В Китае представлены планы использования рентгеновского спутника для зондирования самых далёких уголков Вселенной

Мар 08, 2018 Леонид Гляделов

Новости космоса:
Китай поднимает ставки в своем стремлении стать крупным игроком в области космической науки. На встрече в Пекине на прошлой неделе Национальный космический научный центр Китая, входящий в Китайскую академию наук (CAS), заявил, что начаты детальные проектные исследования для спутника, который объединит множество орбитальных платформ для зондирования рентгеновских лучей из самых удалённых уголков космоса.

Подробнее:

Расширенная миссия X-Ray Timing and Polarimetry (eXTP) станет самым амбициозным космическим научным спутником Китая - и его самой дорогой по цене в 473 миллиона долларов. Чтобы добиться этого, Китай собирает сотрудничество, в котором участвуют более 200 ученых из десятков учреждений в 20 странах. Если в следующем году миссия eXTP проведет окончательный обзор, она начнется примерно в 2025 году.

Китайские ученые «становятся лидерами в области рентгеновской астрофизики», - говорит Андреа Сантанджело, астрофизик из Тюбингенского университета в Германии и международный координатор eXTP. В прошлом году Национальный космический научный центр запустил телескоп жесткой рентгеновской модуляции, который наблюдает за объектами высокой энергии, такими как черные дыры и нейтронные звезды. Уже в 2021 году к нему присоединяется зонд Эйнштейна - широкодиапазонный рентгеновский дозорный сигнал для переходных явлений, таких как вспышки гамма-всплесков и титанические столкновения нейтронных звезд или черных дыр, генерирующих гравитационные волны. «В течение многих лет мы использовали данные из американских и европейских миссий, - говорит менеджер проекта eXTP Лу Фанцзюнь, астрофизик из Института физики высоких энергий CAS в Пекине.

Миссия eXTP заполнила бы уникальную нишу в рентгеновской астрономии. Два новаторских рентгеновских телескопа, выпущенных в 1999 году, рентгеновская обсерватория NASA Chandra и европейский XMM-Newton, получают рентгеновские снимки из далекой вселенной, подбирающие ключи к образованию и эволюции звезд и галактик. eXTP будет исследовать нейтронные звезды и черные дыры ближе к дому и следить за тем, как они и их среды меняются в короткие сроки. «Цель состоит в изучении фундаментальной физики в самых экстремальных условиях с точки зрения плотности вещества, магнитных полей и силы тяжести, которые невозможно воспроизвести в лабораториях», - говорит Сантанджело.

eXTP сможет собирать больше фотонов в более широком диапазоне энергий, чем предыдущие телескопы. Три из ее приборов одновременно измеряли энергетические спектры и поляризацию рентгеновских лучей из космических источников и отслеживали, как выбросы изменяются в течение микросекунд до миллисекунд, когда объекты пульсируют или вращаются. «Эта мощная полезная нагрузка абсолютно уникальна, - говорит Сантанджело. Пол Рэй из Военно-морской исследовательской лаборатории США в Вашингтоне, округ Колумбия, главный исследователь аналогичной предлагаемой миссии STROBE-X, говорит: «Недавние достижения в области твердотельных рентгеновских детекторных технологий были включены в несколько концепций миссии, в том числе STROBE- X и eXTP. Эти новые инструменты будут иметь решающее значение в эпоху астрономии во временной области».

Такие данные будут служить ключом к тому, как материя ведет себя при сжатии до крайних плотностей, которые, как полагают, существуют в ядрах нейтронных звезд, и может показать, действительно ли звезды сделаны из нейтронов, или же частицы распались на их составляющие кварки или другие экзотические состояния, eXTP также может измерять, как материя ведет себя в сильной гравитации, близкой к черным дырам. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, описывающая гравитацию, делает прогнозы, но они никогда не проверялись в таких экстремальных условиях. И набор инструментов eXTP будет искать доказательства для поддержки предсказаний о том, как свет и вещество взаимодействуют в мощных магнитных полях, связанных с определенными нейтронными звездами.

Тем временем, широкомасштабный полевой монитор eXTP будет наблюдать вспышки рентгеновских лучей от переходных событий, например, от слияния черных дыр и нейтронных звезд. Другие инструменты eXTP, а также обсерватории видимого света и гравитационных волн на земле, и далее фокусировать своё внимание на объекты, представляющие интерес.

Европа и Китай, каэжый из них, планировал отправить в одиночку рентгеновский спутник следующего поколения. Европейский консорциум пообещал построить два из четырех научных инструментов спутника. И европейские и китайские ученые предоставят электронику и детекторы для инструментов друг друга. Европа могла бы добавить дополнительные аппаратные средства или даже финансирование, если Европейское космическое агентство (ЕКА) приступит к проекту, который Сантанджело называет «желательным и вероятным».

eXTP будет «флагманской миссией астрофизики», пока другие не начнут аналогичные миссии, говорит Сантанджело. К ним относятся расширенный телескоп ESA для высокоэнергетической астрофизики, который может быть запущен около 2028 года.

Рэй и его коллеги работают над научным составляющим и дизайном для STROBE-X, который затем будет оценен декадным обзором для астрофизики в 2020 году. Он имеет схожие цели, такие как eXTP, но может стоить в два раза больше. «eXTP получит хорошие оценки радиусов нескольких нейтронных звезд, но на самом деле определение параметров пространства потребует STROBE-X», - говорит член команды Томас Маккароне из Техасского технического университета в Лаббоке. Горстка американских ученых помогает определить научные цели eXTP и, скорее всего, проанализирует данные, которые, как надеятся учёные, будут открытыми.