RXTE

RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) — орбитальная рентгеновская обсерватория. Предназначена для изучения временных и широкополосных (энергетический диапазон 3-250 кэВ) спектральных характеристик астрофизических систем с компактными объектами — чёрными дырами, нейтронными звёздами и белыми карликами. Основным преимуществом обсерватории RXTE над всеми другими существовавшими и существующими орбитальными обсерваториями является большая собирающая площадь его основного спектрометра PCA (около 6,5 тыс. кв.см. на энергии 6 кэВ). Временное разрешение спектрометров обсерватории ~1 микросекунда.

Rossi X-ray Timing Explorer
Обсерватория RXTE в представлении художника (рисунок NASA)
Обсерватория RXTE в представлении художника (рисунок NASA)
Организация Соединённые Штаты Америки NASA
Другие названия Explorer 69
Волновой диапазон Рентгеновские лучи
COSPAR ID 1995-074A
NSSDCA ID 1995-074A
SCN 23757
Местонахождение Геоцентрическая орбита
Тип орбиты Круговая орбита
Высота орбиты 570 км (1996), 490 км (2006)
Период обращения 96 минут
Дата запуска 30 декабря 1995 13:48:00 UTC
Место запуска Соединённые Штаты Америки Канаверал
Средство вывода на орбиту Дельта-2 7920
Дата схода с орбиты 30 апреля 2018
Масса 3,2 тонн
Научные инструменты
  • PCA
рентгеновский спектрометр
  • HEXTE
рентгеновский спектрометр
  • ASM
монитор всего неба
Логотип миссии
Сайт heasarc.gsfc.nasa.gov/do…
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Обсерватория была названа в честь одного из пионеров рентгеновской астрономии — Бруно Росси.

Обсерватория прекратила работу 5 января 2012 года[1].

История править

Первые предложения создания обсерватории с большой собирающей площадью, которые в конце концов реализовались в обсерватории XTE, были оформлены в заявку в НАСА уже в 1974 году в виде проекта LAXTE (совместный проект Массачусетского технологического института (США) и Лестерского университета (Великобритания)). В то время эта заявка не была поддержана (в конце 1970-х годов в США были запущены рентгеновские обсерватории HEAO-1, HEAO-2, SAS-3, OSO-7, OSO-8).

В начале 1980-х годов в НАСА были поданы заявки на рентгеновскую обсерваторию с большой собирающей площадью одновременно группами из МТИ и Центра космических полётов Годдарда. В 1982 году идея этой обсерватории, включавшей в себя теперь монитор всего неба и спектрометр жёсткого рентгеновского диапазона, была одобрена, группа из МТИ была выбрана изготовителем монитора всего неба и системы сбора данных, группа из Центра космических полётов Годдарда изготовителем пропорционального газового счётчика большой площади, группа из Калифорнийского Университета в Сан-Диего — изготовителем спектрометра жёсткого рентгеновского диапазона.

До начала 1990-х годов рассматривался вариант запуска обсерватории при помощи космического челнока, сперва в варианте индивидуального запуска, затем в варианте использования универсальной исследовательской платформы (Explorer Platform). В проекте универсальной исследовательской платформы предполагалось, что на спутник со служебными системами будет установлена обсерватория EUVE, а затем специальная экспедиция космического челнока снимет со спутника комплекс научной аппаратуры EUVE и заменит его на комплекс научной аппаратуры XTE. В 1991 году от такой концепции отказались.

Требования НАСА уменьшить расходы на обсерваторию привели к отказу от второго комплекта детекторов монитора всего неба ASM, которые позволяли обозревать всю небесную сферу, к уменьшению количества детекторов газового счётчика PCA с 8 до 5, к отказу от дополнительного счётчика PCA Jr., рассчитанного на измерение инструментального фона детекторов, и к 20 % сокращению размера спектрометра жёсткого рентгеновского диапазона. 30 декабря 1995 года обсерватория была запущена с 7-й попытки (предыдущие 6 попыток с начала декабря 1995 года отменялись из-за сильного ветра).

В марте 1996 года один из восьми детекторов жёсткого рентгеновского инструмента HEXTE отказал. В сентябре 1999 года отказала одна из двух передающих антенн спутника. С конца 2005 года у пакета детекторов А жёсткого рентгеновского спектрометра отказала система периодических отклонений (система «качания»), необходимая для измерения инструментального фона детекторов. В конце 2009 года такая же система отказала у пакета детекторов Б. За период 1996—2012 у спектрометра PCA несколько раз происходили пробои высокого напряжения, что привело к постепенному снижению его чувствительности и периодическому отключению некоторых детекторов инструмента. К началу 2012 года в среднем спектрометр PCA проводил наблюдения тремя из своих пяти детекторов.

Научные приборы обсерватории править

Спектрометр PCA (Proportional Counter Array) править

Спектрометр представляет комплекс из пяти одинаковых газовых детекторов, заполненных смесью ксенона и аргона, помещённых под коллиматор с полем зрения примерно 1 градус. Каждый детектор имеет антисовпадательную[неизвестный термин] защиту. Эффективный рабочий диапазон детекторов — 3-30 кэВ. Верхний слой антисовпадательной защиты, который используется в основном для отфильтрации заряженных электронов может быть использован для регистрации фотонов энергии 1-3 кэВ. Спектрометр произведён в Центре Аэрокосмических полётов им Годдарда[2].

Спектрометр HEXTE (High Energy X-ray Timing Experiment) править

Спектрометр представляет собой комплекс из 8 одинаковых твердотельных детекторов, сделанных по схеме фосвич[англ.] (NaI (Tl)/CsI(Na)), помещённых под коллиматор размером приблизительно 1 градус. Ввиду значительного превышения инструментального фона детектора HEXTE над практически любым астрофизическим сигналом при наблюдении спектрометром HEXTE необходимо максимально точно учесть вклад этого инструментального фона. Для этого детекторы объединены в так называемые «кластеры», которые размещены на поворотных платформах и поочередно наблюдают астрофизический объект и площадку на небе рядом с ним (так называемые «качающиеся» наблюдения). Спектрометр произведён в Калифорнийском университете в Сан-Диего[3].

Монитор всего неба ASM (All-Sky Monitor) править

ASM предназначен для долговременного мониторинга потоков различных астрофизических объектов. Прибор имеет 3 независимых модуля, которые совместно покрывают около 70 % неба в каждый момент времени. Угловое разрешение прибора обеспечивается принципом модулирующего коллиматора. Рабочий диапазон ASM 1-12 кэВ. Прибор сделан в Массачусетском Технологическом Институте[4].

Основные результаты править

За более чем 12 лет продолжающейся успешной работы на орбите был получен большой массив данных о временных и спектральных характеристиках астрофизических объектов, который позволил серьёзно продвинуть понимание физики аккреции на компактные объекты, механизмы формирования излучения вокруг них. Кроме того, ввиду чрезвычайно успешного моделирования инструментального фона детектора RXTE/PCA удалось решить ряд задач, для которых обсерватория RХТЕ изначально не предназначалась (построение карт).

В частности, необходимо упомянуть следующие важнейшие результаты:

  • Открыты квазипериодические осцилляции рентгеновского потока аккрецирующих нейтронных звёзд на частотах до кГц.
  • Открыты когерентные осцилляции потока во время термоядерных взрывов на поверхности нейтронных звёзд, возникающие из-за отсутствия абсолютной симметрии при взрывах. Это позволило определить частоты обращения аккрецирующих нейтронных звёзд (от ~40 до ~600 Гц)
  • Открыты аккрецирующие миллисекундные пульсары — астрофизические объекты, давно предсказанные теорией эволюции двойных систем, но долгое время остававшиеся неизвестными.
  • Получены высококачественные широкополосные спектры большого количества астрофизических объектов, Фактически в диапазоне энергий 3-150 кэВ библиотека широкополосных спектров обсерватории RXTE имеет наилучшие статистические качества в настоящее время.
  • Среди большого набора широкополосных спектров, полученных RXTE стоит отдельно отметить уникальные спектры аккрецирующих пульсаров, в которых присутствуют до 4х линий поглощения. Наиболее широко принятая гипотеза их формирования — поглощение фотонов, сформированных у поверхности нейтронной звезды, на электронах, находящихся на дискретных уровнях Ландау в сильном (1e12 Гс) магнитном поле нейтронной звезды (так называемые циклотронные линии поглощения).

Ввиду очень высокого качества модели инструментального фона детектора RXTE/PCA, разработанной в Аэрокосмическом Центре им. Годдарда, при помощи сканирующих наблюдений PCA и наблюдений, проведённых во время перенаведений от одного объекта к другому, удалось:

  • Построить карту всего неба в диапазоне 3-20 кэВ, являющуюся на сегодняшний день наиболее чувствительной картой всего неба в этом спектральном диапазоне
  • На основании этой карты провести подсчёт источников различных классов в нашей Галактике и в ближайшей Вселенной.
 
Изображение центральной части Галактики в линии излучения 6,7 кэВ, характерной для излучения Хребта Галактики[5]
  • Проводить (продолжается и в настоящее время) мониторинг области галактического центра и центральной части галактической плоскости с беспрецедентной чувствительностью[6]
  • Построить карту неразрешённого излучения галактической плоскости (так называемого Галактического Хребта) и решить проблему его возникновения[7]

К настоящему времени опубликовано более 3000 статей по данным RXTE. Результаты обсерватории RXTE упоминаются в более 25 тыс. научных статей.

См. также править

Примечания править

  1. Космос-журнал: Телескоп RXTE завершил работу. Дата обращения: 10 января 2012. Архивировано 6 сентября 2014 года.
  2. EUD: X-ray Programs: RXTE: PCA. Дата обращения: 2 декабря 2019. Архивировано из оригинала 26 октября 2011 года.
  3. The UCSD High Energy X-ray Timing Experiment (HEXTE). Архивировано из оригинала 4 сентября 2007 года.
  4. MIT X-Ray Timing Explorer Project. Дата обращения: 3 ноября 2008. Архивировано 19 марта 2021 года.
  5. Map of the Galaxy in the 6.7-keV emission line
  6. RXTE Galactic Center — Main Page
  7. Origin of the Galactic ridge X-ray emission

Ссылки править