Всеволновая Вселенная

za_neptunie — 13.10.2018

Источник

    В этом блоге неоднократно говорилось о том, что в настоящее время оптические обзоры (Паломарский обзор, PS1, Gaia, NOAO Data Lab) каталогизировали несколько миллиардов небесных тел (в основном звезд и галактик). Аппроксимация очень глубоких полей космического телескопа “Хаббл” говорит о том, что на всём небе находится 200 миллиардов объектов с видимым блеском до 30-31 звездной величины. В этой заметке я попытаюсь рассмотреть вопрос о том, сколько различных небесных объектов удалось каталогизировать в других диапазонах электромагнитного спектра.

   Очевидно, что наиболее крупные каталоги для неоптического диапазона были получены в инфракрасном диапазоне. Это связано с тем, что этот диапазон является очень перспективным для изучения близких холодных звезд и очень далеких галактик с большим красным смещением. Если инфракрасный спутник IRAS в 1983 году каталогизировал 350 тысяч инфракрасных источников, то спутник WISE в 21 веке каталогизировал уже 563 миллионов небесных объектов.

Более крупный инфракрасный телескоп “Спитцер” обладает ещё большей чувствительностью. Так его 20-часовые наблюдения участка неба площадью 0.45 квадратных градусов зарегистрировали 350 тысяч объектов с видимой яркостью до 25 звездной величины. Аппроксимация этих цифр на всё небо (42 тысячи кв. градусов) приводит к цифре в 32 миллиардов объектов. Сравнение изображений небольшого участка неба в разных диапазонах:



    Для дальнего инфракрасного диапазона наиболее тщательные наблюдения провел 3.5-метровый космический телескоп “Гершель”. Для нескольких участков площадью примерно по 200 квадратных минут было найдено около 500 инфракрасных источников. Аппроксимация этого количества источников на всё небо приводит к 400 миллионам объектов. Ещё более глубокие пределы на количество подобных источников должны получить будущие телескопы OST и “Миллиметрон”:



   На более длинных волнах (субмиллиметровый диапазон) количество каталогизированных объектов намного меньше, так как в этом диапазоне в основном излучают очень холодные объекты (околозвездные диски звезд, малые планеты Солнечной Системы, облака межзвездного газа и пыли). Наблюдения одного из самых чувствительных телескопов ALMA для этого диапазона в одном обзоре обнаружили 45 источников на поле площадью 26 угловых минут, в другом обзоре на участке неба площадью в 6 угловых минут было найдено 18 источников. Аппроксимация этих цифр на всё небо (42 тысячи квадратных градусов) приводит к оценочным цифрам в 0.2-0.5 миллиардов объектов.

   В ещё более длинноволновом диапазоне (радиоволнах) число каталогизированных источников приближается к нескольким миллионам. Наиболее крупный сегодняшний обзор – NVSS (NRAO VLA Sky Survey) включает в себя около 1.8 миллионов радиоисточников. Этот обзор был проведен с помощью радиоинтерферометра VLA, состоящего из 27 25-метровых параболических антенн. С новой огромной антенной решеткой (SKA) число зарегистрированных радиоисточников должно приблизиться к 100 миллиардам (обзор всего неба с экспозициями по 10 часов и способностью регистрировать радиоисточники с видимой яркостью до 0.1 микроЯн). В настоящее время австралийский прототип SKA проводит радиообзор EMU (Evolutionary Map of the Universe) с чувствительностью в 10 микроЯн и угловым разрешением в 10”, который должен каталогизировать 70 миллионов радиоисточников. Для сравнения число известных сегодня радиоисточников близко к 2.5 миллионам. Сравнение обзора EMU с предшествующими радиообзорами:



   Характеристики современных крупных радиообзоров:



   В более коротковолновом диапазоне регистрировать излучение небесных тел так же сложнее по сравнению с наблюдениями в оптическом диапазоне. К примеру, за первые 18 месяцев работы китайский лунный телескоп с апертурой в 15 см зарегистрировал 86 тысяч звезд 14-16 звездной величины на площади неба в 2400 квадратных градусов.

   В рентгеновском диапазоне всенебесные обзоры связаны с несколькими космическими миссиями:



    Как видно из графика огромные надежды возлагаются на российско-немецкую миссию Спектр-РГ, которая увеличит число каталогизированных рентгеновских источников до 3 миллионов:



   В то же время развивается направление очень крупных рентгеновских телескопов. Так телескоп “Чандра” за 80-часовую экспозицию зарегистрировал около 5 тысяч источников на участке неба размером в 16 угловых минут. Эти наблюдения проводились в 1999-2016 годах. Аппроксимация числа обнаруженных источников на все небо говорит о том, что с подобными наблюдениями “Чандра” может зарегистрировать около миллиарда рентгеновских источников (большинство из них галактики с активными ядрами). С более крупными и совершенными рентгеновскими телескопами (“Афина” и “Рысь”) ожидается увеличить чувствительность по сравнению с “Чандрой” почти в 100 раз:



   Подобная чувствительность позволит зарегистрировать рентгеновское излучение акрецирующих черных дыр массой около 10 тысяч масс Солнца с красным смещением в z=10.

   Симулирование изображение участка неба с шириной в 2 угловые минуты, полученное с помощью трех телескопов с 46 часовой экспозицией (4 миллиона секунд):



    Для гамма-астрономии регистрация источников является ещё более сложной задачей. Для крупнейшей космической гамма обсерватории “Ферми” число зарегистрированных источников за первые четыре года работы ограничено тремя тысячами:





  Отмечается, что сегодняшнюю гамма-астрономию по числу зарегистрированных источников можно сравнить с радиоастрономией 70-ых годов 20 века:



   Кроме того хорошо известными гамма-источниками являются гамма-всплески. Их зарегистрированное число к настоящему времени составляет примерно 10 тысяч.

  Телескоп "Ферми" от отличие от "Чандры" работает на низкой околоземной орбите. В связи с этим его чувствительность сильно ограничена нахождением внутри радиационных поясов Земли. Этой недостаток должна устранить будущая российская гамма-обсерватория Гамма-400, которую планируется запустить примерно в 2023 году:






 Очень информативная схема по теме электромагнитного излучения. Крупнее изображение можно увидеть здесь.

    Ещё более сложной является ситуация с регистрацией наиболее энергетических гамма-источников, которые возможно обнаружить лишь с помощью крупных наземных установок со светособирающей поверхностью до нескольких квадратных километров по излучению Вавилова-Черенкова:





   К настоящему времени число подобных зарегистрированных источников ограничено примерно двумя сотнями:



   Наиболее полный каталог таких источников сейчас включает в себя 220 объектов.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив