Изображение созвездий Кассиопея и Цефея, сделанное обсерваторией WISE
Stuart Rankin / flickr.com
Космический телескоп «Радиоастрон», который образует вместе с наземными телескопами интерферометр со сверхдлинной базой, разглядел в мазерном излучении, исходящем от области активного образования звезд Цефея A, объект с угловым размером около 24 микросекунд, что сопоставимо с размерами Солнца. Статья опубликована в The Astrophysical Journal, препринт работы выложен на сайт arXiv.org.
Космический телескоп «Радиоастрон» — единственный российский научный космический аппарат. Главная задача телескопа — наблюдение в радиоволновом диапазоне за активными ядрами галактик, пульсарами, квазарами и межзвездными газовыми облаками. «Радиоастрон» имеет одну из самых больших антенн среди космических радиотелескопов (диаметром около 10 метров) и обращается вокруг Земли по сильно вытянутой эллиптической орбите с длиной большой полуоси около 190 тысяч километров и периодом обращения около 8,3 суток. Подробнее про аппарат можно прочитать в серии интервью Виталия Егорова (1, 2, 3).
Как правило, «Радиоастрон» работает не в одиночку, в связке с ним за тем же участком неба наблюдают еще несколько наземных телескопов. Это позволяет получить интерферометр со сверхдлинной базой, (превышающей в несколько раз диаметр Земли), который имеет угловое расширение порядка нескольких десятков угловых микросекунд — такой угловой размер имел бы спичечный коробок, находящийся на поверхности Луны. Высокая разрешающая способность достигается благодаря синхронизации и последующей обработке изображений, приходящих от разных телескопов — из-за того, что они находятся в разных точках, излучение до них доходит с небольшой задержкой, и это позволяет уточнить направление на источник.
Группа ученых из России, Великобритании, Японии, Нидерландов и США под руководством Андрея Соболева из Уральского федерального университета провела наблюдения области активного образования звезд в созвездии Цефея (Cepheus A), удаленной от Земли на расстоянии около 700 ± 40 парсек (около 2 тысяч световых лет). Радиоизлучение этой области в основном образуется в одном из 16 тепловых ядер, связанных с формированием новых горячих звезд спектрального класса O или B. Ранее астрономы регистрировали от этих источников когерентное излучение с частотой около 22 гигагерц, отвечающее переходам в молекулах воды (так называемый водный космический мазер). Впрочем, низкое разрешение не позволяло изучить этот регион в подробностях.
Наблюдения за этим участком неба «Радиастрон» вел совместно с наземными радиотелескопами в испанской провинции Гвадалахара, на Сицилии и обсерваторией «Зеленчукская» на Северном Кавказе в течение 40 минут 18 ноября 2012 года. Диаметры наземных телескопов составляли от 32 до 40 метров. Затем собранные данные были отправлены в вычислительный центр в Москве, где астрономы искалимежду ними корреляции. В результате ученые обнаружили в области наблюдений четыре источника мазерного излучения, имеющих относительные скорости движения 0,6, −9,7, −14,8, −16,2 и −16,9 километра в секунду. Тем не менее, космический телескоп сам по себе разглядел только источники со скоростью 0,6 и −16,9 километра в секунду, а дальнейшие наземные наблюдения проводились только для источника 0,6 километра в секунду. Поэтому ученые сфокусировались именно на нем.
Изображение области звездообразования Цефея А. Черными точками отмечены примерные координаты источников мазерного излучения
A. M. Sobolev et al. / The Astrophysical Journal
Спектр излучения, снятый телескопом в Ебесе
Уточненный спектр излучения около линии 0,6 километров в секунду
В ноябре прошлого года телескоп «Радиоастрон» остался без часов — находящийся на его борту водородный стандарт частоты вышел из строя в связи с исчерпанием запаса нейтрального водорода, и синхронизация аппарата с наземными телескопами стала невозможна. Тем не менее, ученые нашли альтернативный способ синхронизации, и сейчас телескоп продолжает свою работу.
Ранее астрономы уже использовали «Радиоастрон», чтобы сфотографировать джеты блазара из созвездия Ящерицы BL Lac с рекордно высоким разрешением порядка 21 угловой микросекунды. Теоретически, при базе интерференции около 340000 километров аппарат может получить фотографии и с большим разрешением (вплоть до семи угловых микросекунд). Стоит отметить, что существуют и другие проекты, аналогичные «Радиоастрону» (например, Event Horizon Telescope), но их апертура не дотягивает до апертуры интерферометра, создаваемого российским спутником вместе с наземными телескопами.