май 2007, 5 "В МИРЕ НАУКИ"

СВЕРХНОВАЯ ФОТОМОДЕЛЬ

Ольга Закутняя

Расширяющаяся оболочка сверхновой звезды была зарегистрирована российскими астрофизиками в результате обзора неба в жестком рентгеновском диапазоне с помощью обсерватории "Интеграл".

Остаток вспышки сверхновой RX J1713.7-3946
Остаток вспышки сверхновой
Контуры источника RX J1713.7-3946, полученные ROSAT и H.E.S.S., наложенные на изображение "Интеграла"

Галактический объект RX J1713.7-3946, который представляет собой остаток вспышки сверхновой звезды, впервые был обнаружен орбитальной рентгеновской обсерваторией ROSAT (Германия/США/Великобритания, 1990-1999 гг.), на изображении которой объект представлял собой протяженный источник мягкого рентгеновского излучения с максимальным размером около 70 угловых минут.

Внимание астрофизиков он привлек позже, когда была высказан гипотеза о том, что остатки оболочек сверхновых звезд, и в том числе оболочка RX J1713.7-3946, является местом ускорения элементарных частиц (протонов и электронов), то есть одним из источников космических лучей. В пользу этого предположения говорили исследования спектра излучаемых объектом фотонов, выполненные с помощью данных обсерватории ASCA (Япония, 1993-2001 гг.). Однако только этой информации было недостаточно для подтверждения гипотезы.

Трудность в изучении источников космических лучей состоит в том, что они отклоняются от первоначальных траекторий магнитным полем Галактики, и восстановить по ним картину происходящего в местах их рождения не представляется возможным. Альтернативой может служить наблюдение за фотонами высоких энергий (рентгеновский и гаммадиапазоны), которые рождаются при процессах ускорения электронов и протонов, а также при взаимодействии этих частиц с атомами межзвездной среды. Энергетический спектр излучения от источника космических лучей и его интенсивность могут многое рассказать о механизмах ускорения частиц.

Распределение поверхностной яркости оболочки RX J1713.73946 в жестком рентгеновском диапазоне (17-60 килоэлектронвольт, кэВ) было впервые построено Романом Кривоносом и его коллегами из Института космических исследований РАН и Института астрофизики Общества им. Макса Планка (Германия) по данным телескопа IBIS, основного прибора орбитальной обсерватории "Интеграл" (Европейское космическое агентство). На изображении, полученным по данным телескопа IBIS, объект RX J1713.73946 виден как протяженная структура размером около 24 угловых минут.

Полученное изображение хорошо совпало с более ранними изображениями источника. Первое из них, сделанное в мягком рентгеновском диапазоне энергий (0,5-2,5 кэВ), принадлежит обсерватории ROSAT. Второе было получено в 2006 г. с помощью сети наземных черенковских телескопов H.E.S.S., зафиксировавших сверхвысокоэнергичное (до 10 тераэлектронвольт) гаммаизлучение от объекта. Совпадение морфологии в разных диапазонах подтверждает гипотезу об ускорении космических лучей в оболочке сверхновой.

Источником излучения оболочки на энергиях рабочего диапазона "Интеграла" предположительно служит синхротронное излучение электронов, разогнанных в магнитном поле оболочки до энергий в 100 ТэВ.

Открытие стало частью более широкой работы - обзора всего неба в жестком рентгеновском диапазоне с помощью телескопа IBIS, проведенного на основе четырех лет работы обсерватории. Это фактически первый подобный обзор, выполненный с помощью "Интеграла", так как ранее обсерваторию использовали в большей степени для глубокого изучения отдельных участков небесной сферы.

"До сих пор использовать данные "Интеграла" для изучения популяций источников, в особенности внегалактических, было сложно, поскольку большая часть неба еще не была "осмотрена", - пояснил Роман Кривонос, научный сотрудник Института космических исследований РАН. - Поэтому в 2005-2006 гг. мы провели целенаправленные наблюдения прежде не исследованных участков неба и к настоящему моменту завершили полный обзор небесной сферы в жестком рентгеновском диапазоне (17-60 кэВ)".

В ходе обзора было обнаружено 400 источников по всему небу. Большая часть их (213) принадлежит нашей галактике. Из оставшихся источников 136 - внегалактические, включая активные ядра галактик и 3 галактических скопления. Природа 49 источников пока не определена. Глубина обзора составила 70-100 мегапарсек (1 парсек = 3*1016 м) в зависимости от направления, что соответствует размерам локальной Вселенной.