РадиоАстрон: новые рекорды, новые открытия
Российская космическая обсерватория Спектр-Р – космическое «плечо» наземно-космического интерферометра РадиоАстрон – продолжает успешную работу на орбите, в проводимых на орбите исследованиях реализуются уникальные возможности этой обсерватории. О новых научных открытиях, связанных с изучением объектов нашей галактики и дальнего космоса сообщают ученые Астрокосмического центра ФИАН (АКЦ).
Изучение ядер активных галактик с помощью наземно-космического интерферометра РадиоАстрон продолжает приносить новые интересные результаты. Список объектов исследования пополнили известные квазары 3C273 и 3C279, первый из которых в 1963 году привел Мартина Шмидта (Caltech) к открытию квазаров, а открытие обоих квазаров несколько позднее позволило международной группе астрофизиков открыть кажущееся сверхсветовое движение сгустков плазмы в релятивистских струях.
На днях РадиоАстрон в режиме интерферометра на больших наземно-космических базах успешно зарегистрировал излучение этих квазаров. Как заметил зав. лабораторией АКЦ ФИАН, руководитель ранней научной программы РадиоАстрон, д.ф.-м.н. Юрий Ковалев: «Наблюдения квазара 3C273 позволили РадиоАстрону превзойти абсолютный рекорд по угловому разрешению, принадлежавший ранее наземной РСДБ системе, работавшей на длине волны 1,3 мм». Сигнал от квазара на длине 1,3 см зарегистрирован на базе интерферометра РадиоАстрон в 8,1 диаметров Земли или 7,6 гига длин волн, реализуя угловое разрешение в 27 микросекунд дуги (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Рекордное обнаружение ультра-компактного ядра в квазаре 3C273 наземно-космическим интерферометром РадиоАстрон. На традиционной диаграмме представлена величина отклика в зависимости от запаздывания (delay) и частоты интерференции (fringe rate). Диапазон наблюдений 1.3 см, база интерферометра 8 диаметров Земли (7.6 гига длин волн), наблюдения РадиоАстрон-GBT 2 февраля 2013 года
На более длинных волнах в 18 и 6 см интерферометру удалось зарегистрировать излучение многих компактных ядер в рамках продолжающегося обзора вплоть до 20 диаметров Земли, детектирования на рекордных длинах баз получены, в основном, с наиболее чувствительными наземными телескопами: Эффельсберг (Германия) и Аресибо, GBT (США). При этом успешные детектирования сигнала на наземно-космических базах удается регулярно получать со всеми наземными телескопами, участвующими в обзоре с РадиоАстрон, включая Российские инструменты системы Квазар-КВО.
В начале февраля 2013 г. успешно проведены первые наблюдения одной из близких активных галактик M87 в созвездии Девы. Для нее угловое разрешение РадиоАстрона сравнимо с ожидаемым размером тени центральной сверхмассивной черной дыры, согласно предсказаниям теории. В этом эксперименте впервые была использована модернизированная фазированная решетка VLA NRAO (США). Наблюдения прошли успешно. Научная группа продолжает обработку данных.
Пульсары на больших базах интерферометра и межзвездная среда
При распространении радиоизлучения через неоднородную межзвездную плазму возникает ряд эффектов: увеличение угловых размеров источника излучения, увеличение длительности импульса пульсара, искажения спектра радиоизлучения, модуляция интенсивности приходящих импульсов со временем (мерцания). Эти эффекты возникают в результате интерференции лучей, приходящих в точку наблюдения разными путями из-за преломления на неоднородностях межзвездной плазмы, образующих случайным образом рассеивающие или собирающие «линзы». Для далеких пульсаров современная теория, трактующая перечисленные выше эффекты рассеяния, предсказывает подавление амплитуды ожидаемого интерференционного отклика до величин, лежащих далеко за пределами чувствительности интерферометра РадиАстрон.
Рисунок 2. Рисунок показывает структуру отклика, полученного интерферометром РадиоАстрон-GBT на длине волны 92 см от далекого пульсара B0329+54, находящегося на расстоянии 6 тысяч световых лет. Для источника, не подвергшегося эффектам рассеяния, на представленной диаграмме должен быть единственный пик. На самом деле наблюдается тесный ансамбль интерференционных откликов, каждый из пиков которого соответствует интерференции лучей, прошедших через свою комбинацию преломлений на неоднородностях плазмы
На рисунке 2 продемонстрирован новый результат, полученный по далекому пульсару В0329+54, находящемуся на расстоянии в 2 килопарсека. На нём представлена структура интерференционного отклика на традиционной диаграмме запаздывание (delay) – частота интерференции (fringe rate). Для обычного источника, не подвергшегося эффектам рассеяния, на этой диаграмме должен быть единственный пик. На самом деле наблюдается тесный ансамбль интерференционных откликов, каждый из пиков которого соответствует интерференции лучей, прошедших через свою комбинацию преломлений на неоднородностях плазмы. Представленная диаграмма получена на частоте 316 МГц в канале с правой круговой поляризацией на интерференционной базе между 100-м радиотелескопом GBT Национальной радиоастрономической обсерватории США в Грин Бэнке и космическим радиотелескопом при удалении в 290 000 км и при проекции базы интерферометра в 150 000 км. Наблюдаемая интерференционная структура медленно меняется со временем с характерным масштабом около 100 секунд.
Современная трактовка эффектов рассеяния при распространении радиоволн через неоднородную межзвездную плазму в нашей галактике предсказывала, что длинноволновое радиоизлучение от пульсаров и квазаров будет размываться. В результате, РадиоАстрон не сможет зарегистрировать от них коррелированный сигнал на больших наземно-космических базах для длин волн 18 и 92 см. Полученные результаты опровергают это предсказание и полностью меняют имеющиеся представления о структуре неоднородностей межзвездной плазмы в нашей галактике.
Галактические водяные мазеры
В рамках ранней научной программы РадиоАстрон был обнаружен коррелированный сигнал от водяного мазера в области формирования массивных звезд W3 IRS5, расположенной на расстоянии 1,83 килопарсек в спиральном рукаве Персея нашей Галактики. Коррелированный сигнал был получен между космическим радиотелескопом Спектр-Р проекта РадиоАстрон и наземными телескопами: 40-м радиотелескопом в Йебесе (Испания) и 32-м радиотелескопом в Торуни (Польша). Сеанс интерферометрических наблюдений проводился 2 февраля 2013 г. Проекция базы наземно-космического интерферометра составляла около 5,42 диаметра Земли, что обеспечило угловое разрешение до 40 микросекунд дуги. На расстоянии W3~IRS5 от Земли это соответствует линейному разрешению 0,074 астрономической единицы (11 миллионов километров или 8 диаметров Солнца). В этом эксперименте установлен рекорд значений углового разрешения, полученных при исследованиях такого рода (см. рисунки 3, 4).
Рисунок 3. Интерференционный отклик мазерного излучения воды на длине волны 1,3 см от области звездообразования W3 IRS5 по наблюдениям РадиоАстрон с испанским телескопом Йебес. По вертикальнои оси: амплитуда коррелированного сигнала, горизонтальные оси: остаточные величина частоты интерференции (fringe rate) и спектральная частота (frequency)
Рисунок 4. То же самое, что и на рисунке 3, но на базе РадиоАстрона с польским телескопом Торунь
Комментируя полученную информацию, зав. лабораторией АКЦ ФИАН, к.ф-м.н. Алексей Алакоз сказал: «Такие исследования имеют очень важное значение для понимания механизмов образования мазерного феномена, который позволяет изучать свойства материи в экстремально сильном поле излучения, в среде с сильными отклонениями от равновесного состояния. Понимание механизмов накачки, а также условий в среде, при которых эти механизмы эффективно работают, имеет принципиальное значение для построения цельной картины процесса звездообразования».
АНИ «ФИАН-Информ» по материалам АКЦ ФИАН
07.03.2013
