9 февраля 2009 г. в Кремле состоялась церемония вручения Премий Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2008 г. Первыми лауреатами стали хирург Е.Е.Ачкасов, специалист в области минералогии С.В.Кривовичев, математик А.Г.Кузнецов и астрофизик М.Г.Ревнивцев.
Евгений Ачкасов родился в 1975 г. в Москве. Он доктор медицинских наук, доцент кафедры госпитальной хирургии лечебного факультета Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова. Премия присуждена «за разработку и внедрение в клиническую практику инновационных методов диагностики и лечения заболеваний поджелудочной железы». Сергей Кривовичев родился 1972 г. в Ленинграде. Он доктор геолого-минералогических наук, в настоящее время — профессор, заведующий кафедрой кристаллографии Санкт-Петербургского государственного университета. Удостоен премии «за вклад в фундаментальное развитие структурной минералогии и кристаллохимии материалов, закладывающий основы создания новых материалов и наноматериалов».
Александр Кузнецов родился в 1973 г. в Москве. В сентябре 2008 г. защитил докторскую диссертацию, в настоящее время работает ведущим научным сотрудником Математического института им. В.А.Стеклова РАН. Удостоен премии «за научные достижения в сфере алгебраической геометрии и работу «Полуортогональные разложения производных категорий когерентных пучков». Михаил Ревнивцев родился в 1974 г. в Тольятти. Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН. Премию получил «за вклад в понимание природы галактических и внегалактических источников рентгеновского излучения».
Беседу с одним из лауреатов, Михаилом Ревнивцевым, ведет член редакционного совета ТрВ Сергей Попов.
— Михаил, как получилось, что вы стали астрономом-наблюдателем? Ведь обычно на Физтех приходят с другими помыслами.
— Действительно, вначале были мысли заниматься именно теорией, но достаточно быстро стало понятно, что теория ради теории достаточно скучна. В отрыве от реальных данных теоретизировать не очень интересно, ведь, как известно, лишь практика — критерий истины. Без проверки при помощи наблюдательных данных теоретические построения плодятся бесконечно, и совершенно непонятно, какая теоретическая модель верна. Известно много случаев, когда успешный наблюдательный тест давал для понимания проблем гораздо больше, чем многолетние теоретические построения. Кроме того, когда я пришел в ИКИ, у нас работал реальный спутник — орбитальная обсерватория «Гранат». Работать с реальными данными было интересно. Хотя, наверное, назвать меня астрономом-наблюдателем тоже не совсем правильно, в нашей группе так заведено, что любые наблюдательные результаты, которые мы получаем со спутников, нужно уметь интерпретировать, т.е. и теоретические построения нам совсем не чужды.
— Вы работали с множеством различных рентгеновских спутников. Что можно сказать о преимуществах и недостатках каждого из них?
— Конечно, с развитием технологий приборы становятся все совершеннее, их характеристики улучшаются. Поэтому нельзя, наверное, «ругать» приборы, сделанные 20-30 лет назад, сравнивая их с современными. Хотя я могу привести примеры приборов, которые и в настоящее время всё еще могут держать своеобразную пальму первенства в определенных областях. Например, прибор А2 обсерватории HEAO1 (время работы на орбите — 1977-1979 гг.) в свое время поразил меня гениальным решением, позволяющим избавиться от инструментального фона при измерении рентгеновского фона Вселенной (инструментальный фон возникает в детекторах в основном из-за срабатывания детектирующей цепочки инструмента при пролете через него частиц космических лучей, т.е. протонов и электронов, не имеющих никакого отношения к рентгеновскому излучению). Над детектирующими проволочками (анодами) прибора располагались коллиматоры (трубки, ограничивающие поле зрения инструмента) разного размера. И получалось, что соседние проволочки-аноды «видят» на небе площадки разного размера, а инструментальный фон в них, возникающий в результате пролета космических лучей, практически абсолютно одинаков. Таким образом, если вычесть из скорости счета одной проволочки скорость счета другой проволочки, то инструментальный фон убирается с огромной точностью, и мы видим только поток с неба. Такая точность измерения фонового излучения Вселенной не достигалась ни на каком другом приборе орбитальных обсерваторий.
Другой пример. До сих пор самым большим детектором рентгеновских фотонов на орбите является спектрометр PCA обсерватории RXTE, запущенной более 13 лет назад (в декабре 1995 г.). По этой характеристике к нему не приближаются даже обсерватории последнего поколения «Чандра» (Chandra) и ХММ-Newton. Самые длинные непрерывные наблюдения галактических рентгеновских источников получены обсерваториями EXOSAT, «Гранат», ХММ-Newton, «Чандра», «Интеграл». Самое лучшее угловое разрешение — у «Чандры», самое большое количество фотонов в секунду от источников — у RXTE, самая большая чувствительность в области жестких рентгеновских лучей — у спутника «Интеграл», у «Граната» и у Комптоновской обсерватории. В целом, при ограниченности данных рентгеновских обсерваторий всегда имеет смысл, конечно же, использовать все, до чего только можно дотянуться, хоть до экспериментов на баллонах.
— В ближайшие годы будет запущено несколько новых рентгеновских проектов (СРГ, NuSTAR, Symbol-X, NEXT). Какие основные ожидания с ними связаны?
— Среди ближайших проектов, конечно, следует сказать о NuSTAR и СРГ, поскольку остальные проекты -это дело более отдаленного будущего. СРГ («Спектр-Рентген-Гамма») должен дать огромный массив данных по галактическим и внегалактическим источникам. Это будет обзор неба, более чем на порядок лучший, чем все предыдущие. В области космологии будет дан старт измерению параметров темной энергии по наблюдениям скоплений галактик, в области галактических источников произойдет скачок в понимании эволюции двойных систем, наверняка будут обнаружены новые экзотические объекты в Галактике и многое другое. Мы с нетерпением ожидаем того момента, когда этот огромный поток данных начнет поступать с орбиты. Проект NuSTAR американского космического агентства должен реализовать давнюю мечту астрофизиков — построение детальных изображений неба в жестком рентгеновском диапазоне (примерно до 80 кэВ). Это будет сделано при помощи телескопов косого падения с многослойным напылением отражающего слоя при фокальной длине телескопа свыше 10 м. При такой методике ожидается увеличение чувствительности к точечным источникам более чем на порядок относительно имеющихся в настоящее время, станет возможным изучать жесткие рентгеновские источники в очень плотно населенных областях Галактического Центра. Одна из центральных задач этой миссии — обнаружение и картографирование излучения распада радиоактивного титана-44 в оболочках остатков вспышек сверхновых. Аналогичные задачи ставит перед собой проект Symbol-Х, но его запуск запланирован на гораздо более поздние сроки.
Из планируемых в ближайшем будущем проектов еще хочется отметить проект NEXT, там будет установлен рентгеновский калориметр, обладающий рекордным энергетическим разрешением. Он способен, например, измерять движение горячей межгалактической плазмы в скоплениях галактик, проводить тонкую диагностику плазмы в межзвездной среде и в окрестностях компактных источников.
— Расскажите немного подробнее о СРГ.
— На СРГ планируется установка телескопов косого падения, работающих в мягком (eROSITA) и стандартном (eROSITA, АРТ-ХС) рентгеновских диапазонах. Обсерватория будет сканировать небо на протяжении нескольких лет, в результате чего будет получено самое глубокое изображение неба в рентгеновских лучах. Таким образом будет проведена перепись галактического и внегалактического населения. При помощи переписи скоплений галактик можно будет измерить параметры темной энергии. В настоящее время чем-то подобным занимается мой коллега из нашего отдела, ведущий научный сотрудник ИКИ Алексей Вихлинин. Он использует данные обзора неба обсерватории ROSAT. Возможно, удастся даже сделать какие-то выводы о природе темной энергии. Анализ статистики внегалактических источников даст возможность изучать рост черных дыр во Вселенной. При помощи переписи белых карликов в нашей Галактике можно будет обсуждать влияние гравитационного излучения на формирование двойных систем, а обнаружение нового набора одиночных нейтронных звезд и измерение параметров их излучения даст возможность изучать свойства остывания их сверхплотного вещества… Да мало ли других подобных задач?!
В целом нужно подчеркнуть, что обсерватория СРГ как нельзя лучше подходит на роль именно национальной обсерватории, т.е. инструмента, результатом деятельности которого будут пользоваться различные группы исследователей в нашей стране и во всем мире. Обсерватория не нацелена на решение какой-то одной конкретной задачи, после решения которой можно будет написать одну статью и начать выпрашивать у правительства средства на новую обсерваторию. Наоборот, набор данных будет настолько всеобъемлющ, что каждый исследователь найдет в нем что-то такое, что будет важно именно для его области науки. Исследователи звезд будут изучать звездные популяции (по оценкам, в планируемом обзоре всего неба будет обнаружено около 2-3 млн звезд с активными коронами). Исследователи сверхмассивных черных дыр смогут изучать статистику появления и эволюции сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик с беспрецедентной точностью (ожидается до нескольких миллионов активных ядер галактик). Искатели экзотических объектов в нашей Галактике, несомненно, также найдут что-то для себя.
Не надо забывать, что для того, чтобы в полной мере воспользоваться всем тем объемом данных, который будет поступать с СРГ,
нужно будет провести еще и огромную работу на Земле. Необходимо провести оптические, инфракрасные, радионаблюдения огромного количества различных объектов, потому что именно таким образом можно определить их природу. Мне кажется, что для этого совершенно необходимо начинать работать уже сейчас, например проектировать и делать новые инструменты для оптических телескопов в нашей стране (таких, как 6-метровый БТА, 2,6-метровый на пике Терскол, 2,5-метровый в Кисловодске, 1,5-метровый РТТ150 и т.д.), которые могли бы получать оптические и инфракрасные спектры того огромного количества источников, которые будут обнаружены в обзоре.
— Постоянно возникают интересные идеи приборов, которые, к сожалению, не реализуются. Например, Lobster. Или проект прекращается раньше времени из-за аварии (как, например, ABRIXAS). Какие из нереализованных или сорвавшихся идей были наиболее интересны?
— Кроме упомянутых вами приборов и обсерваторий мне как человеку, работавшему с обсерваторий «Гранат», первым делом, конечно же, вспоминаются приборы АРТ-С и «Подсолнух», разрабатывавшиеся для этой обсерватории. Прибор АРТ-С должен был смотреть на галактические нейтронные звезды и черные дыры с рекордной в то время (время запуска — декабрь 1989 г.) эффективной площадью и временным разрешением, реализованным в дальнейшем на инструментах обсерватории RXTE (время запуска — декабрь 1995 г.). Однако в связи с техническими проблемами прибор фактически не работал. Если бы он работал, то многие открытия, сделанные обсерваторией RXTE, можно было бы скорее всего сделать на АРТ-С. Например, измерения миллисекундных периодов вращения аккрецирующих нейтронных звезд, открытие миллисекундных аккрецирующих пульсаров, открытие так называемых килогерцовых осцилляций в блеске аккрецирующих нейтронных звезд, связываемых в некоторых теориях с искривленным пространством-временем вокруг нейтронной звезды, и многое другое. В некотором смысле аналогичная ситуация была с прибором «Подсолнух», который должен был наблюдать послесвечения космических гамма-всплесков и, перенаводя свои инструменты на них, определять их точные астрометрические координаты. Именно обнаружение в 1998 г. обсерваторией BeppoSAX рентгеновских послесвечений и точных координат гамма-всплесков позволило сделать гигантский скачок в понимании природы этих явлений — показать, что эти интереснейшие события происходят в далеких галактиках. Сейчас фактически сильно улучшенной версией «Подсолнуха» является американская обсерватория Swift (запущена в 2004 г.).
В качестве одного из самых печальных примеров можно вспомнить, конечно же, калориметр (спектрометр с феноменальным энергетическим разрешением), разработанный совместно японским и американским космическими агентствами. Первая попытка его запуска на спутнике «Астро-Е» в 2000 г. закончилась неудачно: спутник упал в океан. Повторный запуск обсерватории «Астро-Е(2)» в 2005 г. прошел успешно, однако после нескольких недель работы на орбите жидкий гелий, необходимый для работы калориметра, полностью испарился из резервуаров инструмента, там самым фактически выключив прибор из состава обсерватории. Японские коллеги планируют поставить калориметр на свою следующую рентгеновскую орбитальную обсерваторию NEXT.
— Какой из полученных Вами научных результатов Вам кажется наиболее ценным?
— Я думаю, что это, наверное, решение проблемы «хребта» Галактики (galactic ridge).
— Сейчас создается впечатление, что основной вал интересных астрономических результатов связан с космологией или экзопланетами. Не возникает желания поменять область приложения сил?
— Такой соблазн, конечно, есть, но я не думаю, что в ближайшее время я полностью переориентируюсь на какую-нибудь из этих областей. В нашей Галактике тоже осталось много интересных задач.
— Какие интересные задачи стоят сейчас перед исследователями в области астрофизики высоких энергий вообще, и в рентгеновской астрономии в частности?
— Одна из интереснейших задач -выяснение природы темной энергии. Ее присутствие было обнаружено совсем недавно, менее десяти лет назад, причем среди методов исследования проявлений темной энергии не последнее место занимает изучение скоплений галактик в рентгеновском диапазоне. В области внегалактической астрономии остается нерешенным вопрос о росте черных дыр и их взаимодействии с окружающими их галактиками. Среди задач галактической астрофизики нужно, конечно же, указать на измерение параметров нейтронных звезд, поиск гипотетических кварковых звезд, уникальнейшей отличительной чертой которых является отсутствие у них минимального значения массы… Задач, несомненно, много.
— Какой совет по выбору области деятельности в астрофизике вы бы дали сегодняшним студентам младших курсов?
— Прежде всего я бы рекомендовал серьезнее относится к учебе, как к физическим, так и к математическим дисциплинам. Например, у нас в астрофизике высоких энергий очень большое значение имеет теория вероятностей и математическая статистика, ведь нам приходится все время работать с малым количеством фотонов: каждый рентгеновский фотон на счету. А что касается выбора области деятельности, то здесь, конечно, каждый для себя должен решать сам, кому что нравится. Мне, например, нравится изучать поведение материи в экстремальных состояниях: при огромных температурах, плотностях, под влиянием сверхсильных магнитных полей. Кому-то может быть интересна космология, кому-то — экзопланеты. Главное, чтобы после окончания учебного заведения молодые люди были всесторонне подкованы и им бы не пришлось ряд курсов изучать заново. Астрофизика — уникальная наука, в которой может найтись место для совершенно различных областей физики.