Российский космический радиотелескоп "Радиоастрон" получил изображения с самым высоким угловым разрешением в истории астрономии. Работа велась совместно с 15 наземными радиотелескопами из России (сеть "Квазар-КВО"), Европы и США. Астрономы при этом наблюдали активное ядро галактики в созвездии Ящерицы ― объект BL Lacertae.
Учёные смогли разглядеть на полученной "картинке" особенности структуры джетов – гигантских струй вещества, которые выбрасывает сверхмассивная чёрная дыра, расположенная в центре этой галактики, и восстановить структуру магнитного поля.
Но прежде чем рассказывать о том, какой результат получили учёные, стоит объяснить, за счёт чего был достигнут рекордный показатель.
Интерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ или VLBI) используется в радиоастрономии с 1974 года, она основана на наблюдении одного и того же объекта с помощью нескольких независимых радиотелескопов, разделённых определённым расстоянием (его называют "базой") и "складывании" полученных сигналов.
Созданная таким образом "картинка" эквивалентна той, которую мог бы дать гигантский радиотелескоп с диаметром зеркала равным расстоянию между телескопами.
Развитие этого метода наблюдений долгое время сдерживалось физическим барьером – телескопы нельзя было разнести на расстояние большее, чем диаметр Земли. С конца 1970-х годов астрофизик Николай Кардашев и его коллеги разрабатывали проект наземно-космического интерферометра, который мог бы преодолеть это ограничение. В 2011 году этот проект был осуществлён, на орбиту был выведен космический аппарат "Спектр-Р". На нём был установлен радиотелескоп с диаметром зеркала 10 метров, что позволило создать самый большой в истории наземно-космический радиоинтерферометр с базой практически равной расстоянию до Луны.
С момента своего запуска "Радиоастрон" успешно работает, и учёные, получающие от него данные, организуют совместные проекты с коллегами, использующими крупнейшие радиотелескопы Земли.
В ходе сеанса наблюдений, проведённого на самой короткой длине волны интерферометра (1,3 сантиметра) с участием 15 наземных радиотелескопов, учёные смогли добиться рекордного углового разрешения – 21 микросекунда дуги.
В результате этих наблюдений удалось "разглядеть" структуры размером в шесть тысяч астрономических единиц (одна астрономическая единица соответствует расстоянию от Земли до Солнца). Это примерно в 30 меньше, чем облако Оорта в Солнечной системе и в 45 раз меньше, чем расстояние от Солнца до ближайшей звезды Альфа Центавра.
"Это более чем в тысячу раз лучше разрешения космического телескопа "Хаббл". Оптический телескоп с таким угловым разрешением мог бы разглядеть спичечный коробок на поверхности Луны", — поясняет руководитель научной программы проекта из Астрокомического центра ФИАН Юрий Ковалев.
Он и его коллеги наблюдали за поведением объекта BL Lacertae. Это блазар ― сверхмассивная чёрная дыра, окружённая диском плазмы, разогретой до температур в миллиарды градусов. Мощные магнитные поля и высокие температуры формируют джеты (выбросы) – струи газа длиной до нескольких световых лет.
Теоретические модели предсказывали, что из-за вращения чёрной дыры и аккреционного диска, линии магнитного поля должны формировать спиральные структуры, которые в свою очередь ускоряют поток вещества, выбрасываемого джетами. Учёным с помощью "Радиоастрона" удалось визуализировать эти спиральные структуры, а также зоны ударной волны в области формирования джета, что позволило лучше понять, как работают эти самые мощные во Вселенной источники излучения (пока ещё учёным известно о них не так много).
"Ядро галактики оказалось экстремально горячим. Если бы мы попытались воспроизвести эти физические условия на Земле, то получили бы зону с температурой более триллиона градусов", – прокомментировал результаты научный сотрудник Института радиоастрономии общества Макса Планка Андрей Лобанов.
Все подробности рекордного исследования — в статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal.
Добавим, что проект "РадиоАстрон" осуществляется Астрокосмическим центром Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Научно-производственным объединением им. С.А. Лавочкина по контракту с Роскосмосом совместно с многими научно-техническими организациями в России и других странах.
