Вселенная в рентгеновских лучах выглядит совсем не так, как в привычном нам видимом свете. Там, где оптические телескопы показывают спокойные звезды и туманности, рентгеновские приборы обнаруживают бушующие потоки плазмы, взрывы сверхновых и раскаленный газ в скоплениях галактик. Но долгое время астрономам мешала одна проблема: наша собственная Солнечная система тоже светится в рентгене, создавая помехи для наблюдений далекого космоса.
Группа исследователей из Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) наконец смогла разделить эти два источника излучения. Они использовали данные, собранные телескопом eROSITA, установленным на борту российско-германской обсерватории «Спектр-РГ» (SRG). И то, что раньше считалось просто шумом, превратилось в ценный научный инструмент.
Откуда берется рентгеновское свечение Солнечной системы
Основной источник мягкого рентгеновского излучения внутри нашей системы — это взаимодействие солнечного ветра с нейтральными атомами. Процесс называется SWCX (Solar Wind Charge eXchange). Сильно заряженные ионы (например, углерода или кислорода), выброшенные Солнцем, сталкиваются с нейтральными атомами, захватывают у них электроны и испускают рентгеновские фотоны.
Эти нейтральные атомы могут быть из геокороны (разреженной водородной оболочки Земли), из межпланетного пространства или даже из межзвездной среды, проникающей в Солнечную систему.
Раньше астрономы считали это свечение досадной помехой. Оно искажало измерения температуры и плотности далеких объектов, влияло на космологические модели. Но теперь выяснилось, что, изучив эту «помеху», можно многое узнать о самом Солнце и о том, как оно взаимодействует с окружающим пространством.
Уникальные данные eROSITA
Телескоп eROSITA вел наблюдения с 2019 по 2021 год. Его главное преимущество — расположение. Обсерватория SRG находится вблизи точки Лагранжа L2, на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли. Это позволяет избежать сильного рентгеновского излучения от земной геокороны, которое мешало бы наблюдениям.
Кроме того, наблюдения начались в минимум солнечной активности, когда светило было спокойным, и продолжались по мере роста активности. Это дало ученым возможность проследить, как меняется рентгеновское свечение в зависимости от состояния Солнца.
В итоге команда под руководством Конрада Деннерля смогла реконструировать карту мягкого рентгеновского излучения Солнечной системы так, как если бы мы смотрели на нее из-за ее пределов. И обнаружила несколько интересных явлений.
Полярные дыры и межзвездный бриз
Анализ данных показал, что во время солнечного минимума рентгеновское излучение в полярных областях Солнца заметно слабее — это так называемая «полярная дыра». По мере роста активности дыра закрывается, и свечение становится равномернее.
Еще одно открытие — локализованная область повышенной яркости вблизи орбиты Земли. Она не вращается вместе с Солнцем, а значит, имеет другое происхождение. Это следствие «межзвездного бриза» — потока нейтральных атомов гелия, которые проникают в Солнечную систему из межзвездной среды. Гравитация Солнца искривляет их траектории, создавая так называемый «конус фокусировки гелия» на подветренной стороне. Это явление предсказали еще в 1970-х, и вот теперь его удалось наблюдать напрямую.
От помехи к инструменту
Теперь ученые могут использовать рентгеновское свечение Солнечной системы как диагностический инструмент. Оно позволяет:
- Изучать состав солнечного ветра и его изменения во времени.
- Отслеживать взаимодействие солнечного ветра с межзвездной средой.
- Строить трехмерные модели распределения вещества в гелиосфере.
И, конечно, очищать данные наблюдений далекого космоса от «нашего» излучения, чтобы точнее измерять параметры Вселенной.
Как отметил Конрад Деннерль, это настоящий сдвиг парадигмы. То, что считалось шумом, оказалось ценной информацией. И теперь астрономы могут одновременно и изучать ближний космос, и лучше видеть дальний.
Как вам идея, что даже «помехи» могут быть полезны? И что вы думаете о «конусе фокусировки гелия» — звучит как оружие из научной фантастики, правда? Делитесь мнениями в комментариях!
Читайте также: