Зображення сузір'їв Кассіопея і Цефея, зроблене обсерваторією WISE
Stuart Rankin / flickr.com
Космічний телескоп «Радіоастрон», який утворює разом з наземними телескопами интерферометр з наддовгих базою, розгледів в мазерного випромінюванні, що виходить від області активного утворення зірок Цефея A, об'єкт з кутовим розміром близько 24 мікросекунд, що можна порівняти з розмірами Сонця. Стаття опублікована в The Astrophysical Journal, препринт роботи викладений на сайт arXiv.org.
Як правило, «Радіоастрон» працює не поодинці, в зв'язці з ним за тим же ділянкою неба спостерігають ще кілька наземних телескопів. Це дозволяє отримати інтерферометр з наддовгих базою , (Що перевищує в кілька разів діаметр Землі), який має кутовий розширення порядку декількох десятків кутових мікросекунд - такий кутовий розмір мав би сірникову коробку, що знаходиться на поверхні Місяця. Висока роздільна здатність досягається завдяки синхронізації і подальшої обробки зображень, що приходять від різних телескопів - через те, що вони знаходяться в різних точках, випромінювання до них доходить з невеликою затримкою, і це дозволяє уточнити напрям на джерело.
Група вчених з Росії, Великобританії, Японії, Нідерландів і США під керівництвом Андрія Соболєва з Уральського федерального університету провела спостереження області активного утворення зірок в сузір'ї Цефея ( Cepheus A) , віддаленої від Землі на відстані близько 700 ± 40 парсек (близько 2 тисяч світлових років). Радіовипромінювання цій галузі в основному утворюється в одному з 16 теплових ядер, пов'язаних з формуванням нових гарячих зірок спектрального класу O або B. Раніше астрономи реєстрували від цих джерел когерентне випромінювання з частотою близько 22 гігагерц, що відповідає переходам в молекулах води (так званий водний космічний мазер ). Втім, низьке дозвіл не дозволяло вивчити цей регіон в подробицях.
Спостереження за цією ділянкою неба «Радіастрон» вів спільно з наземними радіотелескопами в іспанській провінції Гвадалахара, на Сицилії і обсерваторією «Зеленчукская» на Північному Кавказі протягом 40 хвилин 18 листопада 2012 року. Діаметри наземних телескопів становили від 32 до 40 метрів. Потім зібрані дані були відправлені в обчислювальний центр в Москві, де астрономи шукали між ними кореляції. В результаті вчені виявили в області спостережень чотири джерела мазерного випромінювання, що мають відносні швидкості руху 0,6, -9,7, -14,8, -16,2 і -16,9 кілометра в секунду. Проте, космічний телескоп сам по собі розгледів тільки джерела зі швидкістю 0,6 і -16,9 кілометра в секунду, а подальші наземні спостереження проводилися тільки для джерела 0,6 кілометра в секунду. Тому вчені сфокусувалися саме на ньому.
Зображення області зореутворення Цефея А. Чорними точками відзначені приблизні координати джерел мазерного випромінювання
AM Sobolev et al. / The Astrophysical Journal
Більш детальний аналіз з урахуванням спостережень «Радіоастрон» і наземних телескопів показав, що насправді випромінювання джерела розщеплюється на два сигнали з відносними швидкостями близько 0,36 і 0,9 кілометра в секунду. У той же час, окремо телескопи це розщеплення не бачили. Порівнюючи затримку фаз кожного з цих сигналів на початку і кінці 40-хвилинного періоду спостережень, вчені отримали, що відстань між джерелами не перевищує 24 мікросекунд кутовий дуги. А знаючи, що досліджувана область знаходиться приблизно в 700 парсеках від Землі, нескладно перерахувати кутова відстань в лінійне - виявляється, що відстань між джерелами порівняно з радіусом Сонця.Спектр випромінювання, знятий телескопом в Єбес
AM Sobolev et al. / The Astrophysical Journal
Уточнений спектр випромінювання близько лінії 0,6 кілометрів в секунду
AM Sobolev et al. / The Astrophysical Journal
Крім того, вчені запропонували кілька гіпотез, які пояснюють появу такої структури з порівняно невеликими розмірами. Теоретично її можна пояснити, розглядаючи кеплерова рух джерел випромінювання по протозвездной або протопланетного диска, перекриття двох газових хмар практично ідеально сферичної форми або утворення вихрів при обтіканні нерухомого перешкоди ( вихори фон Кармана ). Найкраще теоретичні передбачення та експериментальні дані збігаються для останньої гіпотези.У листопаді минулого року телескоп «Радіоастрон» залишився без годинника - знаходиться на його борту водневий стандарт частоти вийшов з ладу у зв'язку з вичерпанням запасу нейтрального водню, і синхронізація апарату з наземними телескопами стала неможлива. Проте, вчені знайшли альтернативний спосіб синхронізації, і зараз телескоп продовжує свою роботу.
Раніше астрономи вже використовували «Радіоастрон», щоб сфотографувати джети блазарів із сузір'я Ящірки BL Lac з рекордно високою роздільною здатністю близько 21 кутовий мікросекунди. Теоретично, при базі інтерференції близько 340000 кілометрів апарат може отримати фотографії і з великою роздільною здатністю (аж до семи кутових мікросекунд). Варто відзначити, що існують і інші проекти , Аналогічні «Радіоастрон» (наприклад, Event Horizon Telescope), але їх апертура не дотягує до апертури інтерферометра, створюваного російським супутником разом з наземними телескопами.
Дмитро Трунин