кроме того, телескопы обсерватории СРГ могут

отслеживать “быструю” переменность рентгенов-

Каждый телескоп имеет по семь независимых

зеркальных систем и семь независимых позицион-

ских источников во время обзора всего неба, по-

скольку каждая из вышеупомянутых восьми точек

но чувствительных детекторов в фокальных плос-

костях так, что зеркала из частей параболоидов

на долгосрочных кривых блеска на самом деле бу-

и гиперболоидов (рис. 40) фокусируют рентге-

дет состоять из шести измерений, разделенных че-

новское излучение на позиционно чувствительные

тырьмя часами. Эта возможность должна быть по-

детекторы. Шесть таких систем образуют шести-

лезна для наблюдения за послесвечениями гамма-

угольник, окружающий аналогичную центральную

всплесков (Хабибуллин и др., 2012; Гирланда и

зеркальную систему и детектор. Для фокусировки

др., 2015; Ашензи и др., 2020), даже если гамма-

рентгеновских лучей оба телескопа используют оп-

всплеск направлен в сторону от Солнца или закрыт

тику косого падения (Волтер, 1952a,б).

Землей для околоземных космических аппаратов

(в частности, обсерватории Ферми).

Во время перелета к точке L2 была проведена

обширная программа наблюдений известных то-

чечных и диффузных источников рентгеновского

Планируется, что после четырех лет непрерыв-

излучения с различными спектральными и вре-

ного сканирования неба и создания 8 независимых

менными характеристиками, чтобы определить на-

рентгеновских карт всего неба обсерватория СРГ

правление оптических осей 14 зеркальных систем

перейдет как минимум на два года в режим де-

телескопов (и проверить их соосность относи-

тальных наблюдений наиболее интересных рентге-

тельно осей спутника, оптических датчиков звезд-

новских источников в трехосной стабилизации. На

ной ориентации и самих телескопов eROSITA и

этом этапе также будет проводиться долгосрочное

ART-XC), для калибровки параметров изображе-

сканирование протяженных источников рентгенов-

ний и спектральных характеристик детекторов, а

ского излучения и отдельных областей неба площа-

также для определения временных характеристик

дью до 150 кв. град. В табл. 1 приведены основные

приборов.

параметры обсерватории СРГ и ее телескопов.

Основным режимом работы орбитальной об-

Дополнительные характеристики телескопов ART-

серватории СРГ является сканирование всего неба

XC и eROSITA приведены в разделах 6 и 7.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

306

СЮНЯЕВ и др.

Таблица 1. Основные параметры обсерватории СРГ и ее рентгеновских телескопов

Параметры

Обсерватория

Орбита

Гало-орбита вокруг точки L2 системы Солнце-Земля

Полная масса

2712 кг

Энергопотребление

1700 Вт

Телеметрия

512 кбит с-1

Точность наведения

4 угл. сек

Режимы наведения

а) обзор всего неба

б) сканирование (вплоть до 150 кв. град)

в) трехосная стабилизация

Планируемая продолжительность миссии

4 года — обзор всего неба, как минимум 2 года наблюдений

в режимах наведения и сканирования

Телескопы

eROSITA

ART-XC

Энергетический диапазон

0.2-8 кэВ

4-30 кэВ

Энергетическое разрешение

∼80 эВ на 1.5 кэВ

9% на 13.9 кэВ

Полное поле зрения

Ø = 62 угл. мин

Ø = 36 угл. мин

Угловое разрешение (во время обзора)

30 угл. сек — диаметр области

53 угл. сек — ширина

сбора половины энергии

на полувысоте

Угловой размер пиксела

9.6 угл. сек

45 угл. сек

Чувствительность (4-летнего обзора)

<мкрКраб

∼100 мкрКраб

Статья организована следующим образом: в

Во время обзора всего неба спутник вращается

разделе 2 описываются орбита и режимы работы

вокруг оси, близкой к направлению на Солнце, с

обсерватории СРГ; в разделе 3 демонстрируются

периодом 4 ч, при этом ось вращения смещается

особенности и возможности телескопов ART-ХС и

примерно на один градус в день вслед за движением

eROSITA и обсуждаются неоднородности рентге-

Солнца (рис. 6). В результате телескоп eROSITA

новской карты, полученной в течение первых двух

(с диаметром поля зрения 1 градус) наблюдает за

сканирований всего неба; в разделе 4 описаны на-

каждым точечным источником на небе 6 раз по 30-

учные цели и первые результаты миссии; в разделах

40 с в течение дня, но, как правило, только однажды

5-7 описаны основные свойства платформы Нави-

за 6 мес. Полное поле зрения ART-XC составляет

гатор и телескопов ART-ХС и eROSITA; в разделе

36 мин. дуги, поэтому каждый источник на небе

8 кратко описана история проекта СРГ в России

наблюдается, как правило, 4 раза по 20 с в течение

и задачи германского и российского консорциумов

дня раз в 6 мес. Переменность источников вблизи

ученых по обработке и научному анализу данных

полюсов эклиптики может отслеживаться гораз-

СРГ/eROSITA, поступающих из двух взаимодо-

до дольше. Обсерватория СРГ просматривает все

полняющих полушарий неба. В конце статьи при-

небо и получает новую карту неба каждые 6 мес

водятся выводы.

(рис. 7).

Звездные датчики используются для точного

2. ОРБИТА И РЕЖИМЫ РАБОТЫ

определения ориентации обсерватории СРГ. Оба

ОБСЕРВАТОРИИ СРГ

телескопа используют данные звездных датчиков

На рис. 5 показаны проекция орбиты СРГ на

для уточнения параметров наведения. На рис. 8

плоскость эклиптики и схема полета к точке L2

показаны положения основных звездных датчиков,

(Эйсмонт и др., 2020). Также указаны коррекции

установленных на обоих телескопах обсерватории,

орбиты, сделанные до и после выхода на гало-

а также положение радиоантенн на платформе На-

орбиту вокруг L2.

вигатор.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

307

Траектория КА Спектр-РГ

2-й обзор небесной сферы

Орбита Луны

Коррекции траектории перелета

750

и перехода на рабочую орбиту

Коррекция удержания

Крупные коррекции рабочей орбиты

К10

500

250

К1

на Солнце

Земля

L₂

К2

250

К3

500

К9

750

1000

500

1000

1500

x, тыс км

600

800

400

К1

400

TCM2

200

К1

К2

К10

200

К3

К10

400

К9

750

500

250

500

750

y, тыс км

200

К3

400

К9

800

1000

1200

1400

1600

x, 10³ км

Рис. 5. Три

проекции траектории КА СРГ, включая схему перелета к точке L2, на плоскость эклиптики (XY) и

плоскости, ортогональные ей. Пунктирная линия показывает орбиту Луны. Точками К1 и К2 обозначены основные

коррекции траектории орбиты (см. п. 5.4). Точка К3 обозначает маневр перехода на квазипериодическую орбиту вокруг

L2. Зелеными и синими точками показаны последующие коррекции орбиты. Любезно предоставлено ИПМ РАН им.

М.В. Келдыша.

2.1. Неоднородность покрытия неба

липтической широты θ как 1/ cos θ, т.е. экспозиция

во время обзора

минимальна на экваторе эклиптики и максимальна

на полюсах.

Принятая стратегия обзора СРГ приводит к

появлению на карте неба “глубоких полей” вокруг

Во время первых двух обзоров всего неба воз-

северного и южного полюсов эклиптики (рис. 7),

никла дополнительная неоднородность в экспози-

где пересекаются большие круги всех сканирова-

ции неба из-за вытянутости (в плоскости эклипти-

ний. В результате время экспозиции зависит от эк-

ки) гало-орбиты СРГ около точки L2. Расстояние

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

308

СЮНЯЕВ и др.

Солнце

Направление

наблюдения

Земля

SRG

Рис. 6. Вращение СРГ с периодом4 ч вокруг оси вокруг оси, направленнойна Солнце, позволят провести сканирование в

узкой полосе на небесной сфере. Плоскость обзора медленно движется вслед за Солнцем со скоростью примерно 1 град.

в день.

180

Плоскость Галактики

Северный полярный шпур

+90

210

+75

030

240

С3 эффект, Планк/ЕКА

Область звездообра+60вания

Лебедь X

000

270

330

300

+45

2 градуса

Скопление галактик,

z = 0.08

Квазар, z = 2.7

ИKИ, MПA

Рентгеновский диапазон

СРГ/eROSITA

Рис. 7. Начало обзора всего неба телескопом eROSITA. Можно увидеть начальные пробные сканы и темные полосы,

когда не было наблюдений. Отдельные сканы пересекаются на северном и южном полюсах эклиптики. На вставках

показано увеличенное изображение области 2^◦ × 2^◦ в “глубоком поле” вблизи северного полюса эклиптики, на котором

видны скопление галактик A 2255 и яркий квазар.

до Солнца значительно меняется в течение 6 мес

жайшем к Земле участке орбиты до 1.6 град/сутки

(см. рис. 5). Спутник движется впереди Земли, а

на самом дальнем ее участке (рис. 9). На рис. 10

затем отстает от Земли следующие 3 мес, что при-

показана фактическая карта экспозиции первого

водит к значительному изменению скорости дрейфа

обзора всего неба СРГ, основанная на данных

плоскости сканирования: от 0.7 град/сутки на бли-

ART-XC.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

309

БОКЗ-MФ

(звездный датчик)

SED-26

(звездный датчик)

eROSITA

ART-XC

МНА Z

(малонаправ-

ленная антенна)

МНА Z

(малонаправ-

ленная антенна)

СНА

(средненаправ-

ленная антенна)

Рис. 8. Космический аппарат СРГ. Расположение основных звездных датчиков, двух всенаправленных радиоантенн и

средненаправленной антенны для передачи научных данных.

На рис. 11 (верхняя панель) показана площадь

Для проведения глубоких обзоров протяженных

покрытия неба наблюдениями телескопа eROSITA

(до 150 кв. град) областей НПО Лавочкина и

в зависимости от экспозиции. После первых трех

ИКИ РАН предложили и реализовали новатор-

обзоров всего неба половина неба была осмотрена

ский метод сканирующих наблюдений, описанный

с экспозицией не менее 600 с, а области вокруг

в разделе 5 и проиллюстрированный на рис. 12.

полюсов эклиптики с суммарной площадью около

При построении изображений протяженных аст-

3 кв. град были покрыты с экспозицией, превы-

рофизических объектов этот подход обеспечивает

шающей 50 кс, так что в этих площадках уже

гораздо более равномерное покрытие наблюдае-

становится важным эффект путаницы источников.

мого поля по сравнению со стандартным методом,

На нижней панели рис. 11 показана соответству-

основанным на проведении серии наблюдений в

ющая чувствительность, достигнутая телескопом

трехосной стабилизации.

eROSITA в диапазоне энергий 0.3-2.2 кэВ после

первых трех обзоров всего неба.

2.3. Наблюдения в трехосной стабилизации

Платформа “Навигатор” позволяет также про-

2.2. Глубокое сканирование областей неба

водить наблюдения выбранных целей в трехосной

площадью до 150 кв. градусов

ориентации КА. Этот режим был успешно проте-

стирован во время летных калибровок в фазе про-

На заключительных этапах перелета к точке L2

были проведены длительные наблюдения большого

верки характеристик телескопов. Точность наведе-

числа точечных и протяженных галактических и

ния в трехосной стабилизации описана в разделе 5.

внегалактических источников для калибровки (Cal)

и проверки характеристик (PV) телескопов обсер-

2.4. Приборный фон в районе L2

ватории СРГ. Кроме того, были проведены скани-

рующие наблюдения (глубокие обзоры) ряда про-

Фон частиц, регистрируемый обоими приборами

тяженных внегалактических полей, области рент-

в районе точки L2, оказался удивительно ста-

геновского “хребта” Галактики и полей в направ-

бильным в течение первых 1.5 лет работы, когда

лении близлежащих молекулярных облаков (для

солнечная активность была невелика. Это следует

выявления диффузного рентгеновского излучения

из рис. 13, где показан темп счета eROSITA в

на пути между облаками и нами). Мишени для

диапазоне 7-9 кэВ. В этом диапазоне энергий

этапа PV были выбраны научной группой ART-

внутренний фон детектора преобладает над аст-

XC и научными рабочими группами немецкого и

рофизическим фоном. Горизонтальная пунктирная

российского консорциумов eROSITA (см. примеры

красная линия показывает типичный фон в спокой-

карт, полученных во время этих наблюдений, в

ном состоянии. Изредка наблюдающиеся всплески

пп. 4.1, 4.2).

отсчетов малой амплитуды, скорее всего, вызваны

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

310

СЮНЯЕВ и др.

Угловая скорость прецессии оси Z во время обзора небесной сферы

Обзор 1

Обзор 2

2.0

1.5

Средняя 1.02 /сут

Средняя 1.00 /сут

1.0

0.5

30 янв

01 02 апр

16 19 июня

05 06 авг

05 08 окт

23 26 ноя

Дек 19

Янв 20

Фев 20 Maрт 20 Aпр 20 Maй 20 Июнь 20 Июль 20 Aвг 20 Сен 20 Oкт 20 Ноя 20 Дек 20

Рис. 9. Скорость вращения оси Z космического аппарата СРГ в плоскости эклиптики во время первых двух обзоров

неба. Космический аппарат вращается вокруг оси Z с периодом 4 ч, таким образом выполняя обзор всего неба. Из-за

ограниченийна ориентациюкосмическогоаппарата угол между направлениемоси Z и направлениямина Солнцеи Землю

не должен превышать 13 и 24 градусов соответственно. Это условие определяет скорость, с которой ось Z должна

следовать как за Солнцем, так и за Землей в любой точке гало-орбиты вокруг L2. Изменение скорости оси Z приводит

к изменению экспозиции обзора; более высокая скорость приводит к снижению экспозиции, а более низкая позволяет

увеличить экспозицию соответствующих областей неба. Вертикальными полосами отмечены даты пробелов в обзоре

всего неба, связанные с коррекцией орбиты и калибровкой телескопов.

4-12 keV exposure

SRG/ART-XC

Dec 12 2016 - Jun 10 2020

2400

1200

600

240

120

Рис. 10. Карта экспозиции первого обзора всего неба (в галактических координатах) телескопа ART-XC. Время

экспозиции указано в секундах (см. цветовую шкалу, показанную справа). Белые пятна на карте соответствуют полюсам

эклиптики. Время экспозиции для телескопа eROSITA примерно в 3 раза больше, чем для ART-XC из-за большего поля

зрения (1.03^◦ и 36 угл. мин соответственно).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

311

10⁴

10³

10²

10¹

10⁰

10¹

10²

10³

10⁴

10⁵

Exporure, sec

10⁴

10³

10²

10¹⁵

10¹⁴

Sensitivity (3 sigma), erg/s/cm²

Рис. 11. Распределение экспозиции (верхняя панель) и чувствительности в диапазоне энергий 0.3-2.2 кэВ (нижняя

панель) телескопа eROSITA после первых трех обзоров всего неба. Сплошная кривая на верхней панели показывает

область неба с экспозицией, превышающей заданное значение. Сплошная кривая на нижней панели показывает область

неба в полушарии, анализируемом российским консорциумом, в которой чувствительность на уровне 3σ оказывается

лучше заданного значения.

низкоэнергичными заряженными частицами, попа-

кликами телескопов, для сравнения красные линии

дающими на ПЗС-матрицы через тонкий входной

показывают уровень внутреннего фона детекторов

фильтр.

(исключая флуоресцентные линии). В случае

Спектр фона детектора eROSITA описан в

eROSITA астрофизический фон преобладает ниже

(Предель и др., 2021). На рис. 14 показана упро-

∼2 кэВ, а чувствительность телескопа на более

щенная версия модели фона для обоих телескопов:

высоких энергиях в основном определяется фоном

синие линии показывают (слегка модифицирован-

ную) модель астрофизического фона неба (Грубер

детектора. Как следует из рис. 14, фон частиц в

и др., 1999; Ламб и др., 2002), свернутую с от- обоих приборах сопоставим.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

312

СЮНЯЕВ и др.

Рис. 12. Визуализация типичного движения по небу оси X в режиме сканирования.

0.5

SRG/eROSITA

7 9 keV count rate per one telescope

0.4

0.3

0.2

0.1

10⁶

10⁷

1.5

10⁷

2.5

10⁷

Time, s

Рис. 13. Скорость счета eROSITA (на один детектор) в диапазоне энергий 7-9 кэВ в течение первых десяти месяцев

обзора всего неба в интервалах длительностью по 6000 с. В этом энергетическом диапазоне фон детектора преобладает

над астрофизическими источниками. Горизонтальная пунктирная красная линия показывает типичный спокойный фон,

который, в основном, очень стабилен. Короткие всплески, амплитуда которых редко превышает 10-20%, вероятно,

связаны с заряженными частицами низких энергий, которые достигают ПЗС через тонкие входные фильтры.

2.5. Роль рассеянного света

параболическими оболочками, а затем гиперболи-

Оптика телескопа eROSITA (схема Wolter I)

ческими. Однако некоторые фотоны могут попасть

фокусирует фотоны, рассеянные два раза, сначала на детектор уже после одного рассеяния или после

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

313

SRG/eROSITA; per one telescope (FoV averaged)

SRG/ART-XC; per one telescope (FoV averaged)

10³

AGN + Galaxy (Lumb +)

10⁴

Det. background

10⁵

10⁶

10⁷

Simplified version (no fluorescent lines, etc.)

10⁸

Energy, keV

Рис. 14. Оценки астрофизическогои внутреннегофонов детекторов ART-XC (пунктирные линии) и eROSITA (сплошные

линии). Синими линиями показан ожидаемый фон неба на основе моделей Ламба и др. (2002) и Грубера и др. (1999),

свернутых с откликами телескопов, усредненными по полю зрения. Красные линии показывают уровень внутреннего фона

детектора (флуоресцентные линии не показаны). В случае eROSITA астрофизический фон доминирует на энергиях ниже

∼2 кэВ, а при более высоких энергиях внутренний фон детектора на порядок превышает фон неба.

двух рассеяний, включающих “неправильные” рас-

3. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТЕЛЕСКОПОВ

сеяния, например, при рассеянии на внешней по-

ОБСЕРВАТОРИИ СРГ

верхности оболочки. Такие фотоны в совокупности

называются “рассеянным светом”. Чтобы подавить

На рис. 16 сравниваются эффективные площади

поток рассеянного света на порядок, была при-

телескопов eROSITA и ART-XC в зависимости от

энергии зарегистрированных фотонов, при распо-

менена специальная бленда (Фридрих и др., 2014;

ложении рентгеновского источника по оси телеско-

Предель и др., 2021). Тем не менее при наблю-

пов. Графики эффективных площадей телескопов

дении чрезвычайно ярких источников, таких как

пересекаются на энергии около 5 кэВ. Телеско-

рентгеновская двойная Лебедь X-1, можно увидеть

пы прекрасно дополняют друг друга, детектируя

слабое и протяженное гало, вызванное рассеянным

рентгеновские фотоны в смежных энергетических

светом (рис. 15). Рассеянный свет играет более

диапазонах. Результаты первого обзора всего неба

заметную роль для телескопа ART-XC (подробнее

подтвердили предполетные оценки эффективной

см. п. 6.2 ниже и Павлинский и др., 2021).

площади телескопов обсерватории СРГ.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

314

СЮНЯЕВ и др.

R = 3 deg

Рис. 15. Изображение области вокруг чрезвычайно яркой галактической двойной системы с черной дырой Лебедь X-1,

полученное телескопом eROSITA в диапазоне энергий 0.4-4 кэВ. Изображение было перенасыщено в центре, чтобы

выделить очень слабые диффузные структуры. В частности, протяженное “гало”, видимое на расстоянии до ∼3 градусов

от источника, связано с рентгеновскими фотонами, которые отразились от зеркал только один раз (“рассеянный свет”).

Этот же эффект в значительной степени отвечает за ореол вокруг Sco X-1, который виден на карте всего неба.

Установленная поверх зеркал eROSITA специальная бленда сильно ослабляет рассеянный свет, так что он виден только

вокруг очень ярких объектов. Радиальные “лучи”, отчетливо видимые на изображении, обусловлены конструкцией опоры

зеркал.

На рис. 17 показана зависимость от энергии

занный с пиками, которые для гауссовского рас-

чувствительности телескопов eROSITA и ART-

пределения соответствовали бы отклонению в 5σ.

XC, достигнутой в ходе первого полугодового об-

Соответствующие кривые обозначены как “S1”. В

зора. Эти оценки сделаны для непрерывного непо-

обзоре экспозиция минимальна вблизи экватора

эклиптики, где она составляет 200 с для eROSITA

глощенного степенного спектра с фотонным индек-

и 60 с для ART-XC. Разница в экспозиции связана

сом 1.8 и интервала энергий шириной ΔE ∼ E. А

с разными телесными углами охвата телескопов (в

именно, спектр фона на орбите (как собственный

любой момент времени). Горизонтальные полосы

фон детектора, так и неразрешенное астрофизиче-

показывают широкополосную чувствительность в

ское излучение неба, см. подробности в Фрейберг

первом обзоре, которая была приближенно преоб-

и др. 2020) интегрируется по этому энергетическо-

разована в единицы плотности потока.

му интервалу для расчета ожидаемой поверхност-

ной яркости изображения. Используя это значе-

ние, можно предсказать ожидаемое распределение

4. НАУЧНЫЕ ЦЕЛИ И ПЕРВЫЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЕРВАТОРИИ СРГ

потоков (из-за пуассоновских флуктуаций числа

отсчетов) в заданном месте изображения, сверну-

Основной научной задачей обсерватории СРГ

того с функцией размытия точки телескопа. За-

является построение подробных рентгеновских

тем чувствительность оценивается как поток, свя-

карт неба и каталогов точечных и протяженных

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

315

SRG/eROSITA

10³

SRG/ART-XC

10²

10¹

0.1

Energy, keV

Рис. 16. Эффективная площадь на оси телескопов eROSITA (красный) и ART-XC (синий) обсерватории СРГ. Эти

кривые основаны на предполетных калибровках и моделях, которые в целом соответствуют результатам летных

калибровок.

источников рентгеновского излучения в диапазоне

Также представляет интерес исследование про-

энергий от 0.3 до 12 кэВ. Телескопы ART-XC

тяженных источников рентгеновского излучения,

таких как остатки сверхновых, ветровые пульсар-

и eROSITA были разработаны специально для

выполнения этих задач.

ные туманности (плерионы), горячий газ, заполня-

ющий большую часть межзвездного объема вблизи

Ожидается, что в течение восьми обзоров всего

плоскости Галактики, разреженный газ в гало Га-

неба, охватывающих период в 4 года, будет обна-

лактики и газовые “фонтаны” в близлежащих га-

ружено до 4-5 миллионов компактных источников

лактиках. Кроме того, имеется интерес к Местному

рентгеновского излучения: около трех миллионов

пузырю, кометам в Солнечной системе и к поис-

активных ядер галактик (АЯГ), около 100 тысяч

ку следов ударной волны на границе гелиосферы,

богатых скоплений галактик, до миллиона звезд с

где солнечный ветер останавливается межзвезд-

яркими коронами (в основном M-карликов) и де-

ным газом, окружающим Солнечную систему. Так-

сятки тысяч других галактических объектов, вклю-

же возможно продолжение исследования, начатого

чая остывающие нейтронные звезды и радиопуль-

спутником ROSAT (Сноуден и др., 1997), о про-

сары, аккрецирующие нейтронные звезды (в част-

исхождении мягкого рентгеновского фона Галак-

ности, рентгеновские пульсары и барстеры), чер-

тики, зависящего от распределения молекулярного

ные дыры и многочисленные белые карлики в двой-

и атомарного газа и пыли в Галактике, которые

ных звездных системах.

поглощают мягкое рентгеновское излучение.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

316

СЮНЯЕВ и др.

10¹¹

f = 1.6

S1:60 s

10¹²

600 s

10¹³

6 ks

S1:200 s

10¹⁴

2 ks

20 ks

10¹⁵

Energy, keV

Рис. 17. Оценки чувствительности телескопов eROSITA (красный) и ART-XC (синий) для непрерывного спектра в

интервале энергий ΔE ∼ E, в зависимости от энергии. Кривые показывают чувствительность в единицах плотности

потока энергии (т.е. эрг с-1 см-2 кэВ-1), рассчитанного для интервала энергий между E1 = E/f и E2 = E × f, где

f = 1.6. Верхние кривые, обозначенные “S1”, соответствуют чувствительности, достигнутой во время первого обзора

всего неба вблизи экватора эклиптики, где время экспозиции наименьшее. Разница в эффективном времени (200 с против

60 с для eROSITA и ART-XC соответственно) отражает разницу в полях зрения двух телескопов. Также показаны

кривые чувствительности для 10-кратно и 100-кратно увеличенных экспозиций. Горизонтальные полосы показывают

широкополосную (0.2-2.3 кэВ и 2.3-8 кэВ для eROSITA и 4-12 кэВ для ART-XC) чувствительность в первом обзоре,

приблизительнопреобразованнуюв единицы плотностипотока. Для сравнения показан спектр Крабовидной туманности,

масштабированный к потоку 1 мКраб и 1 мкКраб.

Как продемонстрировал весьма успешный кос-

галактического и внегалактического происхожде-

мический аппарат ROSAT (рентгеновский обзор

ния.

всего неба в 1990 г., Вогес и др., 1999), такие дан-

ные с нетерпением ожидаются и широко исполь-

4.1. Рентгеновские карты, полученные во время

зуются мировым астрономическим сообществом.

первого обзора и во время калибровок и проверок

Кроме того, благодаря наличию восьми обзоров

характеристик телескопов

всего неба, каждый продолжительностью 6 мес,

обсерватория СРГ может обнаружить огромное

На рис. 18 показано распределение по небу при-

количество переменных компактных источников мерно 600 источников, обнаруженных телескопом

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

317

Coma cluster

Sco X-1

150

120

240

Galactic Center

Crab

LMC

Рис. 18. Положение (в галактических координатах) источников рентгеновского излучения, обнаруженных телескопом

ART-XC обсерватории СРГ во время первого обзора всего неба (типичная экспозиция на точку составляет всего 60 с).

В диапазоне энергий 4-12 кэВ было обнаружено около 600 источников, из которых ∼60% являются галактическими

(черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики, коронально активные звезды, остатки сверхновых и т.д.) и ∼40% —

внегалактическими (АЯГ и несколько десятков массивных скоплений галактик), часть источников являются новыми.

Размер символа отражает яркость рентгеновского излучения источников.

ART-XC в энергетическом диапазоне 4-12 кэВ во

ART-XC варьируется от ∼4 × 10-12 эрг с-1 см-2

время первого обзора неба (12 декабря 2019 г.-

вблизи плоскости эклиптики до ∼8 × 10-13 эрг с-1

10 июня 2020 г.). Недавно обновленная версия

см-2 (4-12 кэВ) вблизи полюсов эклиптики. Ха-

этой карты, основанная на сумме первых двух

рактерная глубина обзора ART-XC уже сопоста-

обзоров неба (декабрь 2019 г.-декабрь 2020 г.)

вима с той, которая была достигнута в аналогичном

была представлена в (Павлинский и др., 2021б).

энергетическом диапазоне (4-10 кэВ) в недавнем

В общей сложности ART-XC обнаружил 867 ис-

обзоре всего неба рентгеновского монитора MAXI

точников (821 точечных и 46 протяженных). Среди

(Кавамуро и др. 2018), и лишь немного хуже чув-

750 источников известного или предполагаемо-

ствительности обзора перенаведений обсерватории

го происхождения в этом каталоге 56% являют-

XMM-Newton в диапазоне 2-12 кэВ (Сакстон и

ся внегалактическими (в основном АЯГ, а также

др., 2008). При этом обзор ART-XC значитель-

52 скопления галактик на малых красных смеще-

но лучше первого из этих обзоров с точки зре-

ниях), а остальные — галактическими (рентгенов-

ния углового разрешения, и обеспечивает полное

ские двойные, катаклизмические переменные (КП),

и регулярное покрытие неба в отличие от второго.

остатки вспышек сверхновых и т.д.). У 114 источ-

Чувствительность обзора ART-XC будет возрас-

ников ART-XC впервые обнаружил рентгеновское

тать в ходе миссии по мере увеличения экспо-

излучение. Хотя большинство из них (около 80),

зиции и, в том числе, из-за уменьшения потока

вероятно, являются ложными, учитывая выбран-

галактических космических лучей при приближе-

ный порог регистрации, ожидается, что среди них

нии к следующему солнечному максимуму. К концу

есть около 35 новых астрофизических объектов.

4-летнего обзора всего неба ART-XC может найти

В ходе продолжающейся программы оптических

до 5000 рентгеновских источников.

наблюдений этих источников уже удалось выявить

Как отмечалось выше, телескоп eROSITA

нескольких новых АЯГ и КП (Зазнобин и др.,

заметно уступает по чувствительности телеско-

2021a,б).

пу ART-XC на энергиях выше 5-6 кэВ, но в

Достигнутая чувствительность к точечным ис-

диапазоне между

кэВ eROSITA более

точникам после первого года обзора всего неба чувствителен. Как показано на рис. 19, во время

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

318

СЮНЯЕВ и др.

120

Mkn 501

4U 1700+24

3C 390.3

AM Her

Ophiuchus Cluster

Cyg X-1

Ser X-1

H1822-000

4U 1954+31

H 1907+097

GX 9+1

Galactic

Center

GRS 1915+105

MAXĲ1810-222

SS 433

Aql X-1

SS Cyg

4U 1850-087

4U 1957+115

Cyg X-2

NGC 6814

M 15

Mkn 509

FO Aqr

Рис. 19. Положения (в галактических координатах) источников рентгеновского излучения, обнаруженных телескопом

eROSITA обсерватории СРГ в диапазоне энергий 4-8 кэВ во время первых двух обзоров всего неба на половине неба,

где Российский консорциум отвечает за анализ данных (центр Галактики находится на правой стороне изображения). На

этом изображении показаны около 600 источников, некоторые из самых ярких помечены.

первых двух обзоров неба eROSITA обнаружил

eROSITA позволили обнаружить более миллиона

более 600 источников рентгеновского излучения

компактных источников и картографировать около

в одном полушарии в диапазоне энергий от 4 до

20 тысяч протяженных источников. Такое огромное

8 кэВ. Это сопоставимо с количеством источников,

количество источников не может быть отображено

обнаруженных ART-XC на всем небе во время

на одной карте, поэтому только самые яркие из них

одного обзора в диапазоне 4-12 кэВ.

показаны как точки. После сканирования неба все-

Телескоп eROSITA получил наилучшую карту

го лишь в течение шести месяцев eROSITA постро-

неба в истории рентгеновской астрономии в энер-

ил карту, примерно в 4 раза более чувствительную и

гетическом диапазоне 0.3-2.3 кэВ (рис. 20) уже

содержащую почти в 8 раз больше источников, чем

после первого обзора всего неба. Хорошее угловое

лучшая предыдущая карта всего неба, полученная

разрешение и высокая чувствительность телескопа

в 1990 г. спутником ROSAT. С помощью телескопа

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

2022

№5

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

321

eROSITA уже удалось примерно удвоить полное

продолжению исследований неба в разных спек-

число источников, обнаруженных всеми орбиталь-

тральных диапазонах, включая обзор СРГ в рент-

ными обсерваториями за 60 лет рентгеновской аст-

геновских лучах и наземные обзоры с помощью

рономии.

ACT и SPT в микроволновом диапазоне. Резуль-

На карте eROSITA видны впечатляющие ги-

таты этих обзоров будут представлять ценность

гантские пузыри горячего газа с температурой до

в первую очередь для космологических исследо-

10 млн К, выброшенные из плоскости Галактики, —

ваний. Кроме того, можно ожидать открытия ты-

сяч сильных гравитационных линз, связанных с

результат сотен тысяч взрывов сверхновых и/или

глубоким гравитационным потенциалом скоплений

вспышки активности сверхмассивной черной дыры

галактик.

в центре нашей Галактики (Предель и др., 2020).

Эти рентгеновские пузыри видны выше и ниже

Около двухсот тысяч довольно близких звезд

средней плоскости рентгеновского изображения и

с короной, намного более мощной, чем у Солнца,

охватывают хорошо известные пузыри обсервато-

также вносят заметный вклад в излучение областей

с относительно низкой температурой на карте неба

рии Ферми, связанные с гамма-излучением, ис-

пускаемым в результате взаимодействия космиче-

eROSITA (рис. 20). Интересно, что eROSITA об-

ских лучей с окружающим газом (Аккерманн и др.,

наружила рентгеновское излучение от 150 звезд с

2014).

известными экзопланетами. Это составляет около

10% от всех близлежащих звезд с известными пла-

Около трех четвертей объектов на карте

нетными системами (исключая более отдаленные

СРГ/eROSITA — это АЯГ, питаемые аккрецией

звезды с экзопланетами в области неба, исследо-

материи на сверхмассивные черные дыры, рас-

ванной спутником Кеплер).

положенные в их центрах. Они находятся далеко

Рисунок

демонстрирует резкое различие

за пределами Млечного Пути. Особый интерес

между изображениями неба (одно полушарие) в

представляет квазар CFHQS J142952+544717

энергетических диапазонах 0.3-0.7 кэВ и 0.7-

на z = 6.2 (что соответствует возрасту Вселенной

2.3 кэВ. В диапазоне 0.3-0.7 кэВ видно довольно

900 млн лет), который был впервые обнаружен

однородное и яркое диффузное излучение. Это

в рентгеновском диапазоне с помощью телескопа

может быть фоновое излучение огромного числа

eROSITA и оказался самым ярким в рентгене

источников мягкого рентгеновского излучения,

(∼3 × 10⁴⁶ эрг с-1 или ∼10¹³ болометрических

расположенных на космологических расстояниях,

светимостей Солнца) квазаром на z > 6 (Медведев

и/или излучение горячего (10⁵ < T_e < 10⁷ К) газа

и др., 2020, 2021). Во время фазы проверки харак-

в гало нашей Галактики; дополнительный значи-

теристик телескопов и в ходе сканирования всего

тельный вклад в яркость неба на этих энергиях

неба СРГ/eROSITA обнаружил ряд чрезвычайно

могут давать относительно близкие источники,

ярких квазаров на красных смещениях z > 5 и

такие как гипотетический Местный пузырь, со-

заметное число на z > 4 (Хорунжев и др., 2020;

зданный взрывами сверхновых в относительной

Додин и др., 2020; Бикмаев и др., 2020; Вольф

близости от Солнечной системы. Примечательно

и др., 2021). На рис. 21 показан спектр одного

также сильное поглощение мягкого рентгеновского

из таких квазаров, обнаруженного СРГ/eROSITA

излучения холодным атомным и молекулярным

на z = 5.5. Спектр был получен с помощью 6-м

газом и пылью в плоскости Галактики. Совсем иная

телескопа БТА на Северном Кавказе (Хорунжев

картина наблюдается в диапазоне энергий 0.7-

и др., 2021).

2.3 кэВ. Здесь на изображении преобладают сотни

Большинство из примерно 20 000 протяженных

тысяч внегалактических источников, а основной

объектов на карте eROSITA представляют собой

вклад как в число источников, так и в диффузный

скопления галактик, заполненные темной материей

фон вносят АЯГ. Поглощение холодным газом и

и горячим межгалактическим газом, который све-

пылью в плоскости Галактики сильно уменьшается

тится в рентгеновских лучах. Менее 50% этих скоп-

из-за быстро падающего с ростом энергии фотонов

лений были известны ранее по оптическим обзорам

сечения фотопоглощения. Также на обеих картах

или по регистрации эффекта Сюняева-Зельдовича

хорошо видны яркие галактические источники в

(Сюняев, Зельдович, 1980) в их направлении в об-

области активного звездообразования в созвездии

зорах космической обсерватории им. Макса План-

Лебедя.

ка (Планк консорциум, 2016), Атакамского космо-

логического телескопа (ACT, Хилтон и др., 2021)

4.2. Примеры результатов глубоких обзоров,

и Телескопа на Южном Полюсе (SPT, Блим и др.,

проведенных на этапе проверок

2015).

характеристик телескопов

В следующие годы можно ожидать серьезной

синергии и конкуренции между различными мето-

4.2.1. Центр Галактики. Во время фазы прове-

дами наблюдения скоплений галактик, благодаря

рок характеристик телескопов с помощью ART-XC

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

325

были проведены глубокие обзоры ряда протяжен-

Дыры Локмана видно несколько сотен активных

ных полей на небе, в частности большой (около

звезд Галактики.

40 кв. град) области в центре нашей Галактики. На

4.2.4. Скопление Волос Вероники. Одной

рис. 23 показан фрагмент изображения, получен-

из основных целей фазы проверок характеристик

ного в энергетическом диапазоне 4-12 кэВ, кото-

телескопов было исследование скопления Волос

рый демонстрирует высокое качество и богатство

Вероники (рис. 27). Наблюдения СРГ в режиме

данных.

сканирования особенно хорошо подходят для де-

Все летные характеристики ART-XC оказались

тального картирования этого массивного и близко-

близкими к ожидаемым (подробнее см. в п. 6.4).

го скопления далеко за пределами его вириального

В частности, функция размытия точки, усреднен-

радиуса. Полученные данные ART-XC позволя-

ная по полю зрения, оказалась лучше 1 угл. мин

ют измерить температуру горячего газа и оценить

вклад космических лучей в наблюдаемое рентге-

(диаметр сбора половины мощности) в режиме

новское излучение, в то время как изображения

обзора. Хорошее угловое разрешение телескопа

eROSITA предоставляют подробную информацию

видно из изображения (рис. 24) остатка сверхновой

о слиянии скопления Волос Вероники со своим

RX J1713.7-3946, который удалось четко разре-

менее массивным спутником — группой галактик

шить с помощью ART-XC.

NGC4839. На рис. 27 видна богатая подструктура,

4.2.2. Хребет Галактики. Рисунок 25 демон-

которая возникла в результате слияния, включая

стрирует большое разнообразие астрофизических

ударные волны и контактные разрывы, простира-

объектов нашей Галактики, которые можно наблю-

ющиеся на несколько Мпк. Данные обсерватории

дать с помощью обсерватории СРГ. Во время ска-

Планка (распределение яркости в микроволновом

нирования хребта Галактики (в поле в ∼20 градусах

диапазоне из-за эффекта Сюняева-Зельдовича)

от центра Галактики) телескоп eROSITA обнару-

дают дополнительную информацию о распределе-

жил звезды с активными коронами, испускающими

нии давления в пространстве между галактиками

рентгеновские лучи, области звездообразования и

(консорциум обсерватории Планка, 2013). Срав-

скопления молодых звезд, рентгеновские пульсары

нение данных с трех телескопов рисует подробную

(быстро вращающиеся замагниченные нейтронные

картину распределения горячего газа и темной ма-

звезды) и остатки сверхновых. В последнем случае

терии в скоплении и его окрестностях.

рентгеновские фотоны испускаются газом, сжатым

Важно отметить, что в поле скопления Волос

ударными волнами, когда материал взорвавшейся

Вероники телескоп eROSITA открыл многие де-

звезды сталкивается с окружающей межзвездной

сятки массивных скоплений галактик и тысячи ква-

материей. Как хорошо известно, горячий газ зани-

заров, расположенных на космологических рас-

мает 80-90% объема вблизи плоскости Галактики,

стояниях далеко позади скопления Волос Верони-

и только 10-20% объема заполнено плотными

ки. Это стало результатом проведенного глубокого

облаками холодного молекулярного и атомарного

сканирования поля размером 3^◦ × 3^◦.

водорода.

4.2.3. Дыра Локмана. Рисунок 26 демонстри-

рует богатство внегалактического рентгеновского

4.3. Каталог источников

неба, наблюдавшегося во время длительного ска-

Каталоги источников поддерживаются россий-

нирования (около 8 кс на пиксель) зоны Дыры

ским и германским консорциумами для соответ-

Локмана. В этой уникальной области поглощение

ствующих полушарий неба. Предварительный ва-

рентгеновских лучей межзвездной средой Галак-

риант распределения log N - log S компактных ис-

тики близко к минимальному на всем небе. Это

точников во внегалактической части российской

позволяет изучать удаленные квазары и скопле-

половины неба показан на рис. 28.

ния галактик с беспрецедентной детализацией. В

поле площадью около 20 кв. град eROSITA об-

наружил более 8500 точечных источников рентге-

4.4. Рентгеновская спектроскопия

новского излучения, т.е. примерно 400 источников

на квадратный градус. Это число соответствует

Во время фазы проверок характеристик те-

16 миллионам объектов при экстраполяции на все

лескопов с помощью ART-XC были проведены

небо. Подавляющее большинство этих источников

длительные наблюдения в режиме трехосной

являются АЯГ. Согласно фотометрическим оцен-

стабилизации за рядом ярких рентгеновских ис-

кам красного смещения, самый далекий из кваза-

точников, включая хорошо известный близкий

ров, обнаруженных телескопом eROSITA в Дыре

АЯГ в галактике Циркуль. На полученном спектре

Локмана, расположен на z ≈ 5. Было обнаружено

(рис. 29) видны сложный континуум в энерге-

около 200 скоплений и богатых групп галактик,

тическом диапазоне 4-20 кэВ и мощная линия

заполненных горячим газом. Кроме того, в поле

излучения Fe-Kα. Достигнуто энергетическое

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

326

СЮНЯЕВ и др.

5 deg; 8.4 Mpc

R200

SRG/eROSITA; 0.4-2 keV

(a)

SRG/ART-XC, 4-12 keV

Planck

R200

(б)

(в)

Рис. 27. (а) — Рентгеновское изображение скопления Волос Вероники (Чуразов и др., 2021) в диапазоне 0.4-2 кэВ,

полученное телескопом eROSITA в ходе программы CalPV. Размер изображения составляет около 6 градусов вдоль

каждой стороны, что соответствует 10 Мпк на расстоянии скопления. Использован логарифмический цветовой код,

который охватывает пять порядков величины. Основное скопление находится в процессе слияния с группой NGC

4839 (яркий сгусток справа внизу от скопления Волос Вероники). (б) — Изображение скопления Волос Вероники,

полученное телескопом ART-XC в энергетическом диапазоне 4-12 кэВ. (в) — Карта y-параметра скопления Волос

Вероники, полученная спутником Планк на основе данных в микроволновом спектральном диапазоне. Морфология этой

карты, которая отражает распределение давления горячего электронного газа, проявляющего себя вследствие эффекта

Сюняева-Зельдовича, поразительно похожа на изображение в рентгеновском диапазоне, полученное телескопом

eROSITA (рис. 27а).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

327

Траектория NGC4839 path

Вторичная ударная волна

Ударная волна

Контактный разрыв

Мост

(г)

Рис. 27. (г) — Сглаженное рентгеновское изображение поля скопления Волос Вероники. Схематически обозначены

некоторые особенности, предположительно связанные со слиянием с группой NGC 4839. Синей пунктирной линией

показана предполагаемая траектория группы, которая входит в скопление Волос Вероники с северо-восточного

направления и в настоящее время находится близко к апоцентру. Предполагаемые положения двух ударных волн,

вызванных группой NGC 4839, показаны красной и фиолетовой кривыми. Ударная волна ближе к центру вызвана

вытесненным газом, который возвращается к гидростатическому равновесию. Это самая заметная особенность видна на

изображении как граница поверхностной яркости. Зеленой линией показан слабый рентгеновский “мост”, соединяющий

NGC 4839 и основное скопление, — возможный след прохождения группы через скопление Волос Вероники. Желтая

линия показывает контактный разрыв — границу раздела между областями холодного и горячего газа с одинаковым

давлением. Это аэродинамика с характерным временем в 1 млрд лет. Подробнее см. Чуразов и др. (2021).

разрешение около 1.3 кэВ на энергии 6 кэВ, что

келя), возникающие в приближающемся (голубое

соответствует предполетным оценкам.

смещение) и удаляющемся (красное смещение)

Превосходные

возможности

телескопа

барионных многотемпературных джетах. Положе-

eROSITA по спектроскопии горячей астрофизиче-

ния линий полностью соответствуют ожиданиям,

ской плазмы (с температурой в миллионы градусов)

основанным на модели кинематической прецессии

в ярких рентгеновских источниках во время обзора

со скоростью струй, равной четверти скорости

всего неба ясно проявились в спектре остатка

света.

сверхновой Петли Лебедя (рис. 30), который был

получен на основе короткой экспозиции 200 с.

4.5. Рентгеновский тайминг

Отчетливо видны линии рентгеновского излучения

Телескоп ART-XC обладает превосходным вре-

ряда ионов разных химических элементов.

менным разрешением в 23 мкс, которое определя-

Спектроскопические возможности телескопа

ется разрешением временных меток, устанавливае-

eROSITA в диапазоне 3-9 кэВ проиллюстрирова-

мых считывающей электроникой на зарегистриро-

ны на рис. 31, где показан спектр галактического

ванные события. Это позволяет в режиме наведе-

микроквазара SS

433, полученный на этапе

ния детально изучать поведение миллисекундных

проверки научных характеристик СРГ/eROSITA.

пульсаров. Временные характеристики телескопа

Четко разрешены линии излучения сильно иони-

были проверены при наблюдении пульсара в Кра-

зованных атомов (кремния, серы, железа и ни-

бовидной туманности. На рис. 32 показана кривая

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

328

СЮНЯЕВ и др.

10³

AGN

Source counts

GAlA stars

10²

10¹

10⁰

10¹

10²

10³

10⁴

10¹⁵

10¹⁴

10¹³

10¹²

10¹¹

10¹⁰

Flux F_x

Рис. 28. Предварительное распределение log N - log S компактных источников во внегалактической части полусферы,

в которой российский консорциум ученых отвечает за анализ и интерпретацию данных. Распределение источников,

у которых есть оптические партнеры — звезды из каталога Gaia, показано синей гистограммой (“GAIA stars”), а

распределение остальных — красной гистограммой (“AGN”, т.е. АЯГ). Распределения получены на основе неполных

данных первых двух обзоров неба и не используют весь потенциал данных за первый год. Коррекция на неполноту

в области малых потоков не делалась. Коэффициент A по оси y включает в себя приближения и неточности

предварительного анализа. Он достаточно близок к единице и может слабо зависеть от потока, причем по-разному для

звезд Gаia и АЯГ.

блеска этого пульсара в нескольких энергетиче-

позволяет систематически изучать переменность

ских диапазонах, измеренная с помощью ART-XC

на миллисекундных масштабах, стабильность фона

и свернутая с радио эфемеридами обсерватории

и характеристик телескопа дает отличную возмож-

Джодрелл-Бэнк. Пульсации с периодом около 33

ность для наблюдения за объектами на больших

мс четко регистрируются вплоть до 30 кэВ, а

временных масштабах в трех важных интервалах:

энергетическая зависимость морфологии импульса

0.05-40 с (для источников, пересекающих поле

соответствует ожидаемой.

зрения в течение одного сканирования), от 4 ч до

Номинальное время интегрирования ПЗС-

1 дня (в течение шести сканирований одного и того

матриц телескопа eROSITA составляет 50 мс. Это

же объекта за день) и от 6 мес до 4 лет (в течение

время определяется требованием избегать раз-

всего обзора неба, проводимого обсерваторией

мазывания рентгеновских изображений во время

СРГ). Кроме того, переменность источников,

обзора всего неба. При номинальной скорости

расположенных вблизи пересечений отдельных

вращения (360 градусов за 4 ч) источники в поле

сканирований около полюсов эклиптики, можно

зрения телескопа смещаются на 3.5 угл. сек за

50 мс, что в 3 раза меньше размера пикселя ПЗС-

отслеживать почти непрерывно на масштабах

матрицы. Хотя такое время интегрирования не

более 4 ч.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

329

0.5

Energy, keV

Рис. 29. Рентгеновский спектр галактики Циркуль, измеренный с помощью телескопа ART-XC. Линия Fe-Ka

выделяется на фоне сложного континуума. Экспозиция составила около 50 кс, единицы измерения потока произвольны.

4.6. Галактические транзиенты по данным ART-XC

ART-XC также делает его менее зависимым от

внутреннего поглощения в источнике или поглоще-

При ежедневном сканировании (экспозиция

ния в Галактике и позволяет обнаруживать сильно

около 60 с на источник) телескоп ART-XC дости-

поглощенные источники, которые могут быть

гает чувствительности (5σ) ∼8 × 10-12 эрг см-2 пропущены мягкими рентгеновскими инструмен-

с-1 в диапазоне энергий 4-12 кэВ (∼0.6 мКраб).

тами. Например, транзиенты, зарегистрированные

Ежедневно исследуя около 1% неба, ART-XC

ART-XC, часто оказываются малозаметными в

обеспечивает быстрое оповещение о новых источ-

данных eROSITA. Программы наблюдений по

никах рентгеновского излучениях (см., например,

отождествлению таких транзиентов уже позво-

Мереминский и др., 2020б,в; Швоппе и др., 2020)

лили установить природу нескольких источников

или новых вспышках известных или плохо изу-

ART-XC, таких как новый микроквазар SRGA

ченных источников (см., например, Мереминский

J043520.9+552226/at2019wey (Яо и др. 2021а,б;

и др.,

2020a,г). Такие события, как правило,

Мереминский и др. 2021), новоподобная катаклиз-

обнаруживаются также телескопом eROSITA, что

мическая переменная SRGt J062340.2-265715

позволяет уточнить положение источника на небе

(Швоппе и др., 2021), несколько новых Be-систем

и получить подробную спектральную информацию

(Дорошенко и др., 2021; Лутовинов и др., 2021) и

на энергиях ниже

∼2-8 кэВ для проведения

ряд других.

широкополосного спектрального анализа.

Телескоп ART-XC предоставляет уникаль-

ную возможность изучения популяции слабых

4.7. Внегалактические транзиенты

транзиентов, которые иначе могли бы остаться

и звездные вспышки

незамеченными из-за того, что являются слиш-

Стратегия повторяющихся обзоров неба, когда

ком слабыми для телескопов с широким уг-

любое положение на небе наблюдается каждые

лом обзора и мониторов всего неба (таких как

6 мес, оказалась эффективной для изучения дол-

INTEGRAL/IBIS, Swift/BAT и MAXI). Относи-

госрочной переменности источников и обнаруже-

тельно жесткий рентгеновский диапазон телескопа

ния галактических и внегалактических транзиентов

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

331

10²

0.088

0.168

10³

Photon energy, keV

Рис. 31. Спектр галактического микроквазара SS 433, полученный на этапе проверки характеристик СРГ/eROSITA.

Данные хорошо согласуются с моделью барионных высокотемпературных джетов (Хабибулин и др., 2016): вклады

приближающегося (с синим смещением) и удаляющегося (с красным смещением) джетов показаны синим и красным

соответственно. Отмечены положения линий водородо- и гелиеподобных кремния, серы, железа и никеля.

ны со звездами Gaia, а другая половина предполо-

консорциум выявляет относительно яркие канди-

жительно имеет внегалактическое происхождение.

даты в СПР примерно раз в неделю (Хабибуллин

Требование по меньшей мере 10-кратного увели-

и др., 2020а,б; Гильфанов и др., 2020, 2021). Для

чения потока соответствует эффективному порогу

них проводится оптическая спектроскопия на ряде

обнаружения транзиентов ∼2 × 10-13 эрг см-2 с-1.

телескопов в России (6-метровый телескоп БТА

на Кавказе, 1.5-м Российско-турецкий телескоп

Поскольку каждое сканирование проходит че-

РTT-150 в Турции, 1.6-м телескоп AЗT-33ИК Са-

рез полюса эклиптики, источники в этих областях

янской обсерватории, 2.5-м телескоп Кавказской

сканируются каждые 4 ч. Для этих источников уже

накоплены кривые блеска, охватывающие более

горной обсерватории Астрономического института

16 мес, что открывает уникальные перспективы

им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова).

для детального исследования переменности звезд

Активное сотрудничество с Установкой по поиску

и АЯГ на масштабах от нескольких часов до

транзиентов им. Цвикки (ZTF) позволяет опера-

нескольких лет. Предполагается, что сканирование

тивно классифицировать обнаруженные транзи-

неба будет продолжаться в том же режиме по

енты и проводить их оптические наблюдения на

меньшей мере до конца третьего обзора неба.

телескопах Паломарской обсерватории и обсерва-

Ведется активный поиск событий приливного

тории Кека. В период с 10 июня по 14 декабря

разрушения звезд (СПР) среди внегалактических

2020 г., охватываемый вторым обзором всего неба

транзиентов eROSITA на основе оптических и

СРГ/eROSITA, были обнаружены и оптически

инфракрасных свойств их источников и формы

подтверждены в полушарии 0 < l < 180^◦ 16 СПР

их рентгеновских спектров (рис. 33). Российский

(Сазонов и др., 2021). Первые СПР были зареги-

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

332

СЮНЯЕВ и др.

ART-XC

Crab pulsar

0.5

1.0

1.5

2.0

4.0

5.0 keV

5.0

6.0 keV

6.0

7.0 keV

7.0

8.0 keV

8.0

10.0 keV

10.0

12.0 keV

12.0

15.0 keV

15.0

20.0 keV

20.0

30.0 keV

1.5

4 30 keV

Bridge

1.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Phase

Рис. 32. Фазовые профили импульса пульсара в Крабовидной туманности, восстановленные в нескольких энергетиче-

ских диапазонах. Время экспозиции ART-XC составило около 45 кс.

стрированы с помощью телескопа eROSITA и на

5.1. Платформа “Навигатор” для СРГ

другой половине неба (Лю и др., 2021).

Благодаря стратегии сканирования СРГ есть

Космический аппарат (рис. 2, 3, 8) основан на

возможность обнаруживать более быстрые тран-

служебной платформе “Навигатор”, которая была

зиенты, которые меняют яркость на масштабе

разработана НПО Лавочкина для применения в

∼1 день, в частности, рентгеновские послесвечения

составе космических аппаратов метеорологическо-

гамма-всплесков, причем даже без регистрации

го и научного назначения. Ко времени принятия

в гамма-диапазоне (Хабибуллин и др.,

2012).

решения по проекту СРГ уже были изготовлены и

Ведется регулярный поиск таких событий (см.,

прошли тестирование летные варианты платформы

например, Вилмс и др., 2020).

“Навигатор” в составе спутников “Радиоастрон” и

“Электро-Л” № 1 (рис. 34). В 2011 г. начались лет-

5. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ CРГ

ные испытания платформы. Это дало возможность

Проектирование конструкции и систем косми-

накопить бесценный опыт ее эксплуатации, кото-

ческого аппарата СРГ продолжалось до 2008 г.,

рый был учтен при создании СРГ. Были проведены

когда была определена и принята окончательная

модификации, направленные на повышение надеж-

концепция проекта (см. ниже раздел 8 об истории

ности миссии в целом и достижение требуемых

проекта СРГ).

технических параметров космического аппарата.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

333

0.1

0.01

0.001

0.0001

0.2

0.5

2.0

3.0

5.0

Energy, keV

Рис. 33. Спектр события приливного разрушения звезды SRGe J213527.3-181634/ZTF20abgbdpr, полученный теле-

скопом eROSITA. Пунктирной линией показана наилучшая модель излучения многоцветного аккрецирующего диска с

температурой внутреннего диска ∼100 эВ (Гильфанов и др., 2020).

Принципиальным изменением платформы “Нави-

быть разрешены бортовыми системами самостоя-

гатор” была установка нового радиокомплекса X-

тельно.

диапазона, вызванная необходимостью поддержа-

Бортовой комплекс управления включает в се-

ния связи с космическим аппаратом на больших

бя следующие составляющие: бортовой компью-

расстояниях.

тер, блоки силовой автоматики, гироскопический

Платформа “Навигатор”-СРГ включает в се-

датчик угловой скорости, два солнечных датчи-

бя следующие компоненты: бортовой комплекс

ка СДП-1, два устройства солнечной ориентации

управления, бортовой радиокомплекс, солнечные

ПОС 347K, два звездных датчика SED26, четыре

панели с механизмом поворота, двигательная

комплекта маховиков “Агат-15M”.

установка, система терморегулирования, теле-

Главными исполнительными элементами систе-

метрическая система, антенно-фидерная система,

мы ориентации являются маховики, три из которых

кабельная сеть, конструкция, система электропи-

активны и один находится в холодном резерве.

тания, вспомогательные дополнительные узлы и

Набор из трех маховиков обеспечивает угловую

элементы.

скорость вплоть до 0.07 град/с. Для разгрузки

Бортовой комплекс управления выполняет сле-

маховиков (сброса накопленного момента) исполь-

дующие основные задачи: управление научной ап-

зуются 16 двигателей стабилизации (два комплекта

паратурой и служебными системами космического

по 8 двигателей — активный и резервный) с тягой

аппарата, управление движением космического ап-

0.5 Н каждый. Эти двигатели используются также

парата вокруг центра масс и самого центра масс,

на начальном участке полета для обеспечения ори-

управление ориентацией космического аппарата

ентации на Солнце и при нештатных ситуациях.

для выбора соответствующей всенаправленной ан-

тенны для связи с наземными станциями, контроль

Кроме двигателей стабилизации система вклю-

технического состояния и диагностика бортовых

чает в себя 8 двигателей с тягой по 5 Н каж-

систем с последующей передачей информации на

дый (4 активных и 4 в резерве), предназначенных

Землю через бортовой радиокомплекс, контроль

для коррекции траектории движения центра масс

нештатных ситуаций и выполнение автоматическо-

(орбиты аппарата). Все двигатели используют в

го перехода космического аппарата в дежурное

качестве рабочего тела гидразин, размещаемый в

состояние в нештатных случаях, когда они не могут

двух баках по 180 кг в каждом.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

334

СЮНЯЕВ и др.

Солнечная батарея

Привод солнечной

батареи

Двигатели-маховики системы

управления ориентацией

Топливный бак

Блоки электроники

служебных систем

Реактивные двигатели

Радиатор

коррекции орбиты

и стабилизации

Рис. 34. Платформа “Навигатор” (НПО Лавочкина, см. также http://www.russianspaceweb.com/navigator.html,А. Зак).

Бортовое электропитание для служебных си-

5.2. Режимы ориентации и управления

стем и научных приборов обеспечивается солнеч-

обсерваторией

ными батареями. Суммарная потребляемая мощ-

За исключением начальной фазы полета борто-

ность всех бортовых систем не превышает 1700 Вт,

вой комплекс управления функционирует в режиме

что меньше доступной мощности солнечных пане-

инерциальной системы ориентации, которая обес-

лей к концу срока их эксплуатации (1870 Вт). Си-

печивает трехосную стабилизацию и вращение кос-

стема электропитания включает в себя химическую

мического аппарата в запрограммированной ори-

батарею на 55 А ч, которая обеспечивает питание

ентации относительно инерциальной системы от-

для бортовых систем на начальной фазе полета

счета. Данные ориентации от звездных датчиков

после отделения космического аппарата от ракеты-

постоянно комплексируются с данными гироско-

носителя и в случае нештатных ситуаций.

пических датчиков, в результате чего определяется

кватернион ориентации.

В режиме инерциальной ориентации могут вы-

Тепловой режим космического аппарата под-

полняться следующие операции: переориентация

держивается осевыми и периферийными тепловы-

космического аппарата для наведения телескопов

ми трубами, а также электрическими нагревате-

(ось +X СРГ) на выбранную цель на небесной

лями, управляемыми бортовой системой обеспече-

сфере и трехосная стабилизация по отношению

ния теплового режима. Кроме того, оба телескопа

к инерциальной системе; вращение космического

имеют свои собственные системы терморегулиро-

аппарата с постоянной угловой скоростью (обычно

вания.

0.025 град/с) относительно оси +Z СРГ с постоян-

ным вращением оси вращения с небольшой угловой

Телескопы eROSITA и ART-XC расположены

скоростью (∼1 град/сут) для обеспечения плавного

на геометрически устойчивом основании, смонти-

обзора всего неба; трехосная стабилизация во вре-

рованном на общей платформе на модуле кос-

мя сообщения аппарату импульсов скорости для

мического аппарата. Часть электронных блоков

коррекции траектории.

ART-XC и гироскопический измеритель величины

Несколько последовательных поворотов кос-

угловой скорости бортового комплекса управления

мического аппарата могут быть объединены в се-

размещены на термостабилизированной платфор-

рию сканирования областей на небесной сфере

ме.

по запланированным маршрутам. В этом режиме

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

335

Амплитуда сканирования: до 12.5

Окончание пути

Сканирующий поворот Вспомогательный поворот

Начало пути

Вращение вокруг оси Z СРГ

Рис. 35. Типичный маршрут оси X в режиме сканирования.

бортовой комплекс управления наводит ось X СРГ

Номинальная скорость передачи научных дан-

в требуемую начальную точку поля сканирования

ных составляет 512 кбит/с, но она также может

(относительно инерциальной системы отсчета) и

выполняться со скоростью 64, 128 и 256 кбит/с.

выполняет программу относительных поворотов

Загрузка телекоманд с наземных станций осу-

вокруг осей Y и Z космического аппарата. В те-

ществляется со скоростью 500 бит/с (обычно) или

чение этих поворотов работающие согласованно

125 бит/с (в чрезвычайных ситуациях). Радиоком-

звездные датчики и гироскопические устройства

плекс принимает телекоманды через всенаправ-

(датчики угловых скоростей) обеспечивают непре-

ленную антенну и передает данные через среднена-

рывное точное следование по заданному марш-

правленную антенну с шириной угла ±24^◦.

руту относительно инерциальной системы. Раз-

Бортовая телеметрическая система собирает

меры поля сканирования могут достигать 12.5^◦ ×

данные служебных телеметрических датчиков и

× 12.5^◦. Типичная процедура сканирования состоит

цифровые данные из бортового комплекса управ-

из нескольких S-образных последовательностей

ления и записывает их во внутреннее запомина-

поворотов (рис. 35) с основными поворотами во-

ющее устройство. Во время сеанса связи можно

круг оси Z и меньшими вспомогательными поворо-

сбросить сохраненные данные или запустить

тами (шагами) вокруг оси Y . Шаг вращения может

режим передачи телеметрии в реальном времени.

быть произвольно малым и обычно выбирается

в пределах от 4 до 12 угл. мин. Максимальная

5.4. Запуск и выведение на рабочую орбиту

угловая скорость сканирующих поворотов может

достигать 0.04 град/с. В течение полета подтвер-

Обсерватория СРГ работает на квазипериоди-

ждено, что ошибка управления ориентацией со-

ческой орбите около точки либрации L2 систе-

ставляет менее 10 угл. сек, а ошибка стабилизации

мы Солнце-Земля. Эта орбита имеет много яв-

ных преимуществ для выполнения миссии, которые

угловой скорости не превышает 0.72 угл. сек/с.

связаны с удаленностью (1.5 млн км, что соот-

Рисунок 36 иллюстрирует основные ограниче-

ветствует времени прохождения света 5 с) точки

ния по наведению и сканированию наблюдений

L2 от Земли в направлении от Солнца: длитель-

обсерватории СРГ.

ные периоды видимости с наземных станций для

управления и приема научных данных, исключение

периодических попаданий космического аппарата в

радиационные пояса Земли.

5.3. Бортовой радиокомплекс и передача данных

Расположение российских наземных станций

приема телеметрической информации и выдачи ко-

Бортовой радиокомплекс, помимо приема ко-

манд в северном полушарии привело к необхо-

манд и выполнения траекторных измерений, также

димости выбора даты старта таким образом, что-

способен передавать в одном потоке научные дан-

бы обеспечить максимальную длительность ра-

ные и служебную телеметрию. Номинальная ско-

диовидимости космического аппарата. Кроме то-

рость передачи служебных телеметрических дан-

го, выбор оптимальной рабочей орбиты должен

ных составляет 16 кбит/с (передача телеметрии в

был обеспечить минимальную характеристическую

реальном времени) и 32 кбит/с (сброс записанной

скорость для удержания космического аппарата

телеметрии).

около точки L2. Принятое решение, опирающееся

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

336

СЮНЯЕВ и др.

[70 ; 165 ]

[ 13 ; +13 ]

угол между средненаправленной антенной (ось + Z СРГ)

и направлением от КА к наземной станции

> 12.5 угол между оптической осью звездного датчика SED-26

(ось + X СРГ) и направлением с КА на Луну

N_J2000

Рис. 36. Основные ограничения на ориентацию во время сканирования и точечных наблюдений.

на эти два критерия, привело к необходимости

Для обеспечения достижения космическим ап-

подготовки отдельных программ полета разгонного

паратом номинальной орбиты были запланированы

блока для каждой возможной даты старта.

три коррекции траектории на пути к точке L2: на

10-е, 20-е и 40-е сутки миссии; в качестве резерв-

В итоге, принимая во внимание располагаемое

ных дат были выбраны 15-е, 25-е и 45-е сутки.

время достижения готовности отдельных составля-

Для выполнения указанных маневров коррекции

ющих космического аппарата, были выбраны два

был предусмотрен запас характеристической ско-

возможных окна старта: 21-22 июня 2019 г. и

рости, равный 100 м/с. Первая коррекция была

12-13 июля 2019 г. Старт КА СРГ состоялся с

космодрома Байконур 13 июля 2019 г. в 15 ч 30 мин

выполнена в соответствии с программой. Вторая

57 с московского времени.

коррекция была перенесена на резервную дату с

тем, чтобы получить больший объем траекторных

Головной блок, включающий разгонный блок,

измерений после выполнения первой. К моменту

переходный отсек и космический аппарат, был

запланированной третьей коррекции расчеты пока-

выведен ракетой-носителем Протон-М на неза-

зали, что в ней нет необходимости, поэтому она не

мкнутую орбиту с высотой апогея около 200 км.

проводилась ни в один из запланированных дней

Далее первым включением двигательной установки

(см. табл. 2).

разгонного блока головной блок был выведен на

переходную орбиту с высотами перигея и апогея

Рабочая орбита СРГ удовлетворяет следующим

168 × 2013 км соответственно. Следующим вклю-

ограничениям: максимальное расстояние от косми-

чением головной блок был выведен на номиналь-

ческого аппарата до точки L2 в плоскости эклип-

ную орбиту в район около точки либрации L2 с

тики ∼920 000 км, выход из плоскости эклиптики

высотами перигея и апогея 500 × 1 450 000 км.

∼700 000 км и ∼550 000 к северному и южному

После этого космический аппарат был отделен

полюсам эклиптики соответственно.

от разгонного блока, который испульсом скорости

был переведен на орбиту, исключающую последую-

После выведения космического аппарата на

щее столкновение с аппаратом. Процесс выведения

на орбиту занял суммарно 2 ч, в течение которого

номинальную орбиту около точки L2 (примерно

головной блок находился в тени Земли 34 мин.

100-е сутки) коррекция орбиты выполнялась при-

Полет к точке L2 длился примерно 100 дней без

мерно каждые 50-е сутки в течение миссии (см.

заходов в тень Земли.

ниже п. 5.7).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

337

Таблица 2. График коррекции траектории СРГ на пути к области точки L2

Число включений

Суммарная харак-

Дата и время

Израсходованное

№

Сутки полета

двигательной

теристическая

(московское)

рабочее тело, кг

установки

скорость, м/с

22.07.2019

17:30:00.000

13.59

15.98

06.08.2019

17:30:00.000

3.49

4.09

5.5. Управление космическим аппаратом

работы конкретизируются в форме программы се-

анса управления, которая представляет собой по-

Планирование работы обсерватории осуществ-

следовательность команд для наземных станций,

ляется в рамках трех временных интервалов: дол-

служебных систем космического аппарата и систем

госрочного, среднесрочного и краткосрочного, с

телескопов. Для составления программы сеанса

повышением уровня детализации плана при пере-

связи НПОЛ собирает запросы на выдачу команд

ходе на следующую стадию. Долгосрочное плани-

от кураторов соответствующих систем. В частно-

рование определяется научными задачами, сфор-

сти, последовательность команд для обеспечения

мулированными учеными, участвующими в проек-

работы телескопов (с конкретными параметрами

те.

команд и временем/интервалами выдачи) генери-

На среднесрочном уровне работа космическо-

руется в ИКИ РАН на основе запросов научных

го аппарата и наземных станций планируются на

групп ART-XC и eROSITA.

следующий календарный месяц. Примерно за две

Команды для космического аппарата и науч-

недели до реализации программы НПО Лавочкина

ных приборов могут исполняться непосредственно

выполняет априорный расчет траектории движе-

в момент получения во время сеанса связи или

ния КА в течение планируемого месяца, назначает

сохраняются в памяти бортового комплекса управ-

предварительные интервалы сеансов управления и

ления для выполнения в указанное время (полетное

при необходимости — технологических работ с КА

задание). НПО Лавочкина выполняет моделиро-

(обычно они включают только коррекции траек-

вание составленной программы сеанса управле-

торий). НПО Лавочкина передает эти данные в

ния на информационно-логическом стенде бор-

Наземный Научный Комплекс (ННК) в ИКИ РАН,

тового комплекса управления, который позволяет

где месячный план дополняется научными работа-

выполнить более точную верификацию соблюдения

ми в соответствии с долгосрочным планом. Раз-

ограничений по работе с космического аппарата, а

работанный на этом этапе план полностью опре-

также выявить логические ошибки планирования и

деляет последовательность и параметры режимов

некорректные команды. Моделирование выполня-

ориентации космического аппарата. Он проходит

ется на интервале от начала планируемого сеанса

предварительную верификацию соблюдения огра-

управления до начала следующего. Эта технология

ничений по работе с космическим аппаратом и на-

обеспечивает сквозное моделирование в течение

земными станциями, как на стороне ИКИ РАН, так

всей миссии, повышая надежность управления.

и на стороне НПО Лавочкина, причем основной

При положительных результатах моделирова-

целью является проверка ограничений по ориен-

ния и согласии всех сторон с составленной про-

тации КА. В случае изменений в работе наземных

граммой сеанса в назначенное время выполняется

станций или состояния бортовых систем, ежеме-

его реализация с контролем исполнения команд по

сячный план может быть скорректирован даже во

телеметрической информации. При необходимости

время его реализации. В таких случаях повторная

в ходе сеанса составленная номинальная програм-

верификация и принятие решения обычно занима-

ма может быть скорректирована, в том числе, с

ют не более трех дней.

выдачей внеплановых команд группами ART-XC и

На краткосрочном уровне планируется конкрет-

eROSITA.

ная работа наземных станция и космического аппа-

Сеансы связи проводятся ежедневно. Каждый

рата в ходе предстоящего сеанса управления. Ос-

сеанс длится примерно 4-5 ч, что позволяет сбро-

новная задача краткосрочного планирования со-

сить всю записанную за сутки научную и служеб-

стоит в выполнении соответствующей части ме-

ную информацию, провести траекторные измере-

сячного плана с начала очередного сеанса управ-

ния по крайней мере двумя наземными станциями,

ления, по меньшей мере, до следующего сеанса

проверить состояние бортовых систем и научных

управления. Предусмотренные месячным планом

приборов и заложить на борт полетное задание на

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

338

СЮНЯЕВ и др.

последующий период вплоть до нескольких дней. В

Так как дата старта выбиралась исходя из мно-

ходе сеанса управления полный поток информации

гих критериев, каждую весну имеется разрыв

с КА в реальном времени через наземные станции

длительностью около месяца в радиовидимости

поступает в НПОЛ и передается в ИКИ РАН.

номинальной рабочей орбиты с наземных стан-

ций управления (см. рис. 37). С осени 2020 г.

применяется стратегия так называемых больших

5.6. Наземный комплекс управления

маневров с целью решить эту проблему. Этот

подход был предложен в соответствии с (Каналис,

Управление полетом КА СРГ обеспечивает-

Масдемонт, 2004). Он заключается в проведении

ся Наземным комплексом управления проекта

одного тестового маневра (3 м/с) и последующей

“Спектр-РГ”, включающем Сектор главного кон-

выдачи десяти больших маневров (6 м/с каждый)

структура НПО Лавочкина, ЦУП ЦНИИмаш,

(табл. 3). Как показали расчеты (см. рис. 38),

наземные станции, баллистические центры и сред-

это должно расширить интервалы видимости СРГ

ства связи. Центральным органом, ответственным

с Российской сети антенн дальней космической

за летные испытания и управление космическим

связи в течение весны каждого последующего года.

аппаратом, является НПОЛ, который обеспечи-

Тем самым значительно улучшаются условия для

вает средства для взаимодействия специалистов,

операций управления платформы “Навигатор” и

участвующих в летных испытаниях и реализации

научной программы.

телескопов, а также условия передачи на Землю

научных данных.

Радиосвязь с космическим аппаратом обеспе-

чивается с помощью радиотехнических наземных

комплексов, расположенных на Байконуре (антен-

6. ТЕЛЕСКОП ART-XC

на ТНА-57 диаметром 12 м), в Медвежьих Озерах

им. М.Н. ПАВЛИНСКОГО

(антенна ТНА-1500 диаметром 64 м) и Уссурийске

Рентгеновский телескоп ART-XC на борту кос-

(антенна П-2500 диаметром 70 м). В настоящее

мического аппарата CРГ представляет собой набор

время для получения научных данных использу-

рентгеновских зеркальных телескопов с зеркалами

ются только наземные комплексы в Медвежьих

косого падения. Он был разработан Институ-

Озерах и Уссурийске. Эти наземные радиотех-

том космических исследований и Всероссийским

нические комплексы были модернизированы для

научно-исследовательским институтом экспери-

участия в проекте СРГ и на данный момент полно-

ментальной физики (ВНИИЭФ). Центр космиче-

стью обеспечивают потребности миссии. В перио-

ских полетов имени Маршалла НАСА (MSFC)

ды сокращения длительности зон радиовидимости

изготовил летные образцы модулей рентгеновских

антеннами Российской сети дальнего космоса (ко-

зеркальных систем. ART-XC предназначен для

торые обычно происходят в апреле и мае) к приему

проведения обзора всего неба в диапазоне энергий

научных данных при необходимости привлекаются

4-12

кэВ и точечных наблюдений отдельных

станции Маларгуэ, Себрерос и Нью-Норсиа сети

астрофизических объектов в диапазоне энергий

ESTRACK, в соответствии с соглашением между

4-30 кэВ.

Роскосмосом и ЕКА.

Баллистическое обеспечение миссии обеспечи-

6.1. Конструкция

вается баллистическими центрами: Института при-

кладной математики им. М.В. Келдыша РАН и

ART-XC состоит из семи идентичных рентге-

Центрального научно-исследовательского инсти-

новских зеркальных систем (РЗС) в паре с узлом

тута машиностроения (ЦНИИмаш). Все элемен-

рентгеновского детектора (УРД, рис. 39). Каждая

ты наземного комплекса управления объединены

пара РЗС + УРД образует один телескоп. Все

в единую информационную систему посредством

телескопы ориентированы в одном и том же на-

широкополосной сети передачи данных, которая

правлении.

обеспечивает обмен данными между элементами

Основу конструкции ART-XC составляет кону-

наземного комплекса управления и научного на-

сообразная труба из углеродного волокна высотой

земного комплекса.

три метра. Блоки РЗС установлены на верхней

части этой трубы и фокусируют рентгеновские фо-

тоны на соответствующие УРД. Солнцезащитный

5.7. Большие коррекции орбиты СРГ

козырек защищает РЗС от прямых солнечных лу-

После выведения космического аппарата на

чей. Верхняя часть этой структуры покрыта слоем

номинальную орбиту в окрестности точки L2

меди для уменьшения попадания рассеянного рент-

(на 100-е сутки) коррекции удержания на этой

геновского излучения в детекторы. Также каждый

траектории выполнялись примерно каждые 50 су-

УРД оснащен коллиматором для уменьшения рас-

ток вплоть до сентября 2020 г. (см. табл.

2).

сеянного рентгеновского излучения. Коллиматор

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

339

5.08.2020

Коррекции поддержания

Медвежьи озера

Байконур

Уссурийск

500

1000

1500

2000

2500

Время с момента старта (13.07.2019), сут

Рис. 37. Интервалы ежесуточной радиовидимости СРГ с российских наземных станций управления (стратегия коррекций

поддержания).

5.08.2020

Большие коррекции

Медвежьи озера

Байконур

Уссурийск

500

1000

1500

2000

2500

Время с момента старта (13.07.2019), сут

Рис. 38. Интервалы ежесуточной радиовидимости СРГ с российских наземных станций управления (стратегия “больших”

коррекций).

включает в себя блок калибровочных источников

РЗС телескопа ART-XC были изготовлены и

рентгеновского излучения (⁵⁵Fe +²⁴¹Am) для ка-

откалиброваны в MSFC (Губарев и др., 2012,

либровки в полете. Тепловые трубы и радиатор

2014; Кривонос и др., 2017). Каждая РЗС содер-

используются для поддержания рабочей темпера-

жит 28 вложенных зеркальных оболочек Wolter-I

туры детектора на уровне около -22^◦С на всех

(рис. 40). Оболочки были изготовлены с использо-

детекторах. Звездный датчик установлен рядом с

ванием технологии репликации электроосажденно-

РЗС.

го никеля и покрыты слоем иридия с плотностью

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

340

СЮНЯЕВ и др.

Таблица 3. Программа коррекции траектории СРГ в окрестности точки L2

Число включений

Суммарная харак-

Дата и время

Израсходованное

№

Сутки полета

двигательной

теристическая

(московское)

рабочее тело, кг

установки

скорость, м/с

21.10.2019

19:00:00.000

100

0.21

0.25

10.12.2019

19:00:00.000

150

0.18

0.21

30.01.2020

19:00:00.000

201

0.27

0.32

01.04.2020

19:00:00.000

263

1.00

1.13

16.06.2020

21:00:00.000

339

0.95

1.07

05.08.2020

20:00:00.000

389

0.94

1.08

05.10.2020

19:00:00.000

450

3.01

3.38

23.11.2020

19:00:00.000

499

6.23

6.99

28.02.2021

17:00:00.000

588

6.24

6.94

Примечание. Оставшееся рабочее тело 319.63 кг.

90% и толщиной около 10 нм. Толщина оболочки

схемы VA64TA1, по одной микросхеме для каждой

незначительно изменяется в зависимости от ради-

стороны. Микросхемы были изготовлены фирмой

уса: наружные оболочки имеют толщину больше

Ideas (Норвегия). В ИКИ РАН было произведено

номинальной, чтобы сделать их более жесткими

и испытано более 30 УРД. Семь из них были

и, следовательно, улучшить угловое разрешение

установлены в летный образец телескопа ART-XC.

модуля. Верхние концы оболочек вклеены в под-

держивающую структуру — “паук”. Номинальное

6.2. Характеристики

фокусное расстояние РЗС составляет 2700 мм.

РЗС были расфокусированы на 7 мм во время

Поле зрения ART-XC составляет ∼36 угл. мин

установки в телескоп, чтобы обеспечить более

(∼0.3 кв. град.), в пределах которого зеркальные

равномерное угловое разрешение по всему полю

системы обеспечивают угловое разрешение лучше

зрения в режиме обзора.

1 угл. мин. Эффективная площадь (по оси) доста-

Детекторная система ART-XC состоит из се-

точно велика вплоть до энергий ∼30 кэВ. Кроме

ми УРД, двух блоков электроники и блока ком-

того, существуют фотоны, которые отражаются от

мутации для подключения последовательного ин-

зеркальной системы только один раз и могут попа-

терфейса. Позиционно-чувствительный рентгенов-

дать на детектор с углов вплоть до ∼50 угл. мин.

ский детектор для ART-XC был разработан в ИКИ

Рисунок 41 иллюстрирует влияние таких одиноч-

РАН (Левин и др., 2014, 2016). Чувствительный

ных отраженных фотонов на поле зрения ART-XC

элемент представляет собой двусторонний стрипо-

и их вклад в усредненную эффективную площадь

вый детектор (DSSD) на основе кристалла CdTe

по полю зрения. Для такого типа событий поле

с размерами 29.953 × 29.953 × 1.000 мм³. Высоко-

зрения ART-XC составляет ∼2 кв. град. Хотя

качественные кристаллы CdTe были изготовлены

истинное изображение не может быть получено

специально для ИКИ РАН компанией Acrorad Co.

в этом расширенном поле зрения, и одиночные

Ltd. (Япония). Разрешение по двум координатам

отраженные фотоны обычно вызывают увеличение

обеспечивается двумя взаимно перпендикулярны-

фона, их можно использовать для измерения по-

ми наборами из 48 стрипов на двух сторонах кри-

токов рентгеновского излучения ярких источников.

сталла. Для считывания сигнала с каждого детек-

Поэтому телескоп ART-XC можно использовать

тора используются специализированные микро-

также в качестве “концентратора”. В результате в

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

2022

№5

342

СЮНЯЕВ и др.

Дважды рассеянные фотоны

Однократно рассеянные фотоны

100.0

10.0

1.0

0.1

Смещение от оси, мин. дуги

Дважды рассеянные фотоны

Однократно рассеянные фотоны

100

Энергия, кэВ

Рис. 41. (а) — Эффективная площадь телескопа ART-XC для дважды отраженных фотонов (синий) и однократно

отраженных фотонов (красный) на энергии 8.1 кэВ в зависимости от углового расстояния до оси. (б) — Усредненная

по полю зрения эффективная площадь телескопа ART-XC для дважды (синий) и однократно (красный) отраженных

фотонов в диапазоне энергий 4-35 кэВ в зависимости от энергии. Эти оценки основаны на эффективной площади

смоделированной зеркальной системы и эффективности запасного детектора.

режиме обзора ART-XC может отслеживать яркие

время калибровок запасных УРД в рентгеновском

транзиенты не менее 28-32 ч (Павлинский и др.,

испытательном центре ИКИ РАН (Павлинский и

2019б).

др., 2018, 2019a,б) было определено, что их эф-

УРД могут регистрировать фотоны с энергией

фективность достигает 50% в диапазоне энергий

вплоть до ∼100 кэВ, со спектральным разрешени-

ем 9% на энергии 13.9 кэВ. Размер стрипа детекто-

4.47-4.76 кэВ и 90% в диапазоне энергий 9.43-

ра соответствует угловому размеру 45 угл. сек. Во

10.04 кэВ.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

343

Таблица 4. Параметры ART-XС

обзором всего неба, когда-либо проводившимся в

этих диапазонах. Обзор ART-XC дополняет обзор

всего неба, проводимый телескопом eROSITA в

Параметры

Значения

перекрывающемся энергетическом диапазоне 0.3-

8 кэВ (с максимальной чувствительностью ниже

Полная масса

350 кг

2 кэВ). Более жесткий энергетический диапазон

обзора ART-XC особенно ценен для изучения

населения сильно поглощенных астрофизических

Размеры

3.5 м ×

0.9 м

объектов.

Предварительные оценки показывают, что в те-

Потребляемая мощность

150 Вт

чение 4-летнего обзора всего неба ART-XC об-

наружит ∼5000 источников рентгеновского излу-

Число модулей

чения, в основном АЯГ, в том числе сильно по-

глощенных (с колонковой плотностью N_H > 10²³

Номинальная фокальная

2700 мм

атомов водорода на кв. см). Это позволит получить

длина

обширную базу данных для изучения населения

АЯГ на z ≤ 0.3.

Рабочий энергетический

4-30 кэВ

ART-XC также предоставит ценную инфор-

диапазон

мацию о температуре межгалактического газа в

богатых скоплениях галактик на малых красных

Поле зрения

0.3 кв. град

смещениях. Это поможет улучшить ограничения

на космологические параметры, полученные по ре-

зультатам обзора всего неба eROSITA.

Эффективная площадь

385 см² @ 8.1 кэВ

Обзор всего неба ART-XC может привести

для точечных наблюдений

к прорывным результатам в изучении различных

классов галактических источников рентгеновского

Охват

43.8 см² град² @ 8.1 кэВ

излучения, таких как рентгеновские двойные си-

стемы и КП. Может быть найдено до 1000 КП,

Угловое разрешение

53 угл. сек

по сравнению с ∼100, известными из предыдущих

(ширина на полувысоте)

рентгеновских обзоров.

в обзоре

Благодаря уникальному сочетанию широкого

энергетического охвата, хорошего углового разре-

Энергетическое

9% @ 13.9 кэВ

шения и широкого поля зрения, ART-XC может

разрешение

добиться значительных успехов в изучении остат-

ков вспышек сверхновых и рентгеновского хребта

Временное разрешение

23 мкс

Галактики.

Наконец, ART-XC хорошо подходит для обна-

ружения и мониторинга транзиентных и перемен-

На основе модели эффективной площади зер-

ных источников рентгеновского излучения, таких

кальной системы и наземных калибровок были

как рентгеновские и гамма-всплески, галактиче-

оценены эффективная площадь на оси, виньетиро-

ские рентгеновские транзиенты и АЯГ. Хотя веро-

вание и охват телескопа ART-XC. Эффективная

ятность обнаружить гамма-всплеск в поле зрения

площадь ART-XC на оси при энергии 8.1 кэВ

ART-XC невелика, яркие гамма-всплески могут

составляет 385 кв. см. Охват на энергии 8.1 кэВ

проникать через защитный материал телескопа и

составляет 43.8 см² град². В табл. 4 приведены

вызывать сигнал на детекторе. Для таких собы-

основные параметры ART-XC.

тий ART-XC может дать точную информацию о

времени всплеска, которую можно использовать

для определения положения источника всплеска на

6.3. Научные задачи

небе с помощью триангуляции с другими космиче-

скими обсерваториями.

Основная цель ART-XC — провести обзор все-

го неба в широком рентгеновском диапазоне энер-

6.4. Характеристики в полете

гий 4-30 кэВ с чувствительностью ∼10-12 эрг с-1

см-2 (∼10-13 эрг с-1 см-2 вблизи полюсов эклип-

На момент написания этой статьи ART-XC ра-

тики) в диапазоне 4-12 кэВ и угловым разреше-

ботает на орбите уже почти два года. Результаты,

нием лучше, чем одна угловая минута. Таким обра-

полученные в ходе фазы калибровок и летных

зом, обзор ART-XC станет самым чувствительным

испытаний характеристик телескопа, а также в

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

344

СЮНЯЕВ и др.

ходе обзора всего неба, полностью подтверждают

удалось использовать для научных исследований.

ожидаемые уникальные возможности прибора.

Однако разработки аппаратного и программного

В частности, для калибровки эффективной пло-

обеспечения, реализованные в миссии ABRIXAS,

щади ART-XC была проведена серия наблюдений

оказались чрезвычайно полезными в последующих

Крабовидной туманности во время фазы проверки

проектах.

характеристик телескопов. Измеренная эффектив-

Несмотря на неудачный исход миссии ABRIXAS,

ная площадь оказалась в хорошем соответствии с

привлекательность первоначальной научной це-

результатами наземных калибровок и моделирова-

ли — обзора всего неба в жестком рентгеновском

ния (Павлинский и др., 2018, 2019a,б).

диапазоне — осталась высокой, и не было никакой

другой запланированной астрофизической миссии

с аналогичными задачами. С помощью Лабора-

7. ТЕЛЕСКОП eROSITA

тории полупроводников (HLL) для производства

7.1. История

высокочувствительных детекторов Института вне-

земной физики Общества Макса Планка был

Концепция телескопа eROSITA основана на

запущен новый проект по дальнейшему развитию

длинной серии предыдущих научных и техноло-

гических разработок, начиная с очень успешной

весьма успешной технологии XMM-Newton pn-

CCD. В марте 2002 г. все участвующие институты

миссии ROSAT Германии/США/Великобритании

предложили ЕКА разместить телескоп ROSITA

(1990-1999 гг.; Трюмпер, 1982), разработанной и

(Рентгеновский обзор с помощью набора те-

управлявшейся под руководством Института вне-

лескопов, строящих изображения) на внешней

земной физики Общества Макса Планка (MPE).

платформе Международной космической станции

Обсерватория ROSAT провела первый обзор всего

(МКС). Предполагалось изготовить семь таких же

неба в диапазоне энергий от 0.1 до 2.4 кэВ с по-

зеркальных модулей, как у ABRIXAS, но оснастить

мощью рентгеновского телескопа с оптикой косого

падения и выполнила десятки тысяч наблюдений в

каждый из них в фокальной плоскости своим соб-

трехосной стабилизации.

ственным, недавно разработанным, сохраняющим

кадры pn-CCD-детектором. В сентябре 2002 г. это

Большие рентгеновские телескопы следующего

предложение было поддержано ЕКА с наивысшим

поколения: обсерватория Chandra (НАСА) и

уровнем научного приоритета и рекомендовано

XMM/Newton (ЕКА), потребовали разработки

для проработки фазы А. Однако запуск был

зеркальных систем с большим фокусным рас-

невозможен ранее 2011 г. из-за занятости внешних

стоянием (7.5-10 м), чтобы фокусировать бо-

платформ МКС. Впоследствии выяснилось, что

лее жесткое рентгеновское излучение. Однако

установка на МКС не была бы удачным вариантом

эти обсерватории, запущенные в 1999 г., могли

для ROSITA, прежде всего, потому что НАСА

проводить только точечные наблюдения; из-за

решило прекратить свои полеты на МКС в 2010 г.,

их ограниченного поля зрения было невозможно

а также потому, что эксперимент по исследованию

проводить обзоры больших площадок. Поэтому

загрязнений на МКС показал, что окружающая

было предложено создать телескоп, строящий

среда не безопасна для чувствительных рентгенов-

изображения в жестком рентгеновском диапазоне,

ских зеркал и детекторов ROSITA.

который может провести обзор всего неба. Аст-

рофизический институт Потсдама (AIP), MPE и

На рубеже тысячелетий по наблюдениям сверх-

Университет Тюбингена (IAAT) предложили мис-

новых типа Ia двумя независимыми группами (удо-

сию ABRIXAS (Широкополосный рентгеновский

стоенными Нобелевской премии по физике в 2011 г.

обзор всего неба с построением изображений).

за свои открытия) было обнаружено ускоренное

С самого начала концепция миссии ABRIXAS

расширение Вселенной, что может свидетельство-

разрабатывалась на основе последовательной

вать о существовании космологической постоян-

адаптации технологий зеркал и детекторов обсер-

ной. Последующие измерения крошечных возму-

ватории XMM-Newton для малой национальной

щений температуры микроволнового фонового из-

миссии. Поэтому сроки подготовки проекта были

лучения, проведенные в экспериментах Boomerang

относительно короткими (∼3 года), а общие затра-

и WMAP (в дальнейшем из этих возмущений воз-

ты — умеренными. Семь зеркальных модулей про-

никли галактики, скопления галактик и крупномас-

ецировали изображение в фокальной плоскости на

штабная структура Вселенной в целом), указали

копию pn-CCD камеры, разработанной для XMM-

на то, что Вселенная является плоской, так что

Newton, и с их небольшим фокусным расстоянием

общее содержание материи и энергии в космосе

1.6 м идеально подходили для малого спутника.

достигает почти точно критического значения. На

Но из-за конструктивной ошибки в источнике

самом деле, уже проведенные в 1990-х гг. иссле-

питания спутник потерял свою основную батарею

дования массовой доли барионов в отобранных по

вскоре после запуска, в апреле 1999 г., и его не

рентгеновским измерениям (в основном по данным

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

2022

№5

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

345

ROSAT) скоплениях галактик убедительно пока-

проект на основе DUO, который рассматривался

зали, что плотность материи ниже единицы (Шукер

группой DETF.

и др., 2003).

В июне 2006 г. запрос о финансировании проек-

Тот факт, что очень большая выборка скоплений

та eROSITA был направлен Германскому космиче-

галактик может быть особенно полезна для пре-

скому агентству (DLR). Пять немецких институтов

цизионной космологии, побудил целый ряд групп

(MPE, IAAT, AIP, Гамбургская обсерватория и

задуматься об организации специальных обзоров

обсерватория им. доктора Карла Ремайса в Бам-

скоплений галактик большой площади. В апреле

берге — Астрономический институт Университета

2003 г. члены команды ROSITA приняли участие в

Эрлангена-Нюрнберга) договорились о совмест-

заявке DUO на конкурс малых космических про-

ной работе по разработке, созданию и организации

ектов NASA (SMEX), взяв за основу модифициро-

научного использования прибора и сформировали

ванную конструкцию телескопа ROSITA. Вместе с

Германский консорциум eROSITA. Позже к ним

другими четырьмя миссиями DUO была выбрана

присоединились еще три института: Институт аст-

среди 36 конкурирующих предложений для рас-

рономии Аргеландера при Боннском университе-

смотрения в стадии А, проведенного в 2004 г. DUO

те, Институт астрофизики Общества им. Макса

должен был обследовать область неба площадью

Планка (MPA) и Обсерватория Мюнхенского уни-

около 6000 кв. град, пересекающуюся с областью

верситета (LMU). В марте 2007 г. DLR одобрило

покрытия оптического Слоановского цифрового

проект и профинансировало разработку телеско-

обзора неба (SDSS). Таким образом можно было

па eROSITA, и в то же время между DLR и

обнаружить около 10 000 скоплений галактик, что

Российским космическим агентством (Роскосмос)

дало бы ограничения на плотность темной энергии

был подписан меморандум о взаимопонимании для

с точностью лучше 10%. НАСА, однако, не вы-

обеспечения запуска eROSITA в рамках миссии

брало проект DUO для дальнейшей разработки.

“Спектр-Рентген-Гамма”. Вскоре после этого на-

При этом в рамках программы SMEX был выпол-

чалось создание телескопа. В сентябре 2008 г. Рос-

нен только один проект — жесткий рентгеновский

космос принял окончательное решение по орбите,

фокусирующий телескоп NuSTAR, запущенный в

полезной нагрузке и средствам выведения. Пред-

2012 г.

полагалось, что телескоп eROSITA будет запу-

В феврале 2005 г. “Комитет по астрономии

щен связкой ракеты-носителя и разгонного блока

и астрофизике” (AAAC), основанный Националь-

“Зенит-Фрегат” (позднее в 2016 г. была заменена

ным научным фондом (NSF), NASA и Департа-

на комбинацию “Протон-М” — Блок-ДМ) вместе

ментом энергетики (DOE), а также “Консультатив-

с российским рентгеновским телескопом жесткого

ная группа по физике высоких энергий” (HEPAP),

диапазона ART-XC на орбиту вокруг точки L2,

основанная NSF и DOE, создали “Оперативную

чтобы обеспечить максимальную эффективность

группу по темной энергии” (DETF) с задачей кон-

обзора неба. В июле 2009 г. Общество Макса

сультирования NSF, NASA и DOE об оптимальных

Планка и DLR выделили для eROSITA дополни-

стратегиях будущих исследований темной энергии.

тельные средства, чтобы компенсировать затра-

В частности, DETF оценила и сравнила различ-

ты, вызванные переходом на орбиту в районе L2.

ные наземные и космические приборы и методы

В следующем месяце было подписано детальное

наблюдений. В специальной “Белой книге” (Хай-

соглашение между Роскосмосом и DLR.

ман и др., 2005) было показано, что, опираясь

В последующие годы команды в Германии и

на существующие в то время технологии, можно

России были активно заняты разработкой и со-

получить выборку из примерно 100 000 скоплений

зданием телескопов. Предполагалось, что зеркаль-

галактик, отобранных в рентгене, что позволило

бы получить очень строгие ограничения на фун-

ные модули — уменьшенные версии зеркал XMM-

даментальные параметры космологической модели

Newton — будут созданы с использованием той же

технологии и тем же промышленным консорциу-

Вселенной. Получение такой обширной выборки

скоплений галактик и является основной задачей

мом. Однако возникли значительные проблемы из-

телескопа eROSITA. Для достижения этой цели

за более короткого фокусного расстояния и мень-

потребовалось изменить конструкцию зеркальной

ших зеркальных оболочек, поскольку в этом слу-

системы ABRIXAS путем добавления 27 допол-

чае неидеальность формы оказывает значительно

нительных оболочек, в результате чего диаметр

большее влияние на качество изображения. Размер

каждого модуля телескопа увеличился в два раза,

пятна, в котором собирается половина энергии,

а эффективная площадь на низких энергиях воз-

у инженерной модели оказался равным 42 угл.

росла в пять раз. Благодаря этой кардинальной

сек, что почти в три раза хуже, чем требовалось.

перестройке eROSITA, по всей видимости, станет

Устранение этих проблем потребовало больших

первым реализованным экспериментом по иссле-

усилий, чем предполагалось, но в итоге привело к

дованию темной энергий 4-го уровня и превзойдет

успеху. Еще одной серьезной проблемой оказалась

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

346

СЮНЯЕВ и др.

(a)

(б)

Рис. 42. Фотографии полностью интегрированного телескопа eROSITA, сделанные во время заключительного этапа

квалификационных испытаний в декабре 2016 г.: (а) — вид спереди телескопа (с открытой крышкой) со всеми семью

установленными зеркальными узлами; (б) — вид сзади телескопа со всеми семью установленными камерами в сборе.

разработка электроники: после принятия решения

среднее разрешение семи зеркальных модулей по

об орбите в окрестности точки L2 в основном

оси составляет 16.1 сек. дуги (ширина сбора по-

завершенный дизайн пришлось изменить, чтобы

ловины энергии) на энергии 1.5 кэВ. Неизбеж-

использовать радиационно-стойкие компоненты.

ное внеосевое размытие, типичное для оптики ти-

Все квалификационные испытания проводились в

па Wolter-I, компенсировано смещением камер на

испытательных центрах MPE или на объектах ком-

0.4 мм в сторону зеркал. Это немного расфокуси-

паний в районе Мюнхена.

рует каждый телескоп и приводит к небольшому

Телескоп eROSITA был доставлен в Россию

ухудшению качества изображений на оси (18 сек

в январе 2017 г. Затем в НПО Лавочкина была

дуги), но улучшает среднее по полю зрения угло-

проведена серия испытаний, после чего началась

вое разрешение. Каждая зеркальная система имеет

интеграция приборов с космическим аппаратом

в своем фокусе ПЗС-камеру (Мейдингер и др.,

СРГ. Наконец, в апреле 2019 г. обсерватория была

2014). ПЗС-камеры eROSITA являются усовер-

доставлена на космодром Байконур.

шенствованными версиями ПЗС-камер EPICpn на

XMM-Newton. Они состоят из 384 × 384 пиксе-

7.2. Телескоп eROSITA

лей в области изображения размером 28.8 мм ×

Телескоп eROSITA (рис. 42) состоит из се-

× 28.8 мм, что соответствует квадратному полю

ми одинаковых соосных рентгеновских телескопов,

зрения размером 1.03^◦ × 1.03^◦. Каждый пиксель

размещенных на общем оптическом основании ше-

соответствует области неба 9.6 × 9.6 кв. мин. ду-

стиугольной формы. Система сотовых панелей из

ги. Номинальное время интегрирования составляет

углеродного волокна соединяет семь зеркальных

50 мс для всех ПЗС eROSITA. Благодаря наличию

систем в передней части с соответствующими се-

дополнительной области хранения кадров, в ПЗС-

мью детекторными камерами со стороны фокаль-

матрице существенно снижено количество так на-

ной плоскости. Оптическое основание соединено

зываемых вневременных событий, которые реги-

с корпусом КА посредством шестиугольной кон-

стрируются во время считывания ПЗС-матрицы.

струкции.

Это является значительным улучшением по срав-

Каждое из зеркал состоит из 54 зеркальных

нению с PN-камерой на телескопе XMM-Newton

оболочек в геометрии Вольтера-I (параболоид-

(Штрюдер и др., 2001). Для обеспечения оптималь-

гиперболоид) с наружным диаметром 360 мм и

одинаковым фокусным расстоянием 1600 мм (Фри-

ных характеристик во время наблюдений ПЗС-

дрих и др., 2008; Арканджели и др., 2017). Во

детекторы охлаждаются примерно до — 85^◦С с по-

время наземной калибровки было определено, что

мощью пассивных элементов (Фюрмец и др., 2008).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

347

Таблица 5. Основные параметры eROSITA в пусковой конфигурации

Телескоп

Семь зеркальных систем

Семь камер в сборе

Размер

3.5 ×

1,9 м Диаметр внешней оболочки 358 мм

ПЗС-изображение

2.88 × 2.88 см²

(1.03 × 1.03 град)

Масса

808 кг

Число оболочек

Размер пикселя

75 × 75 мкм²

(9.6 × 9.6 угл. сек)

Энерго-

522 Вт

Фокальная длина

1600 мм Временное

50 мс

потребление

максимум

разрешение

Объем данных 600 МБ/день Диаметр области сбора

18 угл. сек Энергетическое

70 эВ @ 1 кэВ

максимум

половины энергии: на оси

26 угл. сек разрешение

и в среднем по полю зрения

Квантовая

95%

эффективность

Для летных калибровок в каждой камере есть

функционируют так, как необходимо для выполне-

колесо фильтров с радиоактивным источником⁵⁵Fe

ния научных задач. Этот этап послужил не только

и алюминиево-титановой мишенью. Это дает три

для проверки и ввода в эксплуатацию телескопа

спектральные линии на 5.9 кэВ (Mn-Кα), 4.5 кэВ

eROSITA, но и для отработки наземными группами

(Ti-Кα) и 1.5 кэВ (Al-Кα).

в Химках (НПОЛ), Москве (ИКИ РАН) и Гархинге

Обработка данных на борту обеспечивается се-

(MPE) процедур безопасной эксплуатации КА и

мью блоками электроники (CE), каждый из кото-

телескопов в космосе. Первым критически важ-

ным для всей миссии событием стало включение

рых взаимодействует со своей камерой. Каждый

ITC, которое должно было произойти менее чем

из CE обеспечивает надлежащий контроль на-

через 4 ч после взлета, чтобы запустить терморе-

пряжения и времени считывания соответствующей

камеры, а также выполняет обработку данных на

гулирование зеркал и электроники. Вторым было

открытие крышки телескопа, которое произошло

борту в пределах времени интегрирования камеры.

22 июля. Включения камер пришлось подождать

“Контроллер интерфейсов и температур” (ITC)

несколько дней, чтобы избежать чрезмерного за-

получает телеметрию, генерируемую каждым CE,

грязнения из-за первых двух коррекций траектории

и сохраняет ее в оперативной памяти, управляет

космического аппарата, проводившихся на 10-й и

каждым CE, контролирует распределение мощ-

25-й дни после старта. Кроме того, охлаждение

ности и температуры зеркал и камер. Учитывая

камер не могло быть запущено ранее чем через

его критичность, имеется дублирующий блок ITC,

21 день после открытия крышки, чтобы обеспечить

находящийся в холодном резерве (Коутиньо и др.,

достаточную дегазацию телескопа. Ввод в эксплу-

2018).

атацию камер длился около двух месяцев, включая

Наконец, на eROSITA установлены два (дуб-

время, необходимое для выполнения серии тестов

лированных) звездных датчика для точного опре-

функциональности электроники камер и системы

деления ориентации. Размеры конструкции теле-

теплового баланса.

скопа составляют примерно 1.9 м (диаметр) ×

Одновременные наблюдения неба всеми семью

× 3.2 м (высота в конфигурации с закрытой пе-

модулями рентгеновского телескопа eROSITA на-

редней крышкой). Общий вес eROSITA составляет

чались 13 октября. В течение следующих восьми

808 кг. В табл. 5 приведены основные параметры

недель eROSITA получила первые астрономиче-

прибора eROSITA.

ские изображения и провела серию наблюдений,

предназначенных для точной калибровки приборов

7.3. Начальные операции, первые результаты

и проверки того, что характеристики телескопа

и характеристики инструмента

соответствуют ожидаемым. Российские и немец-

Этап ввода eROSITA в эксплуатацию после

кие научные группы совместно разработали эту

запуска преследовал цель включения всех подси-

программу калибровки и проверки характеристик

стем и проверки того, что они работоспособны и

(CALPV), состоящую из точечных наблюдений,

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

348

СЮНЯЕВ и др.

сканирований отдельных полей и пробных скани-

источников являются далекими АЯГ (включая 80%

рований больших кругов на небе.

всех известных блазаров) и 20% — коронально ак-

На рис. 43 и 44 показаны два примера изобра-

тивными звездами Млечного Пути.

жений, полученных телескопом eROSITA во время

Таким образом, в течение первого года ра-

фазы CALPV и на ранней стадии обзора неба.

боты в космосе было подтверждено большин-

Они подчеркивают ключевые особенности этого

ство технических, эксплуатационных и научных

уникального рентгеновского телескопа, а именно

характеристик телескопа eROSITA обсерватории

способность делать глубокие изображения очень

СРГ. В табл. 6 описаны ключевые характеристики

больших областей неба, характеризующиеся высо-

eROSITA, основанные на данных, собранных за

кой чувствительностью по отношению к точечным

этот период, как на этапе проверки характеристик,

и диффузным источникам излучения. Чтобы лучше

так и в ходе обзора всего неба. По сравнению с

оценить возможности eROSITA, в рамках фазы

предполетными оценками (см. Мерлони и др., 2012,

проверки характеристик телескопа был проведен

и табл. 4.4.1 там же), характеристики телескопа

миниобзор EFEDS, в ходе которого участок неба

полностью соответствует ожиданиям в мягком диа-

площадью 140 кв. град был просканирован с глуби-

пазоне энергии, в то время как в жестком диапазоне

ной, соответствующей ожидаемой глубине обзора

энергии они оказались немного хуже, в основном

всего неба к моменту его завершения (см. табл. 6).

из-за повышенного уровня фона частиц.

Полученные данные с высокой точностью подтвер-

ждают чувствительность рентгеновского телескопа

8. ИСТОРИЯ ПРОЕКТА СРГ В РОССИИ

по отношению к основным классам его мишеней.

Этот мини-обзор выявил более 20 000 точечных

8.1. Международные проекты

рентгеновских источников, около 80% из которых

по рентгеновской астрономии в России

являются далекими АЯГ, в которых происходит

История международных космических проектов

рост сверхмассивных черных дыр, а оставшиеся

в области рентгеновской астрономии в СССР и

20% — звезды, активные в рентгене.

России началась с рентгеновской обсерватории на

Наконец, 13 декабря 2019 г. начался первый

модуле “Квант” космической станции “Мир”. Этот

обзор всего неба. Он завершился 12 июня 2020 г.

проект был предложен Институтом космических

после 182 дней почти непрерывного сканирования

исследований Академии наук СССР для реали-

неба. Всего запланировано восемь обзоров всего

зации в рамках советской программы “Интеркос-

неба со средней экспозицией (eROSITA) около

мос”. Для участия в этом проекте был приглашен

200 с/сos(lat) в каждом, где lat — широта эклип-

ряд европейских учреждений: 1) Бирмингемский

тики. При этом области размером 1 кв. град вокруг

университет (Великобритания) и Нидерландский

полюсов эклиптики просматриваются каждые че-

институт космических исследований SRON, ко-

тыре часа, и в них накапливается экспозиция около

торые построили рентгеновский телескоп TTM с

30 кс за один обзор.

кодированной маской и апертурой, чувствительный

В ходе обзора всего неба космический аппарат

в энергетическом диапазоне 2-25 кэВ, 2) Ин-

непрерывно вращается со скоростью сканирования

ститут внеземной физики Общества им. Макса

90 град/ч, что соответствует 4-часовому периоду

Планка (Германия), который предоставил спектро-

вращения. Ось вращения ориентирована примерно

метр жесткого рентгеновского излучения HEXE,

на Солнце и поэтому смещается по эклиптической

чувствительный в энергетическом диапазоне 20-

долготе примерно на 1 град/сут. Это позволяет

120 кэВ, 3) Европейский центр космических ис-

совершить один обзор всего неба за полгода. Вы-

следований и технологий (ESTEC) Европейского

космического агентства, который построил спек-

бранная скорость сканирования гарантирует, что

угловое разрешение не ухудшается из-за размазы-

трометр газа высокого давления GSPS. Для этого

вания фотонов в течение 50 мс-цикла считывания

проекта ИКИ АН СССР сконструировал жесткий

ПЗС-матрицы. При этом обеспечивается доста-

рентгеновский детектор Пульсар Х-1.

точное перекрытие между отдельными сканирова-

Модуль

“Квант” был выведен на орбиту

ниями для исследования переменности источников

ракетой-носителем “Протон” и успешно состы-

и получения однородного покрытия неба в ходе

кован с космической станцией “Мир” в апреле

обзора.

1987

г. Главным научным результатом работы

Предварительный анализ показал, что в ходе

обсерватории “Рентген” стало открытие в августе

первого обзора было обнаружено более миллиона

1987

г. жесткого рентгеновского излучения с

точечных источников рентгеновского излучения и

необычным спектром от очень близкой сверхновой

около 20 000 диффузных источников. Это больше

SN 1987A, которая вспыхнула пятью месяцами

полного числа рентгеновских источников, извест-

ранее в Большом Магеллановом Облаке (Сю-

ных до обзора eROSITA. Около 80% точечных

няев и др.,

1987а,б,

1990а,б). Обнаруженные

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

349

z = 0.1227

z = 0.0704

z = 0.6837

z = 0.0511

z = 0.074

z = 0.1086

z = 0.0555

z = 0.1454

z = 0.2266

z = 0.0516

z = 0.2036

z = 0.0475

z = 0.0535

z = ?

z = 0.0518

z = 0.0517

z = ?

z = 0.1445

z = ?

z = 1.02

z = 0.0562 z = 0.1212

z = 0.71

z = 0.0540

1 deg

Рис. 43. Рентгеновское изображение системы скоплений галактик Abell 3391/95, полученное телескопом eROSITA в

диапазоне 0.3-2.3 кэВ, очищенное с помощью вейвлетов. На изображении также видны несколько сгустков диффузного

газа, расположенных на том же расстоянии, а также несколько фоновых скоплений галактик. Один градус соответствует

3.9 Мпк на красном смещении A3391 (из работы Райприх и др., 2021).

фотоны были произведены в виде линий гамма-

дуля “Квант”, Сюняев и др., 1991а). Наличие при-

излучения, связанных с распадом радиоактив-

боров, чувствительных в разных диапазонах рент-

ного кобальта-56. Во время прохождения че-

геновского спектра, позволило построить широко-

рез оптически толстую оболочку сверхновой эти

полосные спектры в диапазоне энергий 2-200 кэВ

фотоны испытали многократные комптоновские

для множества ярких переменных и постоянных

рассеяния на относительно холодных электронах

источников в двойных звездных системах, включая

и из-за эффекта отдачи теряли свою энергию.

черные дыры и нейтронные звезды (рентгеновские

В результате сформировался чрезвычайно жесткий

пульсары и нейтронные звезды со слабыми магнит-

рентгеновский спектр излучения необычной фор-

ными полями) (Сюняев и др., 1991б, 1994). Впер-

мы, и именно такой спектр был обнаружен через

вые было продемонстрировано, насколько сильно

нескольких месяцев приборами HEXE и Пульсар

рентгеновские спектры двойных систем зависят

X-1. На энергиях ниже

кэВ важную роль

от природы аккрецирующего объекта. С помощью

играло фотопоглощение фотонов ионами тяжелых

телескопа TTM были проведены тайминговые на-

элементов, в первую очередь железа и кобальта.

блюдения рентгеновских пульсаров (Гильфанов и

Этим можно было объяснить отсутствие сигнала в

др., 1989) и получены высококачественные рентге-

энергетическом диапазоне телескопа TTM.

новские изображения области Центра Галактики.

В 1987-1995 гг. телескоп TTM обнаружил мно-

Второй рентгеновской орбитальной обсерва-

жество переменных и постоянных источников, ко-

торией ИКИ РАН в рамках программы “Ин-

торые теперь носят названия “KS” (источники мо-

теркосмос” стал спутник

“Гранат”, построен-

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

350

СЮНЯЕВ и др.

Рис. 44. Адаптивно сглаженные псевдоцветные изображения, полученные в ходе первого (eRASS1, слева) и второго

(eRASS2, справа) обзоров всего неба телескопом eROSITA в энергетических диапазонах 0.2-0.6 кэВ (красный), 0.6-

1.0 кэВ (зеленый), 1.0-2.3 кэВ (синий). Размер изображений составляет 3^◦ × 3^◦. Круглая структура представляет собой

кольцо рассеивающей пыли, связанное с “эхом” вспышки рентгеновской двойной MAXI J1348-630 (из работы Ламер и

др., 2021).

ный НПО Лавочкина и выведенный с помощью

в центре Галактики стала первым указанием

ракеты-носителя

“Протон” на вытянутую эл-

на рентгеновское эхо прошлой активности ядра

липтическую орбиту вокруг Земли с 4-дневным

Галактики, источника Sgr A^∗, в рентгеновском

периодом. Он работал на орбите с декабря 1989 по

диапазоне (Сюняев и др., 1993). Согласно пред-

май 1999 г. Полезная нагрузка обсерватории “Гра-

сказанию Вайнштейна, Сюняева (1980), такое эхо

нат” включала: жесткий рентгеновский и гамма-

должно возникать из-за рассеяния рентгеновских

телескоп SIGMA, детекторы гамма-всплесков

фотонов на молекулах Н₂ в плотном газе вокруг

PHEBUS, разработанные во Франции, монитор

Sgr A^∗. Наблюдения PHEBUS помогли четко

всего неба WATCH (Дания) и рентгеновский

установить (Ткаченко и др., 2002) существование

телескоп АРТ-П, созданный ИКИ РАН и его

двух типов гамма-всплесков: коротких и обычных,

филиалом в г. Фрунзе (ныне Бишкек, Кыргызстан),

которые, как мы теперь знаем, тесно связаны с

чувствительный в энергетическом диапазоне 2-

параметрами звездных объектов, ответственных

25 кэВ. Оба телескопа SIGMA и АРТ-П имели

за их возникновение (слияния нейтронных звезд в

кодирующие маски и координатно-чувствительные

случае коротких всплесков и коллапс массивных

детекторы, позволяющие строить изображения

звезд в случае обычных всплесков).

неба в поле зрения.

В 2002

г. в соответствии с соглашением

Среди основных результатов обсерватории

между Европейским космическим агентством и

“Гранат” — карты центральной области Галактики

Роскосмосом ракета-носитель

“Протон” выве-

в жестких рентгеновских лучах, построенные

ла на высокоапогейную орбиту Международ-

телескопами SIGMA (40-100 кэВ) и АРТ-П (3-

ную астрофизическую лабораторию гамма-лучей

25 кэВ) (см., например, Павлинский и др., 1994;

(INTEGRAL), которая и по сей день продолжает

Чуразов и др., 1994; Гильфанов и др., 1993). Мони-

получать научные данные. Российским ученым

тор WATCH обнаружил чрезвычайно интересную

предоставляется 25% наблюдательного времени

рентгеновскую двойную с черной дырой GRS 1915-

этой миссии. Среди выдающихся результатов

105 (“GRS” означает источник обсерватории “Гра-

обсерватории INTEGRAL — детальная спектро-

нат”, Кастро-Тирадо и др., 1992). Обнаруженная

скопия излучения, связанного с аннигиляцией

с помощью телескопа АРТ-П пространственная

электрон-позитронов в центре Галактики (Чуразов

корреляция рентгеновского излучения в диапазоне

и др., 2005), регистрация рентгеновских линий

8-22 кэВ с распределением молекулярного газа

распада радиоактивного титана-44 в остатке кол-

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

2022

№5

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

351

Таблица 6. Основные характеристики телескопа eROSITA и его чувствительность в обзоре

Энергетический диапазон

Характеристики

Мягкий диапазон

Жесткий диапазон

0.2-2.3 кэВ

2.3-8 кэВ

Средняя эффективная площадь по полю зрения (см²)

1365 @ 1 кэВ

139 @ 5 кэВ

Полный фон (10-3 отсчетов с-1 угл. мин-2)

∼3.7

∼2.1

Чувствительность к точечным источникам в одном обзоре

Экватор эклиптики Полная экспозиция (с) 200

5 × 10-14 эрг с-1 см-2

7 × 10-13 эрг с-1 см-2

Полюс эклиптики

Полная экспозиция (с) 4000

7 × 10-15 эрг с-1 см-2

9 × 10-14 эрг с-1 см-2

Чувствительность к точечным источникам в поле eFEDS

Поле eFEDS

Полная экспозиция (с) 2500

9 × 10-15 эрг с-1 см-2

1.3 × 10-13 эрг с-1 см-2

Чувствительность к точечным источникам по сумме восьми обзоров (ожидаемая)

Экватор эклиптики Полная экспозиция (с) 1600

1.1 × 10-14 эрг с-1 см-2

2.5 × 10-13 эрг с-1 см-2

Полюс эклиптики

Полная экспозиция (с) 30 000

2.5 × 10-15 эрг с-1 см-2

4 × 10-14 эрг с-1 см-2

Примечание. Оценки фона основаны на данных первого обзора всего неба. Для первого обзора всего неба и обзора eFEDS

площадью 140 кв. град (Бруннер и др., 2021) чувствительность по потоку в каждом энергетическом диапазоне была вычислена

для всех источников со значимостью выше 8 (мягкий диапазон) и 10 (жесткий диапазон), измеряя поток, ниже которого

логарифмическое число отсчетов начинает падать. Для суммы восьми обзоров оценки основаны на детальном моделировании с

учетом всех приборных эффектов и интенсивности фона частиц, измеренной в районе L2. Для каждой области приведена полная

экспозиция в секундах без учета виньетирования. Соответствующая эффективная экспозиция с учетом виньетирования может

быть вычислена делением полной экспозиции на 1.8 для мягкого и 3.31 для жесткого энергетических диапазонов.

лапсировавшей сверхновой SN 1987A (Гребенев

высоких энергий ИКИ РАН, который предложил

и др., 2012) и первое в истории обнаружение

проект СРГ, к нему присоединились Дания, Ве-

линий гамма-излучения распада радиоактивного

ликобритания, Италия, MPE (Германия), НАСА

кобальта-56 от термоядерной сверхновой SN2014J

(США), Швейцария, Финляндия, Венгрия, Изра-

(Чуразов и др., 2014).

иль и Турция. Работа над проектом шла полным

ходом (рис. 45), но огромные изменения в СССР,

а затем и в России, привели к замедлению работ

8.2. Начало проекта СРГ в СССР

над космическим аппаратом и приборами в 2001-

В 1987 г. исполнилось 30 лет со дня запуска

2002 гг., после чего проект был прекращен.

первого искусственного спутника Земли. По этому

поводу была проведена большая международная

В 2003 г. Совет по космосу РАН рассмотрел

встреча в ИКИ РАН, где Интеркосмос объявил

и поддержал более скромный проект с запуском

конкурс на полезную нагрузку для двух орби-

ракетой “Союз” (вместо “Протона”), меньшим ко-

тальных обсерваторий. В результате было решено

личеством приборов и смещением научных задач в

поддержать проекты “Радиоастрон” и “Спектр-

сторону космологии, тонкой рентгеновской спек-

Рентген-Гамма” (СРГ). Проект СРГ поддержали

троскопии и мониторинга всего неба в рентгенов-

ряд известных советских физиков, в том числе:

ских лучах. Также была поддержана идея задей-

Я.Б. Зельдович, А.Д. Сахаров и директор ИКИ

ствования в проекте международного сотрудниче-

РАН Р.З. Сагдеев. Кроме отдела Астрофизики

ства. Проект затем был рассмотрен Роскосмосом,

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

352

СЮНЯЕВ и др.

Рис. 45. Дизайн предыдущего проекта СРГ.

и было принято ключевое решение о его дальней-

подробное обсуждение в п. 7.1). К тому времени ко-

шей проработке. Также было решено сохранить

личество массивных скоплений галактик, необхо-

(для преемственности) прежнее название проек-

димых для обнаружения барионных акустических

та — СРГ, несмотря на то что новый проект не

колебаний в их пространственном распределении,

предусматривал наличия приборов, чувствитель-

было уже рассчитано в Институте астрофизики

ных в гамма-диапазоне.

Общества им. Макса Планка (MPA) и оказалось

близким к 100 000 (Хютси, 2006). Таким обра-

В числе первых приглашенных для обсуждения

зом, требовалось найти практически все массив-

возможного участия в проекте стали ученые из

ные скопления галактик в наблюдаемой Вселенной.

Института внеземной физики Общества им. Мак-

Этот вопрос активно обсуждался в MPA в связи

са Планка (MPE) в Германии, с которыми отдел

с поисками барионных акустических колебаний,

Астрофизики высоких энергий ИКИ РАН тесно

предсказанных теоретиками (Пиблс, Ю, 1970; Сю-

сотрудничал в работах по обсерватории “Рентген”

няев, Зельдович, 1970), и с появившимися на-

на модуле “Квант” космической станции “Мир” и

деждами найти большое количество скоплений га-

над первым вариантом проекта СРГ. Кроме то-

лактик с помощью эффекта Сюняева-Зельдовича

го, учитывалось, что MPE разработал и построил

с использованием наземных телескопов и косми-

рентгеновский телескоп для чрезвычайно успеш-

ческих аппаратов, работающих в микроволновом

ного астрофизического спутника ROSAT, который

диапазоне. Поэтому возник вопрос о телескопе с

более высокой чувствительностью и работающем

получил замечательные рентгеновские карты неба

в более мягком диапазоне энергии рентгеновского

еще в 1990 г.

излучения по сравнению с существующими мо-

MPE предложил использовать для наблюдений

дификациями прибора для спутника ABRIXAS,

скоплений галактик (самых массивных объектов во

которые не могли обеспечить необходимую чув-

Вселенной, представляющих интерес и для россий-

ствительность для выполнения этой задачи или

ской стороны) модификацию телескопа, разрабо-

большинства других задач, представлявших в то

танного MPE для, к сожалению, неудачной миссии

время интерес для космологов.

ABRIXAS. Этот телескоп и его детектор были

После долгих обсуждений российская сторона

разработаны для исследования неба в значительно

согласилась на радикальное увеличение размеров,

более жестком энергетическом диапазоне (от 0.5

массы (800 кг) и энергопотребления немецкого

до 10 кэВ) по сравнению с ROSAT (см. более

прибора для выполнения требований (в соответ-

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

353

North Galactic Pole

Coma

Virgo

IKI

MPE

M82

M 51

3C 273

Her X 1

Lockman Hole

Shapley

North Ecliptic Pole

Centaurus

Sco X 1

Geminga

Cyg X 1

Cen X 3

Maffei

Cas A

GRS

1915+105

r A*

Vela X 1

180

SS433

Car

BL Lac

GX 339-4

Crab

Cygnus Loop

Perseus

LMC

M 31

Mrk 509

South Ecliptic Pole

SMC

Fornax

NGC 253

South Galactic Pole

Рис. 46. Разделение данных СРГ/eROSITA между немецким и российским консорциумами (обозначено “MPE” и

“IKI” соответственно). Граница в галактических координатах проходит вертикально через центральную сверхмассивную

черную дыру Sgr A^∗.

ствии с расчетами Г. Хазингера и П. Пределя),

немецкие ученые отвечают за обработку и публика-

вытекающих из запланированных научных резуль-

цию данных в одном полушарии неба, а российские

татов исследования неба. Параллельно росли и

ученые — в другом (рис. 46).

параметры российского телескопа ART-XC.

23 марта 2007 г. Роскосмос и DLR подписа-

ли меморандум о включении прибора eROSITA

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

в полезную нагрузку орбитальной обсерватории

СРГ. Это открыло путь к интенсивной работе над

На момент написания этой статьи обсерватория

проектом и телескопом.

СРГ работает на орбите уже почти два года. Те-

лескопы ART-XC и eROSITA проводят четвертое

8.3. Распределение данных

сканирование всего неба. Опыт 25 мес работы СРГ

между участниками проекта СРГ

позволяет заключить, что первоначальные планы

обсерватории успешно реализуются, и количество

Все данные, полученные с помощью телескопа

обнаруживаемых внегалактических объектов со-

ART-XC, принадлежат ученым ИКИ РАН, разра-

ответствует предпусковым ожиданиям. Используя

ботавшим телескоп. Данные в пределах области в

новые данные, полученные в четвертом обзоре

200 кв. град. вокруг Северного полюса эклиптики

неба, можно искать источники, яркость рентге-

(где чувствительность обзора всего неба достигает

новского излучения которых сильно изменялась

максимума) обрабатываются совместно учеными

в течение 6-18 мес, прошедших с момента их

ИКИ РАН и MSFC в обмен на поставку послед-

предыдущего появления в поле зрения телескопов

ними нескольких рентгеновских зеркальных систем

во время первых трех обзоров. Каждый день обсер-

для телескопа ART-XC.

ватория обнаруживает в пределах полосы 360^◦ ×

Согласно меморандуму 2007 г. между Роскос-

× 1^◦ (т.е. менее 1% всего неба), в среднем ∼5-10

мосом и DLR, данные СРГ/eROSITA в равных до-

объектов, поток излучения от которых увеличился

лях принадлежат немецким и российским ученым.

за 6 мес более чем в 10 раз. Глубина рентгенов-

Так как основная цель телескопа СРГ/eROSITA

ских карт и количество обнаруженных источников

состоит в построении рентгеновских карт всего

продолжают увеличиваться с увеличением экспо-

неба и создании каталогов источников рентге-

зиции. Обсерватория осуществляет свою миссию в

новского излучения, было принято решение, что

круглосуточном режиме.

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

354

СЮНЯЕВ и др.

Работа основана на наблюдениях с помощью

Вайнштейн, Сюняев (L.A. Vainshtein and

телескопов eROSITA и ART-XC на борту обсер-

R.A. Syunyaev), Sov. Astron. Lett. 6, 353 (1980).

ватории СРГ. Обсерватория СРГ была построена

Вилмс и др. (J. Wilms, I. Kreykenbohm, P. Weber,

Роскосмосом в интересах Российской академии

et al.), Astron. Telegram. 13416, 1 (2020).

наук в лице ее Института космических иссле-

Вогес и др. (W. Voges, B. Aschenbach, T. Boller,

et al.), Astron. Astrophys. 349, 389 (1999).

дований Российской академии наук (ИКИ РАН)

10.

Волтер (H. Wolter), Annalen der Physik 445, 94

в рамках Российской федеральной космической

(1952a).

программы при участии Германского центра авиа-

11.

Волтер (H. Wolter), Annalen der Physik 445, 286

ции и космонавтики (DLR). Рентгеновский те-

(1952б).

лескоп СРГ/eROSITA был построен консорциу-

12.

Вольф и др. (J. Wolf, K. Nandra, M. Salvato, et al. ),

мом немецких институтов во главе с MPE и при

Astron. Astrophys. 647, A5 (2021).

поддержке DLR. Космический аппарат СРГ был

13.

Гильфанов М.Р., Сюняев Р.А., Чуразов Е.М.

спроектирован, построен, запущен и управляется

и др., Письма в Астрон. журн. 15, 675 (1989)

НПО Лавочкина и ее субподрядчиками. Науч-

[M. Gilfanov, R. Sunyaev, E. Churazov, et al., Sov.

ные данные передаются по каналам связи через

Astron. Lett. 15, 291 (1989)].

сеть антенн дальней космической связи в Мед-

14.

Гильфанов и др. (M. Gilfanov, E. Churazov,

вежьих Озерах и Уссурийске. Данные eROSITA,

R.A. Sunyaev, et al.), Astrophys. J. 418, 844 (1993).

использованные в этой работе, были обработа-

15.

Гильфанов и др. (M. Gilfanov, S. Sazonov,

ны с использованием программного обеспечения

R. Sunyaev, et al.), Astron. Telegram. 14246, 1

eSASS, разработанного немецким консорциумом

(2020).

eROSITA, и собственного программного обеспече-

16.

Гильфанов и др. (M. Gilfanov, S. Sazonov,

ния для анализа данных, разработанного россий-

P. Medvedev, et al.), Astron. Telegram.

14800,

1 (2021).

ским консорциумом eROSITA.

17.

Гирланда и др. (G. Ghirlanda, R. Salvaterra,

Статья является переводом работы Р. Сюняева

S. Campana, et al.), Astron. Astrophys. 578, A71

и др., опубликованной в журнале Astronomy &

(2015).

Astrophysics, v. 656, A132 (2021). Мы благо-

18.

Гребенев и др. (S.A. Grebenev, A.A. Lutovinov,

дарны главному редактору журнала Astronomy

S.S. Tsygankov, and C. Winkler), Nature 490, 373

& Astrophysics, профессору Тьерри Форвейли

(2012).

(Thierry Forveille), за любезное разрешение вос-

19.

Грубер и др. (D.E. Gruber, J.L. Matteson,

произвести ее в публикации на русском языке в

L.E. Peterson, and G.V. Jung), Astrophys. J.

специальном выпуске журнала “Письма в Аст-

520, 124 (1999).

рономический журнал”, посвященном астрофи-

20.

Губарев и др. (M. Gubarev, B. Ramsey,

J.J. Kolodziejczak, et al.), Soc. Photo-Optic.

зической обсерватории СРГ. Просим читателей

Instrument. Engineer. (SPIE) Conf. Ser. 9144, The

журнала, решивших упомянуть данную статью в

calibration of flight mirror modules for the ART-XC

своих будущих публикациях, ссылаться также на

instrument on board the SRG mission, 91444U

англоязычную работу.

(2012).

21.

Губарев и др. (M. Gubarev, B. Ramsey, S.L. O’Dell,

et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument. Engineer.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(SPIE) Conf. Ser. 8443, The Marshall Space Flight

1. Аккерманн и др. (M. Ackermann, A. Albert,

Center development of mirror modules for the ART-

W.B. Atwood, et al.), Astrophys. J. 793, 64 (2014).

XC instrument aboard the Spectrum Roentgen-

2. Арканджели и др. (L. Arcangeli, G. Borghi,

Gamma mission, 84431U (2014).

H. Br ¨auninger, et al.), Soc. Photo-Optic.

22.

Додин А.В., Потанин С.А., Шатский Н.И. и

Instrument. Engineer. (SPIE) Conf. Ser. 10565,

др., Письма в Астрон. журн. 46,

459

(2020)

1056558 (2017).

[A.V. Dodin, S.A. Potanin, N.I. Shatsky, et al.,

3. Ашензи и др. (S. Ascenzi, G. Oganesyan, O.S. Sa-

Astron. Lett. 46, 429 (2020)].

lafia, et al.), Astron. Astrophys. 641, A61 (2020).

23.

Дорошенко и др. (V. Doroshenko, A. Santangelo,

4. Бикмаев И.Ф., Иртуганов Э.Н., Николаева Е.А.

S.S. Tsygankov, and L. Ji), Astron. Astrophys. 647,

и др., Письма в Астрон. журн. 46, 689 (2020)

A165 (2021).

[I.F. Bikmaev, E.N. Irtuganov, E.A. Nikolaeva, et al.,

24.

Зазнобин и др. (I. Zaznobin, S. Sazonov,

Astron. Lett. 46, 645 (2020)].

R. Burenin, et al.), Astron. Astrophys., in press,

5. Блим и др. (L.E. Bleem, B. Stalder, T. de Haan,

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141777

et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 216, 27 (2015).

(2021a).

6. Бруннер и др. (H. Brunner, T. Liu, G. Lamer,

25.

Зазнобин И.А., Усков Г.С., Сазонов С.Ю. и

A. Georgakakis, A. Merloni, M. Brusa, E. Bulbul,

др., Письма в Астрон. журн. 47,

(2021б)

K. Dennerl, et al.), arXiv:2106.14517, submitted

[I.A. Zaznobin, G.S. Uskov, S.Y. Sazonov, et al.),

(2021).

Astron. Lett. 47, 71 (2021b)].

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ СПЕКТР-РГ

355

26.

Йонкер и др. (P.G. Jonker, N.C. Stone, A. Ge-

45.

Мереминский и др. (I. Mereminskiy, P. Medvedev,

nerozov, S. van Velzen and B. Metzger), Astrophys.

A. Lutovinov, et al.), Astron. Telegram. 14206, 1

J. 889, 166 (2020).

(2020б).

27.

Кавамуро и др. (T. Kawamuro, Y. Ueda,

46.

Мереминский и др. (I. Mereminskiy, P. Medvedev,

M. Shidatsu, et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser.

A. Semena, A., et al.), Astron. Telegram. 13571, 1

238, 32 (2018).

(2020в).

28.

Каналис, Масдемонт (E. Canalias and J.J. Mas-

47.

Мереминский и др. (I. Mereminskiy, A. Semena,

M. Pavlinsky, et al.), Astron. Telegram. 13606, 1

demont), Inter. Astronautic. Federat. — 55th Inter.

(2020г).

Astronautic. Congress 1, 536 (2004).

48.

Мереминский и др. (I.A. Mereminskiy, A.V. Dodin,

29.

Кардашев и др. (N.S. Kardashev, V.V. Khartov,

A.A. Lutovinov, et al.), Astron. Astrophys. in press,

V.V. Abramov, et al.), Astron. Rep. 57, 153 (2013).

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141410

30.

Кастро-Тирадо и др. (A.J. Castro-Tirado,

(2021).

S. Brandt, and N. Lund), IAU Circ.

5590,

49.

Мерлони и др. (A. Merloni, P. Predehl, W. Becker,

(1992).

et al.), arXiv e-prints, arXiv:1209.3114 (2012).

31.

Консорциум

спутника

Планк

(Planck

50.

Павлинский и др. (M.N. Pavlinsky, S.A. Grebenev,

Collaboration), Astron. Astrophys.

554, A140

and R.A. Sunyaev), Astrophys. J. 425, 110 (1994).

(2013).

51.

Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,

32.

Коутиньо и др. (D. Coutinho, W. Bornemann,

V. Levin, et al.), Experiment. Astron. 45, 315 (2018).

B. Budau, et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument.

52.

Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,

Engineer. (SPIE) Conf. Ser. 10699, Proc. SPIE,

V. Levin, et al.), Experiment. Astron. 47, 1 (2019a).

106995F (2018).

53.

Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,

33.

Кривонос и др. (R. Krivonos, A. Tkachenko,

V. Levin, et al.), Experiment. Astron.

48,

233

R. Burenin, et al.), Experiment. Astron. 44, 147

(2019б).

(2017).

54.

Павлинский и др. (M.N. Pavlinsky, A.Y. Tkachenko,

34.

Ламб и др. (D.H. Lumb, R.S. Warwick, M. Page,

V.V. Levin, et al.), Instrument. Experiment.

and A. De Luca), Astron. Astrophys. 389, 93 (2002).

Techniques 6 (2020).

35.

Ламер и др. (G. Lamer, A.D. Schwope, P. Predehl,

55.

Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,

et al.), Astron. Astrophys. 647, A7 (2021).

V. Levin, et al.), Astron. Astrophys.

650, A42

36.

Левин и др. (V. Levin, M. Pavlinsky, V. Akimov,

(2021a).

et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument. Engineer.

56.

Павлинский и др. (M. Pavlinsky, S. Sazonov,

(SPIE) Conf. Ser. 9144, ART-XC/SRG: status of

R. Burenin, et al.), Astron. Astrophys., in

the x-ray focal plane detector development, 914413

press

(2021б);

https://doi.irg/10.1051/0004-

(2014).

6361/202141770

37.

Левин и др. (V. Levin, M. Pavlinsky, V. Akimov,

57.

Пиблс, Ю (P.J.E. Peebles and J.T. Yu), Astrophys.

et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument. Engineer.

J. 162, 815 (1970).

(SPIE) Conf. Ser. 9905, Results of ground tests and

58.

Предель и др. (P. Predehl, R.A. Sunyaev, W. Becker,

calibration of x-ray focal plane detectors for ART-

et al.), Nature 588, 227 (2020).

XC/SRG instrument, 990551 (2016);

59.

Предель и др. (P. Predehl, R. Andritschke,

V. Arefiev, et al.), Astron. Astrophys.

647, A1

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141630

(2021).

38.

Лутовинов и др. (A.A. Lutovinov, S.S. Tsygankov,

60.

Райприх и др. (T.H. Reiprich, A. Veronica, F.

I.A. Mereminskiy, et al.), Astron. Astrophys.,

Pacaud, et al.), Astron. Astrophys. 647, A2 (2021).

arXiv:2107.05587, in press (2021).

61.

Ревнивцев и др. (M. Revnivtsev, S. Sazonov,

39.

Лю и др. (Z. Liu, A. Rau, A. Malyali, A. Merloni, and

E. Churazov, et al.), Nature 458, 1142 (2009).

I. Grotova), Astron. Telegram. 14407, 1 (2021).

62.

Сазонов и др. (S. Sazonov, R. Burenin,

40.

Мальяли и др. (A. Malyali, A. Rau, and K. Nandra),

G. Khorunzhev, et al.), Astron. Telegram. 13987, 1

MNRAS 489, 5413 (2019).

(2020).

41.

Медведев и др. (P. Medvedev, S. Sazonov,

63.

Сазонов и др. (S. Sazonov, M. Gilfanov, P. Med-

M. Gilfanov, et al.), MNRAS 497, 1842 (2020).

vedev, et al.), MNRAS 508, 3820 (2021).

42.

Медведев и др. (P. Medvedev, M. Gilfanov,

64.

Сакстон и др. (R.D. Saxton, A.M. Read, P. Esquej,

S. Sazonov, N. Schartel, and R. Sunyaev), MNRAS

et al.), Astron. Astrophys. 480, 611 (2008).

504, 576 (2021).

65.

Сноуден и др. (S.L. Snowden, R. Egger,

43.

Майдингер и др. (N. Meidinger, R. Andritschke,

M.J. Freyberg, et al.) Astrophys. J.

485,

125

W. Bornemann, et al.), Soc. Photo-Optic.

(1997).

Instrument. Engineer. (SPIE) Conf. Ser. 9144,

66.

Сюняев, Зельдович (R.A. Sunyaev and

Proc. SPIE, 91441W (2014).

Y.B. Zeldovich), Astrophys. Space Sci. 7, 3 (1970).

44.

Мереминский и др. (I. Mereminskiy, A. Lutovinov,

67.

Сюняев, Зельдович (R.A. Sunyaev and

A. Semena, et al.), Astron. Telegram. 14051, 1

Y.B. Zeldovich), Ann. Rev. Astron. Astrophys.

(2020a).

18, 537 (1980).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022

356

СЮНЯЕВ и др.

68.

Сюняев и др. (R. Sunyaev, A. Kaniovsky,

82.

Хабибуллин и др. (I. Khabibullin, S. Sazonov, and

V. Efremov, M. Gilfanov, E. Churazov, S. Grebenev,

R. Sunyaev), MNRAS 426, 1819 (2012).

A. Kuznetsov, A. Melioranskiy, et al.), Nature 330,

83.

Хабибуллин и др. (I. Khabibullin, S. Sazonov, and

227 (1987а).

R. Sunyaev), MNRAS 437, 327 (2014).

69.

Сюняев Р.А., Каниовский А., Ефремов В., Гиль-

84.

Хабибулин и др. (I. Khabibullin, P. Medvedev, and

фанов М., Чуразов Е., Гребенев С., Кузнецов А.

S. Sazonov), MNRAS 455, 1414 (2016).

и др., Письма в Астрон. журн. 13, 1027 (1987б)

85.

Хабибуллин и др. (I. Khabibullin, P. Medvedev,

[R.A. Sunyaev, et al., Sov. Astron. Lett. 13,

431

E. Churazov, et al.), Astron. Telegram.

13499

(1987b)].

(2020a).

70.

Сюняев Р.А., Каниовский А., Ефремов В., Гребе-

86.

Хабибуллин и др. (I. Khabibullin, R. Sunyaev,

нев С., Кузнецов А. и др., Письма в Астрон. журн.

E. Churazov, et al.), Astron. Telegram.

13494

16, 403 (1990а) [ R. Sunyaev, et al., Sov. Astron.

(2020б).

Lett. 16,171 (1990а)].

87.

Хайман и др. (Z. Haiman, S. Allen, N. Bahcall,

71.

Сюняев и др. (R. Sunyaev, S. Grebenev,

et al.), arXiv e-prints, astro (2005).

A. Kaniovsky, V. Efremov, A. Kuznetsov, M. Pav-

88.

Хилтон и др. (M. Hilton, C. Sif ´on, S. Naess, et al.),

linsky, and N. Yamburenko), AIP Conf. Proc.

Astrophys. J. Suppl. Ser. 253, 3 (2021).

232

“Gamma-Ray Line Astrophysics” (Ed.

P. Durouchoux, N. Prantzos), Paris-Saclay, p. 211

89.

Хорунжев Г.А., Мещеряков А.В., Буренин Р.А.

(1990б).

и др., Письма в астрон. журн. 46, 155 (2020)

72.

Сюняеви др.(R.A. Sunyaev, V. Aref’ev,K. Borozdin,

[G.A. Khorunzhev, A.V. Meshcheryakov, R.A.

et al.), Adv. Space Res. 11, 5 (1991а).

Burenin, et al., Astron. Lett. 46, 149 (2020)].

73.

Сюняев и др. (R.A. Syunyaev, V.A. Arefev,

90.

Хорунжев Г.А., Мещеряков А.В., Медведев П.С.

K.N. Borozdin, et al.), Sov. Astron. Lett.

17,

и др., Письма в Астрон. журн. 47, 155 (2021)

409 (1991б).

[G.A. Khorunzhev, A.V. Meshcheryakov, P.S. Med-

74.

Сюняев и др. (R.A. Sunyaev, M. Markevitch, and

vedev, et al., Astron. Lett. 47, 123 (2021)].

M. Pavlinsky), Astrophys. J. 407, 606 (1993).

91.

Хютси (G. H ¨utsi), Astron. Astrophys. 446,

75.

Сюняев Р.А., Бороздин К.Н., Александрович Н.Л.

(2006).

и др., Письма в Астрон. журн.

20,

890

92.

Чуразов и др. (E. Churazov, M. Gilfanov, R. Su-

(1994)

[R.A. Syunyaev,

K.N.

Borozdin,

nyaev, et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 92, 381

N.L. Aleksandrovich, et al., Astron. Lett.

20,

(1994).

777 (1994)].

93.

Чуразов и др. (E. Churazov, R. Sunyaev,

76.

Ткаченко А.Ю, Терехов О.В., Сюняев Р.А.

S. Sazonov, M. Revnivtsev, and D. Varshalovich),

и др., Письма в астрон. журн. 28, 403 (2002)

MNRAS 357, 1377 (2005).

[A.Y. Tkachenko, O.V. Terekhov, R.A. Sunyaev,

94.

Чуразов и др. (E. Churazov, R. Sunyaev, J. Isern,

et al., Astron. Lett. 28, 353 (2002)].

et al.), Nature 512, 406 (2014).

77.

Трюмпер (J. Tr ¨umper), Adv. Space Res. 2, 241

(1982).

95.

Чуразов и др. (E. Churazov, I. Khabibullin,

78.

Фрейберг и др. (M. Freyberg, E. Perinati, F. Pacaud,

N. Lyskova, R. Sunyaev, and A.M. Bykov), Astron.

et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument. Engineer.

Astrophys. 651, A41 (2021).

(SPIE) Conf. Ser. 11444 (2020).

96.

Швоппе и др. (A. Schwope, A. Semena, C. Maitra,

79.

Фридрих и др. (P. Friedrich, H. Br ¨auninger,

et al.), Astron. Telegram. 14219, 1 (2020).

B. Budau, et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument.

97.

Штрюдер и др. (L. Str ¨uder, U. Briel, K. Dennerl,

Engineer. (SPIE) Conf. Ser. 7011, Proc. SPIE,

et al.), Astron. Astrophys. 365, L18 (2001).

70112T (2008).

98.

Шукер и др. (P. Schuecker, H. B ¨ohringer,

80.

Фридрих и др. (P. Friedrich, C. Roh ´e, R. Gaida,

C.A. Collins, and L. Guzzo), Astron. Astrophys.

et al.), Soc. Photo-Optic. Instrument. Engineer.

398, 867 (2003).

(SPIE) Conf. Ser. 9144, Space Telescopes and

99.

Эйсмонт Н.А., Коваленко И.Д., Назаров В.Н.

Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray,

и др., Письма в Астрон. журн. 46, 292 (2020)

Ed. T. Takahashi, J.-W. A. den Herder, M. Bautz,

[N.A. Eismont, I.D. Kovalenko, V.N. Nazarov, et al.,

91444R (2014).

Astron. Lett. 46, 263 (2020)].

81.

Фюрмец и др. (M. F ¨urmetz, E. Pfeffermann,

100.

Яо и др. (Y. Yao, S.R. Kulkarni, K.B. Burdge, et al.),

P. Predehl, C. Roh ´e, and L. Tiedemann), Space

Astrophys. J. 920, 120 (2021a).

Telescopes and Instrumentation 2008: Ultraviolet

to Gamma Ray 7011, Inter. Soc. Optic. Photon.

101.

Яо и др. (Y. Yao, S.R. Kulkarni, K.C. Gendreau,

70113Y (2008).

et al.), Astrophys. J. 920, 121 (2021б).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48

№5

2022