Замечательная карта основана на недавно опубликованных данных, полученных инструментом NASA Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER). Эти мерцающие точки и запутанные петли — результат почти двухлетней работы по изучению источников космического рентгеновского излучения с орбиты Земли.
На борту Международной космической станции уже несколько лет работает рентгеновский телескоп NICER. Прибор представляет собой систему из 56 детекторов рентгеновских фотонов, которые регистрируют энергию собранных фотонов, а также время их прихода. Приемник GPS обеспечивает точное измерение времени и положения инструмента. Рентгеновские фотоны могут быть снабжены временными метками с точностью менее 300 нс. Примерно каждые полтора часа после захода солнца устройство собирает эти высокоэнергетические фотоны из восьми мест, доступных с орбиты МКС. На получившейся карте каждая изогнутая линия соответствует пути, по которому инструмент следует по небу, когда его высокоэнергетические глаза перемещаются от одного источника к другому. Меньшие точки и линии — это высокоэнергетические частицы, сталкивающиеся с его датчиками.
Однако, возможно, более интересны более крупные «искры», яркость которых обусловлена как количеством времени, которое NICER тратит на наблюдение за участком неба в заданном месте, так и их собственным очень обильным рентгеновским излучением. Многие из этих мест находятся просто вблизи объектов, называемых нейтронными звездами. Эти объекты настолько плотны, что единственное, что удерживает их от дальнейшего падения в черную дыру, — это физический закон, утверждающий, что определенные элементарные частицы, образующие звезды, не могут занимать одно и то же квантовое состояние, и поэтому материя, образующая ядра звезд, не может быть сколь угодно плотно упакована — принцип запрета Паули. По крайней мере, не без присутствия гораздо большей гравитационной силы. Проблема в том, что ученые до сих пор не совсем уверены, как формируются и эволюционируют нейтронные звезды, потому что их точные размеры точно не определены.
Таким образом, лучшее знание фактических радиусов этих звезд могло бы позволить нам узнать больше о довольно экзотической и необычной физике, которая действует внутри них. Есть шанс, что благодаря наблюдениям, проводимым в рамках миссии NICER, мы сможем определять размеры нейтронных звезд с большей точностью — до 5 процентов. Более того, некоторые из этих звезд также являются быстрыми пульсарами. Определение времени, которое проходит между каждыми двумя появлениями их похожих на маяк рентгеновских лучей — периода данного пульсара — также может дать астрономам очень подробную картину и распределение этой совокупности объектов.
Это не конец. Эксперимент SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology) в рамках проекта NICER уже собирает информацию, которая не только поможет определить будущее миссии, но и будет способствовать дальнейшему исследованию космоса в целом. И хотя размещенная здесь графика может выглядеть довольно хаотично, в этой миске из космических спагетти и тефтелей астрономы находят много информации.
После небольшой обработки это изображение показывает Петлю Лебедя, остаток сверхновой на расстоянии около 90 световых лет и возрастом от 5000 до 8000 лет, — добавил Кит Гендро, главный исследователь Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
Мы постепенно создаем новый рентгеновский снимок всего неба, и не исключено, что дальнейшие обзоры NICER обнаружат неизвестные ранее объекты.
