RXTE

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Rossi X-ray Timing Explorer
Rxte.jpg
Обсерватория RXTE в представлении художника (рисунок NASA)
Организация:

Соединённые Штаты Америки NASA

Другие названия:

Explorer 69

Волновой диапазон:

Рентгеновские лучи

NSSDC ID:

1995-074A

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

Масса:

3,2 тонн

Научные инструменты
  • PCA

рентгеновский спектрометр

  • HEXTE

рентгеновский спектрометр

  • ASM

монитор всего неба

Сайт:

http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/xte/xtegof.html

RXTE — орбитальная рентгеновская обсерватория. Предназначена для изучения временных и широкополосных (энергетический диапазон 3-250 кэВ) спектральных характеристик астрофизических систем с компактными объектами — черными дырами, нейтронными звездами 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. Обсерватория прекратила работу 5 января 2012 года[1].

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

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 Масачуссетского технологического института, США и Лейстерского университета, Великобритания). В то время эта заявка не была поддержана (в конце 1970х годов в США были запущены рентгеновские обсерватории HEAO-1,HEAO-2,SAS-3, OSO-7, OSO-8).

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

До начала 1990х 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 счетчика PCA с 8 до 5, к отказу от дополнительного счетчика PCA Jr., расчитанного на измерение инструментального фона детекторов, и к 20% сокращению размера спектрометра жесткого рентгеновского диапазона. 30 декабря 1995 года обсерватория была запущена с 7-ой попытки (предыдущие 6 попыток с начала декабря 1995 года отменялись из-за сильного ветра).

В марта 1996 года один из восьми детекторов жесткого рентгеновского инструмента HEXTE отказал. В сентябре 1999 года отказала одна из двух передающих антенн спутника. С конца 2005 года у пакета детекторов А жесткого 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 пробой высокого напряжения, что привело к постепенному его снижению и периодическому отключению некоторых детекторов инструмента. К началу 2012 года в среднем спектрометр PCA проводил наблюдения тремя из свох пяти детекторов.

Научные приборы обсерватории[править | править вики-текст]

Спектрометр PCA (Proportional Counter Array)[править | править вики-текст]

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

Спектрометр HEXTE (High Energy X-ray Timing Experiment)[править | править вики-текст]

Спектрометр представляет собой комплекс из 8 одинаковых твердотельных детекторов, сделанных по схеме фосвич (NaI (Tl)/CsI(Na)), помещенных под коллиматор размером приблизительно 1 градус. Ввиду значительного превышения инструментального фона детектора HEXTE над практически любым астрофизических 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 произведен в Калифорнийском университете г. Сан Диего.[3]

Монитор всего неба ASM[править | править вики-текст]

ASM предназначен для долговременного мониторирования 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 АСМ 1-12 кэВ. Прибор сделан в Массачусетском Технологическом Институте.[4]

Основные результаты[править | править вики-текст]

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:

Спектр мощности кривой блеска аккрецирующей нетронной звезды Скорпион X-1 — открытие килогерцовых осцилляций в потоке астрофизического объекта.[5]
  • Открыты квазипериодические осцилляции рентгеновского потока аккрецирующих нейтронных звезд на частотах до кГц.
  • Открыты когерентные осцилляции потока во время термоядерных взрывов на поверхности нейтронных звезд, возникающие из-за отсутствия абсолютной симметрии при взрывах. Это позволило определить частоты обращения аккрецирующих нейтронных звезд (от ~40 до ~600 Гц)
Спектр мощности миллисекундного пульсара SAX J1808.4-3658, в котором хорошо виден когерентный пик на частоте около 401 Гц. На врезке показан профиль импульса пульсара.[1]
  • 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 Центра им Годдарда, при помощи сканирующих наблюдений PCA и наблюдений, проведенных 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 подсчет 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[6]
  • Проводить (продолжается и в настоящее время) мониторинг области галактического центра и центральной части галактической плоскости с беспрецедентной чувствительностью[7]
  • Построить карту неразрешенного излучения галактической плоскости (так называемого Галактического Хребта) и решить проблему его возникновения[8]

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

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]