Російські вчені підтвердили: елементами, необхідними для будівництва планет, простір постачають вселенські катастрофи

Дані, які здобула орбітальна обсерваторія ІНТЕГРАЛ у 2003-2011 роках дозволили зробити висновок: важкі елементи-важче вуглецю і кисню - дійсно утворюються у Всесвіті лише при вибухах наднових. Відбувається таке на фінальній стадії існування зірок, коли їх ядра колапсують під власною вагою, вибухають і розкидають на всі боки зовнішню оболонку, збагачуючи тим самим простір синтезовані за минулий життя елементи. Наднові, які збагатили міжзоряну середу кремнієм, кальцієм, залізом і іншими елементами, зробили можливим утворення планет земного типу і зародження життя.

Вчені з Інституту космічних досліджень Російської академії наука (ІКД РАН) разом з колегами з європейського центру космічних досліджень і технологій європейського космічного агентства (ЄКА) спостерігали за процесами, що відбуваються у Великій Магеллановій Хмарі. І з допомогою орбітальної обсерваторією ІНТЕГРАЛ зареєстрували жорстке рентгенівське випромінювання від залишку наднової SN1987А в лініях радіоактивного розпаду титану-44. Іншими словами, вперше вдалося отримати прямий доказ освіти титану в момент вибуху наднової. Фахівці навіть визначили, що цього металу утворилося 6 на десять у 26-го ступеня кілограмів. Це приблизно 100 земних мас.

Якщо врахувати, що в земній корі титану міститься приблизно 0,5 відсотка, то його кількості, синтезованого при вибуху наднової SN1987А, вистачило б для будівництва 20 тисяч таких планет, як наша.

До РЕЧІ

У Обсерваторія ІНТЕГРАЛ - ювілей: 10 років на орбіті

Крізь пил простору і часу

Міжнародна астрофізична обсерваторія ІНТЕГРАЛ була виведена на высокоапогейную орбіту 17 жовтня 2002 року в 4 години 41 хвилину за Гринвічем з космодрому Байконур. В якості засобу виведення була використана російська ракета-носій «Протон» Державного космічного науково-виробничого центру ім. М.В. Хрунічева з розгінним блоком ДМ Ракетно-космічної корпорації «Енергія» ім. С.П. Королева. Виведення обсерваторії на высокоэллиптическую орбіту, запропоновану і розраховану російськими вченими, було виконано з точностями багато краще (більш ніж на порядок) гарантованих величин, що дозволило значно скоротити витрату палива при формуванні остаточної орбіти і, як наслідок, збільшити час життя обсерваторії з 5 років до 21 року. За розрахунками, запасу палива на борту супутника повинно вистачити до 2023 року.

Обсерваторія ІНТЕГРАЛ - найбільший спільний проект космічних агентств Європи (ЄКА), Росії (Роскосмос) і США (НАСА). Завдяки їй погляду дослідників відкрилася Всесвіт рентгенівського та гамма-діапазону електромагнітного випромінювання.

Фотони жорсткого рентгенівського діапазону (більше 15 килоэлектрон-вольт або кев) володіють великою проникаючою здатністю, тобто здатні пройти крізь досить велику товщу речовини. Це має як мінуси: такі фотони важко сфокусувати, - так і свої плюси: астрофізичні об'єкти, приховані від нас оболонкою пилу і газу або міжзоряним речовиною в площині Галактики, стають видимими в жорстких рентгенівських променях.

Чорні діри під наглядом

Назва ІНТЕГРАЛ - скорочення від «Міжнародна Астрофізична Лабораторія Гамма-Променів» (INTErnational Gamma Ray Astrophysical Laboratory - INTEGRAL).

Рентгенівська і гамма-астрономія вивчає властивості і поведінка речовини в умовах, які неможливо відтворити в лабораторіях - при екстремально високих температурах, під дією надсильних гравітаційних та магнітних полів. Об'єкти вивчення - вибухи і залишки наднових релятивістські компактні об'єкти (об'єкти з великою масою і дуже малими розмірами: нейтронні зірки, чорні діри, білі карлики), анігіляція антиречовини, світіння міжзоряного середовища під дією космічних променів високих енергій та інші «бурхливі» процеси нашого Всесвіту. Земна атмосфера являє собою нездоланну перешкоду на шляху рентгенівських і гамма-фотонів, тому астрофізичні дослідження безпосередньо в цьому діапазоні енергій проводяться з бортів космічних апаратів.

Обсерваторія ІНТЕГРАЛ - один із самих передових інструментів для дослідження Всесвіту в жорстких рентгенівських і гамма-променях. При її створенні було використано досвід, отриманий за допомогою рентгенівських телескопів модуля КВАНТ орбітальної станції МИР і космічної обсерваторії ГРАНАТ, створених в Росії в широкій міжнародній кооперації.

Основні переваги обсерваторії ІНТЕГРАЛ:

- велике поле зору приладів при хорошій кутовій роздільній здатності та високої чутливості. Це поєднання дозволяє проводити огляди великих ділянок неба і при цьому розрізняти окремі джерела в таких густонаселених областях неба, як площину Галактики і її центр;

- широкий енергетичний діапазон, що тягнеться від енергій в кілька кэВ до декількох мегаэлектрон-вольт. Це дозволяє отримувати інформацію як про теплових, так і нетепловых процесах, що відбуваються в релятивістських компактних джерелах, а отже, розуміти їх фізику;

- рекордна енергетичне дозвіл приладів на енергіях вище 20 кев. Завдяки цьому ІНТЕГРАЛ є (і залишиться на довгі роки) найкращою обсерваторією для дослідження емісійних ліній, що виникають в результаті розпаду радіоактивних елементів в нашій і найближчих до нас галактик. Спостереження цих ліній - найважливіший спосіб вивчення складу і еволюцію речовини у Всесвіті.

Все що цікаво і загадково

Участь Росії в проекті ІНТЕГРАЛ ініціював академік РАН Рашид Сюняев - головний науковий співробітник ІКД РАН. Він став науковим керівником проекту від нашої країни.

Російські вчені мають виключне право на використання 25 відсотків наглядової часу обсерваторії.
Академік Рашид Сюняев. Науковий керівник проекту "ИТЕГРАЛ". Нагороджений медаллю Франкліна з фізики за 2012 рік за "фундаментальний внесок у розуміння ранньої Всесвіту і властивостей чорних дір"

Для обсерваторії ІНТЕГРАЛ вперше в Росії був реалізований принцип національної обсерваторії. Це означає, що будь-вчений з будь-якого російського наукового інституту або університету може подати заявку на проведення спостережень будь-якого об'єкту і, у разі схвалення заявки, отримати дані для їх подальшої обробки і аналізу.

Всі наукові дані, отримані в рамках російської квоти наглядової часу, стають доступними для російських вчених через Російський Центр наукових даних (РЦНД) обсерваторії ІНТЕГРАЛ , організований в Інституті космічних досліджень РАН за підтримки Російської академії наук і Російського фонду фундаментальних досліджень. Загальний обсяг наукових даних обсерваторії становить кілька десятків терабайт. Дані продовжують надходити в режимі реального часу зі швидкістю близько 2 гігабайт на добу.

Російські вчені внесли вирішальний внесок в отримання та публікацію більшості найважливіших результатів обсерваторії: за 10 років вийшло понад 130 статей у провідних російських і зарубіжних журналах («Листи до Астрономічний журнал», Nature, Astrophysical Journal, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Astronomy & Astrophysics тощо), опубліковано кілька десятків астрономічних телеграм і циркулярів, захищено 9 дисертацій. Роботи російських вчених, засновані на даних обсерваторії ІНТЕГРАЛ, вже зібрали понад 2200 посилань у наукових журналах всього світу, що свідчить про те, що ці роботи і отримані в них результати широко визнані і використовуються вченими в усьому світі в їх роботі.

НАША ДОВІДКА

Що ще дозволив зробити ІНТЕГРАЛ

Побудовані карти всього неба з рекордною чутливістю в області галактичної площини та виділених позагалактичних полів. Аналіз отриманих карт дозволив відкрити більше трьохсот нових жорстких рентгенівських джерел, що більш ніж в два рази збільшило число відомих об'єктів на небі.

Виявлені нові типи галактичних рентгенівських джерел - нейтронних зірок у коконах пилу і газу, і спалахують нейтронних зірок у подвійних системах з сверхгигантами.

Пояснена природа дифузного світіння галактики в жорсткому рентгенівському діапазоні - вирішена проблема так званого рентгенівського «хребта» Галактики (Galactic ridge); за допомогою спостережень обсерваторії ІНТЕГРАЛ було показано, що це випромінювання в діапазоні енергій 17-80 кев створюється великою кількістю аккрецирующих, тобто перетягивающих на себе матерію зірки-компаньйона, білих карликів в подвійних зоряних системах.

З великою точністю виміряні енергії ядерних ліній на енергіях 511 (лінія анігіляції позитронів) і 1809 кев (лінія розпаду радіоактивного алюмінію-26,) і побудовані карти інтенсивності випромінювання в цих лініях.

Доведено, що надмасивна чорна діра в ядрі нашої Галактики була активна в зовсім недавньому минулому - близько 300 років тому.

Складена представницька вибірка активних надмасивних чорних дір у ядрах близьких галактик, виявлено, що вони нерівномірно розподілені по об'єму в ближній Всесвіту, тим самим відображаючи розподіл матерії в цілому.

З великою точністю виміряна фонове космічне випромінювання в жорсткому рентгенівському діапазоні.

Відкрито новий клас слабких гамма-ндплеск.

Відкриті нетепловые механізми випромінювання у нейтронних зірок з надсильними магнітними полями (магнитаров) і чорних дірок.

Володимир Лаговський