Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Ввиду важности наблюдений в гамма-диапазоне в космосе постоянно работает несколько соответствующих инструментов. Иногда это небольшие детекторы, выполняющие роль дополнительной нагрузки (как приборы эксперимента «Конус» на спутнике Wind («Ветер», поскольку аппарат изучает солнечный ветер)), иногда – большие установки на специализированных спутниках (таких как Fermi и Swift («Быстрый», поскольку аппарат способен быстро разворачиваться в сторону гамма-всплесков)). Также продолжаются разработки новых инструментов.

Процессы, приводящие к генерации гамма-излучения, не являются тепловыми. Они связаны или с существованием частиц, ускоренных до высоких энергий, или с ядерными процессами. А вот рентгеновское излучение может быть и тепловым, и нетепловым. В природе реализуется очень много сценариев, приводящих к испусканию рентгеновских лучей, поэтому неудивительно, что рентгеновские источники весьма многочисленны, и развитие этой ветви наблюдательной астрономии принесло (и продолжает приносить) много новой информации, востребованной как астрономами, так и физиками.

Первой специализированной рентгеновской обсерваторией стал запущенный в декабре 1970 г. аппарат Uhuru. К настоящему моменту на орбите побывало огромное количество аппаратов, проводивших наблюдения в этом диапазоне, – как крупные спутники, созданные ведущими космическими агентствами, так и небольшие приборы, разработанные и созданные в Японии, Индии и Китае, выведенные на орбиты с помощью собственных носителей со своих космодромов. Относительная доступность работы в этом диапазоне отчасти объясняется востребованностью мониторинга отдельных источников или участков неба значительной площади даже с помощью небольших инструментов.

Космические гамма-всплески около 30 лет оставались самой жгучей загадкой в астрофизике.

Важными этапами в развитии рентгеновской астрономии становилось появление новых спутников, позволяющих проводить обзоры неба на новом, значительно более высоком уровне чувствительности, или рентгеновских телескопов с рекордными характеристиками для изучения отдельных источников. К обзорным спутникам, сыгравшим большую роль, следует отнести ROSAT, который в 1990-е гг. представил полный обзор неба в мягком рентгеновском диапазоне, и RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, Обсерватория для изучения временных характеристик ренгтеновских источников им. Росси), проводивший в течение 15 лет мониторинг рентгеновских источников по всему небу, измеряя их временные и спектральные характеристики.

Особо стоит выделить инструменты, которые были установлены на орбитальных космических станциях. С одной стороны, использование комплекса станции является достоинством: ниже стоимость вывода на орбиту, снижаются риски, есть возможность использовать энергетические ресурсы и средства связи станции. С другой стороны, трудно проводить высокоточные наблюдения, поскольку станции трудно или невозможно с достаточной точностью стабилизировать (на них работают люди, функционируют системы жизнеобеспечения и другое оборудование). Оптические, рентгеновские и ультрафиолетовые телескопы (в основном предназначенные для наблюдения за Солнцем) присутствовали уже на станции Skylab, а позднее важным шагом стал запуск астрофизического модуля «Квант», пристыкованного к станции «Мир» в 1987 г. Модуль содержал несколько инструментов, позволивших, в частности, получить рентгеновские спектры сверхновой SN 1987А. Сейчас на Международной космической станции работает рентгеновский детектор MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image), созданный японским космическим агентством (JAXA), а недавно там начал свою работу прибор NICER, в основном предназначенный для изучения нейтронных звезд.

Наблюдения в ультрафиолете с поверхности Земли также невозможны. Первым крупным проектом (не предназначенным для изучения Солнца) стал спутник IUE (International Ultraviolet Explorer, Международный телескоп УФ-диапазона), выведенный на орбиту в 1978 г. и проработавший почти 20 лет. Хотя это был всего лишь 45-сантиметровый телескоп (небольшой по земным меркам), он впервые смог получить огромное количество ультрафиолетовых спектров самых разных небесных объектов в хорошем разрешении; среди прочего были получены важные результаты по звездным ветрам и межзвездной среде.

Примером эффективной миссии с четкой задачей является ультрафиолетовый спутник GALEX (Galaxy Evolution Explorer, Аппарат для изучения эволюции галактик) с телескопом диаметром 50 см, предназначенный для изучения звездообразования в галактиках. За почти 10 лет работы были получены данные по сотням тысяч галактик, что оказалось крайне востребовано во внегалактической астрономии.

Земная атмосфера непрозрачна и с другой стороны видимой части спектра – в инфракрасном диапазоне. Это излучение характерно для относительно холодных объектов: молодых звезд, молекулярного газа, пыли, протопланетных дисков, так что изучение неба в инфракрасных лучах нужно прежде всего для изучения звездообразования.