Тема РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТР. Исследования динамики звездообразования в газопылевом комплексе Ориона

Гос. регистрация  №  0120.0 602991

Научный руководитель д.ф.-м.н. Матвеенко Л.И.

 

Исследование ядер квазаров в рекомбинационных линиях поглощения – связь с областью HII. Изучение кинематики джета квазара 1803+784.

 

            Разработана и введена в действие программа обработки радиоинтерферометрических данных в миллиметровом диапазоне волн с предельным угловым разрешением. Проведена обработка 17 сеансов наблюдений 1803+784 в эпоху 1998.4-2001.3 c угловым разрешением 20 мксек дуги. Выделена тонкая структура области ядра. Обнаружены «сопло» эжектора, размером 0.1 пк, и аккреционный диск, диаметром ~ 1.4 пк, рис.1. Джет состоит из двух компонент: потока релятивистской плазмы, движущегося с околосветовой скоростью и окружающей его спиралевидной структуры. Реактивное воздействие эжектируемого потока вызывает многомодовую прецессиию оси эжектора, определяющую спиралевидную структуру с переменным шагом.  Отношение угловых скоростей центрального и внешнего потока равно примерно 30. Яркостная температура сопла достигает Тb = 8х1013К, яркостные температуры вкраплений в джете понижаются по мере удаления от эжектора. Определены спектры вкраплений  зависимость положения центра тяжести ядра от частоты.

            Проведено наблюдение пульсара в Крабовидной туманности на волне 18 см на трех  32 м антеннах системы «Квазар». Данные наблюдений обработаны на корреляторе института им. Макса Планка в Бонне, получены коррелированные потоки с усреднением 2 сек. Разработана и введена в действие программа корреляционной обработки с усреднением 2 мсек. Данные переобработаны по новой программе. В настоящее время проводится анализ данных с целью обнаружения импульсного излучения пульсара и возможно, непрерывного излучения нейтронной звезды.

 

Рис. 1. Тонкая структура области ядра объекта 1803+784: яркий источник – сопло и  аккреционный диск.

 

Исследования динамики сверхтонкой структуры области супермазерного излучения в  Орионе КЛ, включая период молчания 1995,1997,2003.

Построение изображений Орион КЛ со сверхвысоким угловым и спектральным разрешением в поляризованном излучении в мазерных линиях.

Разработка моделей структуры, инжекции и передачи кинетической энергии диска биполярному потоку.

     

            Как было показано, процессу формирования звезды на раннем этапе сопутствует  высокоорганизованная структура: аккреционный диск, биполярный поток, оболочка. Диск, разделен на кольца и имеет твердотельное вращение, период вращения Т »170 лет.  В центральной части выделяется тороидальная структура. Отдельные фрагменты высоко коллимированного биполярного потока  - пули наблюдаются на расстояниях до 80 а.е.

На основе разработанных методик исследована тонкая структура в Орионе КЛ со сверхвысоким угловым разрешением 100 и 50 мксек дуги, эпохи 1998-1999 и 2003г. Всего 28 сеансов наблюдений. Обнаружена  структура: двойное сопло и биполярный поток.  В биполярном потоке выделены компактные компоненты - вкрапления. Проведено их отождествление на различные эпохи наблюдений, установлено ускоренное движение компонент. (рис.2) Компактные компоненты представляют собой сгустки грязного льда. Скорость их выброса составляет ~ 2 км/c. Скорость самих потоков превышает 20 км/c.  Под действием потока происходит сублимация молекул водяного пара и возбуждение мазерного излучения. Компоненты ускоряются и их скорость на расстоянии 1 а.е. достигает 15 км/c (рис.2). Наблюдаемое уменьшение мазерного излучения компонент определяется увеличением скорости вкраплений в потоке, уменьшением их относительной скорости, а следовательно, и снижением столкновительной накачки. Разрабатывается программное обеспечение обработки данных в поляризованном излучении со сверхвысоким угловым разрешением.

Реактивное воздействие эжектируемого вещества вызывает прецессию, угловая скорость которой ~t2. В результате чего формируется спиралевидная структура потоков с переменным шагом. Окружающая оболочка (VLSR= 7.65 км/с) усиливает мазерное излучение в полосе 0.4 км/с более чем на три порядка. Малая масса и вращение центральной части диска с постоянной скоростью предполагает вихревое движение, которое подобно антицентрифуге всасывает окружающее вещество и эжектирует его в виде биполярного потока с последующим формированием массивного тела - протозвезды.

 

Рис.2. Структура биполярного потока в различные эпохи наблюдений. Линиями соединены  отождествленные вкрапления в биполярных потоках.

 

Матвеенко Л.И., Сиваконь С.С., Эрштадт С.Д., Маркез А.П. «Особенности структуры AGN объекта 1803+784», Письма в Астрономический Журнал, 2009 в печати.

В.А.Демичев , Л.И. Матвеенко: [Выбросы пуль из области звездообразования в Орионе КЛ], Астрономический Журнал, т.86  №1 , с.88-94 (2009).

 

Тема АСТРОПЫЛЬ Исследование пыли в космосе и атмосфере Земли астрономическими методами

Гос. регистрация № 01.20.03 03419

 

Научный  руководитель Маслов И.А.

 

Поляризационные свойства излучения галактик – индикатор наличия или отсутствия пыли, магнитного поля и крупномасштабных движений внутри галактик. Однако, низкие значения поляризации в сочетании с малой поверхностной яркостью периферийных областей галактик затрудняют измерения поляризации традиционным образом. Для этого случая разрабатываются методы измерения дифференциальных поляризационных параметров, в частности, предложен метод корреляционной поляризации, связанный с поиском коррелированных изменений яркостного и поляризованного сигналов в определенной части галактики. Использование этого метода проведенное для галактики М51 с вычислением тангенциально-ориентированной и спирально-ориентированной составляющих поляризации дали результаты сходные с ранее опубликованными данными и показали его эффективность для построения поляризационных карт галактик и других протяженных источников (Маслов И.А., 333-4011, imaslov@iki.rssi.ru).

 

            Совместно с ГАИШ МГУ проведены работы по монтажу заливного азотного криостата с матричным  фотоприемником инфракрасного диапазона 1-5 мкм производства ФГУП "НПО "ОРИОН" на 70-см телескоп ГАИШ МГУ. Фотоприемник представляет собой матрицу  256 х 256 фотоэлементов на основе сурьмянистого индия. Получены изображения Венеры. Достигнутая пороговая чувствительность аппаратуры позволяет проводить фотометрические наблюдения ярких переменных звезд в стандартных полосах инфракрасного диапазона: JHKLM (Маслов И.А., 333-4011, imaslov@iki.rssi.ru).

 

            Совместно с ГАИШ МГУ проведены наблюдения переменной (затменной) звезды эпсилон Возничего (период 27.1 года) с целью изучения природы компонентов, в том числе и свойств пылевых частиц затмевающего объекта,  на основе фотометрического, в широком спектральном диапазоне 0.36-5 мкм, и поляриметрического мониторинга вблизи главного минимума (2009-2012) г.г. и сравнительного анализа наблюдений затменной и родственных объектов. В сентябре-декабре 2009 г. в инфракрасном диапазоне зафиксировано начало падения блеска этой звезды (Маслов И.А., 333-4011, imaslov@iki.rssi.ru).

 

            Одной из актуальных астрономических проблем является понимание процессов образования и ранних стадий эволюции звезд. Протозвездные области не наблюдаются в видимом диапазоне электромагнитных волн из-за большой оптической толщины в плотной околозвездной газопылевой оболочке. Одним из косвенных индикаторов процессов образования звезд на ранней стадии эволюции является мазерное излучение молекул, входящих в состав плотных газопылевых облаков, в которых происходит формирование молодых звезд OB-класса. В 2009 ​году, совместно ГАИШ МГУ и ИКИ РАН,  исследованы  быстрые вариации мазерного излучения H2O в направлении источника NGC 7538 IRS 1. По данным мониторинга в линии 1.35 см, проведенного в 1996–2003 гг. на 22-м радиотелескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории, обнаружены периодические изменения потока четырех долгоживущих эмиссионных деталей со средним значением периода 0.87±0.03 года. Эти пульсации накладываются на долгопериодическую переменность интегрального мазерного излучения с периодом 13 лет. Наличие корреляции в переменности потоков позволяет сделать предположение, что обнаруженная переменность является следствием пульсации (с периодом ~ 0.9 лет) звездного ветра  от протозвезды находящейся в области звездообразования NGC 7538 IRS 1 (к.ф.-м.н. Муницын В.А., 333-40-11, VMunitsyn@mail.ru)

 

            Регулярные поляризационные измерения фона сумеречного и ночного неба проводятся группой ИКИ РАН в течение более 10 лет. Разработанная методика позволяет вычислять вклад рассеяния высоких порядков в свечение неба в различные этапы сумерек, что решает основную проблему сумеречного метода зондирования атмосферы. Поляризационные данные дают возможность обнаружить повышение уровня аэрозоля в различных слоях атмосферы от приземного воздуха до мезосферы. В частности, по данным полученным в декабре 2006 года, был зафиксирован рост содержания стратосферного аэрозоля, связанного с извержением вулкана Рабаул (Новая Гвинея, октябрь 2006). Метод также использовался для регистрации мезосферной пыли после максимума больших метеорных потоков (к.ф.-м.н. Угольников О.С., 333-4011, ougolnikov@gmail.com).

 

Поверхностная узкополосная ИК-фотометрия Луны во время теневых затмений позволяет построить оптическую карту части тени Земли и использовать ее для восстановления распределения аэрозоля и водяного пара по высоте вдоль лимба Земли. При работе используется метод контрастной фотометрии, похожий на корреляционные поляризационные исследования для галактик. Указанная процедура была проведена для 5 затмений 2004-2008 годов. Обнаружено соответствие локальных максимумов содержания аэрозоля в верхней тропосфере и минимумов общего содержания озона в умеренных и полярных широтах южного полушария Земли, в северном полушарии данная связь не прослеживается. В экваториальных зонах Земли содержание аэрозоля и водяного пара резко увеличивается над материками (к.ф.-м.н. Угольников О.С., 333-4011, ougolnikov@gmail.com).

 

 

Тема ЗВЁЗДЫ Магнитогидродинамические, плазменные и релятивистские процессы в астрофизике

Гос.рег. № 0120.0403349

 

Научный руководитель д.ф.-м.н. Бисноватый-Коган Г.С.

 

Магниторотационные процессы в сверхновых с коллапсирующим ядром.

Продолжено исследование  магниторотационного взрыва сверхновой с коллапсирующим ядром,  на основе двумерного численного моделирования с использованием Лагранжевого МГД код на треугольной перестраиваемой сетке.  Проведена отладка двумерной МГД программы расчета для уравнения состояния вещества при больших температурах и плотностях (Shen et al.) для случая, когда доля электронов в веществе - Ye постоянна. При малых температурах уравнение состояния  вещества и уравнение для внутренней энергии (Shen et al.) было гладко «сшито» с уравнением состояния и уравнением для внутренней энергии для холодного вещества (см. например Г.С.Бисноватый-Коган «Физические вопросы звездной эволюции» М.Наука 1989. стр.14). Проводится отладка программы для самосогласованного учета  доли электронов Ye и приближенного учета нейтринных потерь. Начата работа по решению уравнения переноса нейтрино методом Монте-Карло при несферическим коллапсе.

 

Исполнители:

Г.С.Бисноватый-Коган д.ф.-м.н. 333-45-88 gkogan@iki.rssi.ru

С.Г.Моисеенко д.ф.-м.н. 333-45-88 moiseenko@iki.rssi.ru

 

Гравитационное линзирование в плазме.

 

Разработана модель гравитационного линзирования в плазме. Получено, что если гравитационная линза окружена плазмой, то траектория фотона зависит от его частоты вследствие дисперсии плазмы. Показано, что даже в однородной плазме угол линзирования зависит от частоты фотона, что приводит к тому, что гравитационная линза действует подобно гравитационному радиоспектрометру. Получена аналитическая формула для угла отклонения в случае линзирования в Шварцшильдовской метрике в однородной плазме. Обсуждаются возможные наблюдательные эффекты, наиболее сильно проявляющиеся для частот, близких к плазменной частоте, что соответствует очень длинным радиоволнам.

 

Исполнители:

Г.С.Бисноватый-Коган д.ф.-м.н. 333-45-88 gkogan@iki.rssi.ru

О.Ю.Цупко к.ф.-м.н. 333-45-88 tsupko@iki.rssi.ru

 

Моделирование рентгеновского излучения объекта SS433

 

На основе наблюдений разработана модель излучающей области галактического микроквазара SS433. Была разработана программа, позволяющая методом Монте-Карло рассчитывать наблюдаемый ренгеновский спектр источника. В рамках данной модели были определены параметры излучающей области из сопоставления данных моделирования и наблюдений орбитальной обсерваторией ИНТЕГРАЛ. Также был исследован энергетический баланс джета SS433.

 

Исполнители:

Г.С.Бисноватый-Коган д.ф.-м.н. 333-45-88 gkogan@iki.rssi.ru

Ю.М.Кривошеев асп. 333-45-88 krivosheev@iki.rssi.ru

 

Исследование космических гамма-всплесков

 

1. Проводился  поиск и наблюдения послесвечения гамма-всплесков в оптическом диапазоне на российских и зарубежных телескопах сети наблюдения за гамма-всплесками:   22см  телескоп (Уссурийская Астрофизическая обсерватория), АЗТ-33ИК   (ИСЗФ СО РАН), АЗТ-22 (г.Майданак, Институт Астрономии Уз. АН),  Ц-2000, Ц-600 (п.Терскол, ИНАСАН), АЗТ-8, АЗТ-11, Ц-1000, ЗТШ (КрАО), Ц-600, ЗТЭ (Южная станция ГАИШ), МТМ-500 (Пулковская обсерватория, Кисловодский филиал) а также на телескопе БТА (САО РАН) и NOT по заявкам. 

 

Проведены длительные наблюдения (от первого дня до трех месяцев после всплеска)  яркого послесвечения GRB090817. В том числе на радиотелескопе РТ-22 (КрАО) обнаружено радиоизлучение  GRB090817.

 

Проведен поиск родительской галактики  GRB081203 на телескопе ЗТШ.

На телескопе NOT проведены наблюдения  родительских галактик GRB 051008, 081028, 081126, т.е. для тех гамма-всплесков которые интенсивно наблюдались и/или были открыты на телескопах сети.

 

2. Совместно с ИСЗФ СО РАН Проведены работы по подготовке к установке в ССО телескопа сети BOOTES.

 

3. Продолжены работы по созданию объектива для широкопольных наблюдений транзиентных явлений.

 

4. Продолжено исследование коротких гамма-всплесков. В частности, показано, что сверхкорткие всплески эксперимента SPI-ACS не могут быть ассоциированы с испаряющимися первичными черными дырами. Проведен поиск ассоциаций коротких  гамма-всплесков со скоплениями галактик.

 

5. Совместно с ИПИ РАН начаты работы по автоматизированному отборы в режиме реального времени вторичных фотометрических стандартов в полях наблюдения послесвечения гамма-всплесков.

 

Исполнитель  А.С.Позаненко к.ф.-м.н. 333-53-66 apozanen@iki.rssi.ru

 

 

Тесные двойные звезды как источники гамма всплесков.

 

Сильная зависимость темпа аннигиляции нейтрино от аккреционного темпа делают достаточно трудной задачу по объяснению очень долгих гамма всплесков (ДГВ) с длительностью более 100 с. Еще более трудно объяснить последние наблюдения Swift обнаружившего фазу медленного спадания и вспышки в рентгене. Которые, возможно, являются результатами активности центральной машины на протяжении 10 000 секунд. Эти данные требуют отличного от нейтринного механизма для объяснения. Наиболее вероятным кандидатом для этого может служить магнитный механизм. Вследствие того, что эффективность магнитного механизма не очень чувствительна к темпу аккреции, магнитный механизм не требует образования аккреционного диска в течение первых нескольких секунд после начала коллапса и, соответственно,  очень быстрого вращения звездного ядра перед моментом взрыва сверхновой (СН). Это снимает ряд ограничений на прародители ЛГВ. Была обнаружена возможность образования аккреционных дисков со значительной задержкой и были определены возможные темпы аккреции, массы черных дыр (ЧД) и их параметры вращения. Оказалось, что масса ЧД обычно составляет больше половины начальной массы звезды перед коллапсом. Параметр вращения не очень велик a = 0.4-0.8, но достаточен для приемлемой эффективности механизма Бландфорда-Знаека, если магнитное поле достаточно сильно. Наше численное моделирование подтвердило возможность магнитного взрыва звезд, но для этого требуется очень большой магнитный поток на горизонте ЧД на уровне 1028Gcm2. В ряде случаев наблюдались односторонние струи. Такие ассиметричные взрывы могут объяснить высокие пространственные скорости таких двойных систем, как XTEJ 1118+480.

 

Так же было проведено исследование возможности объяснения ДГВ вследствие слияния компактного компаньона и нормальной звезды. В этом случае обнаружена возможность образования очень долгоживущего аккреционного диска (>10 000 с) и очень долгое время работы центральной машины, что может объяснить фазу медленного падения и рентгеновские вспышки, которые наблюдались на спутнике Swift.

 

Подпись к рисунку: Модель с массой черной дыры М=10 Msun, изначально однородным магнитным полем напряженностью B_0=2.2*10^7 Гс и параметром вращения a=0.6 на момент t=1.35 с с начала симуляции или через 18.3с после начала коллапса. Цвет показывает плотность lg (rho) в СГС, линии показывают линии магнитного поля, а стрелки показывают поле скоростей.

 

Исполнители:

М.В.Барков к.ф.-м.н. 333-45-88 barmv05@gmail.com

 

Исследование переноса излучения в присутствии сильной гравитации

Были впервые расчитаны профили линий от сферически-симметричных релятивистских выбросов в сильном гравитационном поле компактных объектов. Показано, что сильное гравитационном поле приводит к появлению трех типов профилей: модифицированный P-Cygni, пилообразный и W-формы.

Была написана программа трехмерного моделирования переноса излучения в рентгеновских спектральных линиях и расчитаны рентгеновские линейчатые спектры от 2.5 мерных радиационно-гидродинамических моделей истечений из газо-пылевого тора в активных ядрах галактик.

Исполнитель: А.В.Дородницын к.ф.-м.н. 333-45-88 dora@iki.rssi.ru