Китай запускает спутники обнаружения гамма-лучей для отслеживания источников гравитационных волн

Новая китайская космическая миссия будет следить за гамма-всплесками от сливающихся нейтронных звезд.

Это иллюстрация показывает две крошечные, но очень плотные нейтронные звезды в точке, в которой они сливаются образуя сверхновую. Ожидается, что такое очень редкое событие вызовет как гравитационные волны, так и короткий гамма-всплеск, которые были замечены 17 августа 2017 года LIGO–Virgo и Fermi/INTEGRAL соответственно. Последующие детальные наблюдения с помощью многих телескопов ESO подтвердили, что этот объект, видимый в галактике NGC 4993 примерно в 130 миллионах световых лет от Земли, действительно является сверхновой. Такие объекты являются основным источником очень тяжелых химических элементов, таких как золото и платина, во Вселенной.

Миссия Китайского национального космического управления “Чанъэ-5” по возвращению лунных камней на Землю на следующей неделе попала в заголовки газет по всему миру. Но другое космическое агентство в Китае, научно-ориентированный национальный центр космических наук (NSSC) Китайской академии наук (CAS), передаёт свои собственные новости: сегодня сразу после 4 часов утра по местному времени он запустил свой гравитационно-волновой высокоэнергетический электромагнитный проект. Аналог All-Sky Monitor (GECAM) с космодрома Сичан в провинции Сычуань.

Два небольших спутника GECAM – 130 сантиметров высотой и 150 килограммов, сейчас находятся на одинаковых 600-километровых орбитах, но на противоположных сторонах Земли. Из этих мест они будут наблюдать гамма-всплески, возникающие в результате слияния сверхплотных объектов, события, которые также порождают гравитационные волны, рябь в пространстве-времени. В 2017 году астрономы стали свидетелями этого небесного светового шоу, когда пара нейтронных звезд, мертвых ядер, оставшихся от взрывов сверхновых, слились и извергли осколки, светящиеся на разных длинах волн. Считается также, что слияние нейтронной звезды и черной дыры порождает световые и гравитационные волны. Но вопрос о том, Должно ли слияние двух черных дыр производить какой-либо свет, остается открытым, говорит Сюн Шаолинь, астрофизик из Института физики высоких энергий CAS и главный исследователь GECAM. “Большинство теоретиков думают, что ответ отрицательный, но все больше и больше людей считают, что при определенных обстоятельствах это может вызвать электромагнитное излучение, включая гамма-всплески”, – говорит он.

Работая вместе, два спутника могут отслеживать все небо, отслеживая источник GRB в определенном месте. По словам Джеммы Андерсон, астронома из Университета Кертина, существующие гамма-обсерватории, такие как обсерватория НАСА имени Нила Герельса Свифта и космический телескоп Ферми, имеют только частичный вид на небо и иногда блокируются Землей. – GECAM покрывает все небо, – говорит она. Кроме того, Swift и Fermi оптимизированы для захвата более длинных, высокоэнергетических GRB, возникающих в результате коллапса массивных звезд. Наблюдаемый диапазон энергии GECAM простирается до 6 кэВ, что ниже, чем у Swift и Fermi, что может быть преимуществом при обнаружении “более мягких” GRB, связанных с гравитационными волнами, говорит Сион.

С другой стороны, две миссии НАСА, обнаружив вспышку своими широкопольными мониторами, могут увеличить масштаб с помощью узкопольных приборов для изучения послесвечения вспышки в гамма-лучах и на других длинах волн. Имея возможность наблюдения всего неба, GECAM быстро предупредит другие наземные и космические приборы, чтобы они могли наблюдать послесвечение.

Питер Месарос, астрофизик-теоретик из Университета штата Пенсильвания, университетский парк, говорит, что GECAM – это то, чего стоит ждать с нетерпением. Свифт и Ферми устарели. “Свифт” был запущен в 2004 году с запланированной двухлетней миссией. “Ферми”, который находится на орбите с 2008 года, как ожидается, должен был работать от пяти до 10 лет. Наличие еще одного детектора гамма-всплесков на орбите важно, сказал Месарос, потому что GECAM также должен продолжать работать после окончательной гибели Swift.

Проект GECAM быстро развивался после того, как Сюн и его коллеги увидели  в этом потенциальные возможности. Они предложили GECAM в 2016 году, через месяц после того, как детекторы гравитационных волн в Соединенных Штатах сделали свое историческое открытие слияния черных дыр. Эта миссия дает Китаю новую роль в так называемой многопользовательской астрономии, которая опирается на сбор дополнительной информации, переносимой фотонами, гравитационными волнами, нейтрино и космическими лучами, которые могут быть одновременно испущены в результате космических событий. В случае гравитационных волн, например, дополнительные электромагнитные сигналы могут помочь отличить слияния нейтронных звезд от комбинаций слияний черной дыры и нейтронной звезды, говорит Андерсон.

Команда Сюна получила финансирование в рамках Пятилетнего плана в размере 4 миллиардов юаней (610 миллионов долларов), в соответствии с которым NSSC поддерживает четыре космические научные миссии. В дополнение к GECAM, NSSC разрабатывает зонд Эйнштейна, который будет исследовать небо для низкоэнергетического рентгеновского излучения, что связано с космическими явлениями. Усовершенствованная космическая солнечная обсерватория для наблюдения за магнитным полем Солнца и наблюдения за солнечными вспышками и Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, совместная миссия CAS и Европейского космического агентства для получения изображений магнитосферы Земли. Сроки запуска не определены.

Читайте также: