Двадцать лет наблюдений обсерватории XMM-Newton: учёные создали самую точную карту рентгеновского отражения Млечного Пути

19.05.2025 20:09:00 | iXBT.com

Учёные опубликовали результаты анализа данных рентгеновской обсерватории XMM-Newton, посвящённые исследованию рентгеновского излучения из центра нашей галактики. В центре внимания оказалось излучение на линии железа 6,4 кэВ, которое обычно связывают с отражением рентгеновских лучей от плотных молекулярных облаков. Цель исследования заключалась в выделении этого отражённого сигнала из других рентгеновских компонентов. Для этого был использован глубокий мозаичный снимок, включающий все доступные данные XMM-Newton, охватывающие центральные 40 квадратных градусов Млечного Пути. Набор данных содержит информацию из 503 отдельных наблюдений, а суммарное чистое время экспозиции составило 7,5 мегасекунд.

Анализ проводился на основе мозаичных снимков в трёх узких энергетических диапазонах: 6,30–6,50 кэВ (линия флуоресценции нейтрального или слабо ионизованного железа), 6,62–6,80 кэВ (линия He-подобного железа, маркер горячей плазмы), и 5,0–6,1 кэВ (более широкий континуум при более низких энергиях). Эти данные были объединены с моделью распределения звёздной массы в галактике для разложения наблюдаемого сигнала на компоненты.

Карта центральной зоны Млечного Пути (CMZ), где поверх основного изображения нанесены контуры, показывающие расположение холодного и плотного молекулярного газа. В верхней части показаны контуры инфракрасного излучения космической пыли, зафиксированные телескопом Herschel, что помогает отследить газовые облака через их тепловое свечение. В нижней части — контуры излучения молекулы N2H+, которые указывают на самые плотные и холодные участки газа, где происходит формирование новых звёзд. Оба набора контуров наложены на обработанную карту, чтобы точнее визуализировать распределение газа, важного для изучения звездообразования в галактике. Источник: K. Anastasopoulou, I. Khabibullin, E. Churazov, G. Ponti, M. C. Sormani, R. A. Sunyaev, C. Maitra, S. Piscitelli / arXiv.2505.09672

Учёные разработали методику, позволяющую выделить вклад отражённого излучения. Она основана на линейной комбинации карт в разных энергетических диапазонах и моделях распределения звёздной массы, минимизируя дисперсию остаточного сигнала на карте. При этом были учтены и исключены области ярких точечных источников, чтобы избежать искажений результатов.

Результаты показали, что очищенная карта излучения на линии 6,4 кэВ в основном сформирована отражением рентгеновских лучей от плотных молекулярных облаков. Пространственное распределение этого излучения сильно коррелирует с распределением молекулярного газа в Центральной Молекулярной Зоне (CMZ). Полученная карта, по мнению авторов, представляет собой наилучшую оценку усреднённого за последние два десятилетия сигнала рентгеновского отражения.

Очищенная карта отражённого излучения может быть использована в будущих исследованиях для определения верхних пределов вклада низкоэнергетических космических лучей в излучение неосвещённых областей. Учёные оценили, что в среднем внутри CMZ приблизительно 65% излучения «Гребня» (Galactic Ridge) вносит вклад в наблюдаемое излучение в полосе 6,4 кэВ. Этот фактор необходимо учитывать в будущих исследованиях центра галактики.

Новая карта является ценным инструментом для будущих исследований и позволяет более точно оценить вклад различных физических процессов в наблюдаемое рентгеновское излучение.

Подробнее