Час X-лучей: как японский спутник будет изучать самые горячие объекты во Вселенной
В космос отправляется японский орбитальный рентгеновский телескоп XRISM. Он поможет заглянуть в ближайшие окрестности черных дыр, вернуться в эпоху первых звезд и раскрыть тайну огромных галактических скоплений. Телескопу предстоит изучить самые горячие уголки Вселенной. Парадоксально, но именно для этого его главный прибор будет холоднее космического вакуума.
Горячие точки
Каждый объект во Вселенной испускает разные излучения. Какое из них преобладает, зависит от температуры источника. Теплое человеческое тело излучает в основном инфракрасные волны. Звезды, разогретые до нескольких тысяч градусов — свет. Вещество с температурой от десятков тысяч до миллиона градусов испускает главным образом ультрафиолетовые лучи. А материя, раскаленная до миллионов и сотен миллионов градусов — рентгеновские. Чтобы изучать столь горячие объекты, и нужны рентгеновские телескопы. Атмосфера поглощает рентгеновские лучи, поэтому инструменты приходится выводить на орбиту.
Где же вещество разогревается до «рентгеновской» температуры? Например, в коронах звезд, в том числе Солнца. Между прочим, до сих пор неизвестно, почему солнечная корона раскалена до миллионов градусов, хотя поверхность — всего до нескольких тысяч. Но звезды — сравнительно слабые источники рентгеновских лучей. На сколько-нибудь приличном расстоянии они уже не видны, так что тон на рентгеновском небе задают вовсе не звезды.
Куда ярче светится в рентгене материя, падающая на черные дыры. Сама черная дыра, как ей и положено, ничего не излучает. Но если она находится в облаке вещества, начинается иллюминация. Могучая гравитация «хищницы» закручивает материю в диск, вращающийся с околосветовой скоростью. Потоки вещества по спирали спускаются к черной дыре и сталкиваются друг с другом. Трение разогревает их до сотен миллионов градусов. Подобную карусель (аккреционный диск, как выражаются астрономы) устраивают вокруг себя черные дыры самого разного калибра. От монстров в миллионы и миллиарды солнечных масс до скромных остатков отгоревших звезд массой в несколько солнц. Горячие диски падающего вещества, хотя и не столь впечатляющие, бывают также вокруг нейтронных звезд и белых карликов.
Но самый масштабный источник X-лучей — горячий межгалактический газ в скоплениях галактик. Он невероятно разрежен: в литре такого газа содержится примерно один атом. Можно было бы счесть, что это просто вакуум, если бы эта «пустота» не превосходила по массе все галактики скопления в несколько раз. Да, межгалактические просторы почти пусты, но зато и необозримо огромны.