"Наблюдательные проявления быстропеременных

реклама
Ñïåöèàëüíàÿ Àñòðîôèçè÷åñêàÿ Îáñåðâàòîðèÿ ÐÀÍ
Íà ïðàâàõ ðóêîïèñè
ÓÄÊ 524.354/520.82/52-43
Êàðïîâ Ñåðãåé Âàëåíòèíîâè÷
ÍÀÁËÞÄÀÒÅËÜÍÛÅ ÏÐÎßÂËÅÍÈß
ÁÛÑÒÐÎÏÅÐÅÌÅÍÍÛÕ ÐÅËßÒÈÂÈÑÒÑÊÈÕ ÎÁÚÅÊÒÎÂ
Cïåöèàëüíîñòü: 01.03.02 àñòðîôèçèêà, ðàäèîàñòðîíîìèÿ
ÀÂÒÎÐÅÔÅÐÀÒ
äèññåðòàöèè
íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíè
êàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê
Íèæíèé Àðõûç 2007
Ðàáîòà âûïîëíåíà â Ñïåöèàëüíîé àñòðîôèçè÷åñêîé îáñåðâàòîðèè
Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê
Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü: êàíäèäàò ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê Áåñêèí
Ãðèãîðèé Ìååðîâè÷, çàâåäóþùèé Ãðóïïîé ðåëÿòèâèñòñêîé àñòðîôèçèêè
ÑÀÎ ÐÀÍ
Îôèöèàëüíûå îïïîíåíòû:
• äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê Àôàíàñüåâ Âèêòîð Ëåîíèäîâè÷,
ãëàâíûé íàó÷íûé ñîòðóäíèê Ëàáîðàòîðèè ñïåêòðîñêîïèè è ôîòîìåòðèè
âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáúåêòîâ ÑÀÎ ÐÀÍ
• äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê Ïðîõîðîâ Ìèõàèë Åâãåíüåâè÷,
ñòàðøèé íàó÷íûé ñîòðóäíèê Îòäåëà ðåëÿòèâèñòñêîé àñòðîôèçèêè
ÃÀÈØ ÌÃÓ
Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ: Àñòðîêîñìè÷åñêèé öåíòð Ôèçè÷åñêîãî èíñòèòóòà
èì. Ï.Í.Ëåáåäåâà Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê
Çàùèòà ñîñòîèòñÿ 12 àïðåëÿ 2007 ãîäà â 1300 íà çàñåäàíèè äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä002.203.01 â Ñïåöèàëüíîé Àñòðîôèçè÷åñêîé Îáñåðâàòîðèè
Ðîññèéñêîé Àêàäåìèè Íàóê ïî àäðåñó: 396167 ÑÀÎ ÐÀÍ, ïîñ. Íèæ.Àðõûç,
Êàðà÷àåâî-×åðêåññêàÿ ðåñïóáëèêà, Ðîññèÿ
Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â áèáëèîòåêå ÑÀÎ ÐÀÍ.
Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàí _7_ ìàðòà 2007 ãîäà.
Ó÷åíûé ñåêðåòàðü äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà
ê.ô.-ì.í. Å. Ê. Ìàéîðîâà.
Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáîòû
Äèññåðòàöèÿ ïîñâÿùåíà âñåñòîðîííåìó àíàëèçó íàáëþäàòåëüíûõ ïðîÿâëåíèé
ðàçëè÷íûõ êëàññîâ áûñòðîïåðåìåííûõ ðåëÿòèâèñòñêèõ îáúåêòîâ îäèíî÷íûõ àêêðåöèðóþùèõ ÷åðíûõ äûð çâåçäíûõ ìàññ, ïóëüñàðîâ, èñòî÷íèêîâ êîñìè÷åñêèõ ãàììà-âñïëåñêîâ.
Íåñìîòðÿ íà ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ â ñòåïåíè ïîíèìàíèÿ ïðèðîäû ýòèõ
ôåíîìåíîâ, çàâåäîìî ÿñíî, ÷òî çäåñü ðå÷ü èäåò î êîíôèãóðàöèÿõ ñ ìèíèìàëüíûìè ðàçìåðàìè è ìàêñèìàëüíûìè ïëîòíîñòÿìè âåùåñòâà è ýíåðãèè,
êàê ãðàâèòàöèîííîé, òàê è ìàãíèòíîé. Êàê ñëåäñòâèå, îäíèì èç âàæíåéøèõ
ñâîéñòâ ýòèõ îáúåêòîâ ÿâëÿåòñÿ (èëè äîëæíà áûòü) ïåðåìåííîñòü èõ èçëó÷åíèÿ ñ ìèíèìàëüíûìè (âïëîòü äî ìèêðîñåêóíä) õàðàêòåðíûìè âðåìåíàìè.
Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç, ðàçðàáîòêà ìåòîäîâ àíàëèçà è íàáëþäåíèÿ ýòèõ ÿâëåíèé è ñîñòàâëÿþò ïðåäìåò äèññåðòàöèè.
Îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ äî ñèõ ïîð ÿâëÿþòñÿ ãèïîòåòè÷åñêèìè îáúåêòàìè íè îäíà èç íèõ îáíàðóæåíà íå áûëà, íåñìîòðÿ íà òî,
÷òî ñîâðåìåííûå òåîðèè çâåçäíîé ýâîëþöèè ïðåäñêàçûâàþò çíà÷èòåëüíîå èõ
÷èñëî â Ãàëàêòèêå, è ïðîâîäèëèñü ñïåöèàëüíûå ïðîãðàììû, íàïðàâëåííûå
íà èõ ïîèñê (Beskin et al 1997). Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç èõ íàáëþäàòåëüíûõ
ïðîÿâëåíèé âî ìíîãîì îñíîâàí íà ðàáîòå Øâàðöìàíà (1971), ïðåäñêàçàâøåãî äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïåðåðàáîòêè ãðàâèòàöèîííîé ýíåðãèè
àêêðåöèðóþùåãî âåùåñòâà è îòñóòñòâèå â ñïåêòðå åãî èçëó÷åíèÿ ëèíèé, à òàêæå ïîêàçàâøåãî îïðåäåëÿþùóþ ðîëü âìîðîæåííîãî â âåùåñòâî ìàãíèòíîãî
ïîëÿ â ôîðìèðîâàíèè êàê ñàìîãî àêêðåöèîííîãî ïîòîêà, òàê è åãî íàáëþäàòåëüíûõ ïðîÿâëåíèé. Â äàííîé ðàáîòå ñäåëàíà ïîïûòêà óãëóáèòü ïîíèìàíèå
ïðîöåññîâ ïåðåðàáîòêè ìàãíèòíîé ýíåðãèè â èçëó÷åíèå, à òàêæå èññëåäîâàòü
âðåìåííûå
åãî ñâîéñòâà.
Îïòè÷åñêîå èçëó÷åíèå ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè èññëåäóåòñÿ
óæå ïî÷òè 30 ëåò, îäíàêî äî ñèõ ïîð íåïîíÿòíû òî÷íûå ìåõàíèçìû åãî ôîðìèðîâàíèÿ. Èçâåñòíî, ÷òî îíî îòëè÷àåòñÿ îòíîñèòåëüíî âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ
íà ôîíå ñèëüíîé ïåðåìåííîñòè â ðàäèîäèàïàçîíå, à òàêæå íåðåãóëÿðíûõ âàðèàöèé ìîìåíòîâ ïðèõîäà èìïóëüñîâ (âðåìåííîãî øóìà) (Pacini 1971; Nasuti
3
et al 1996; Cordes 1980; Kuiper et al 2003; Rots et al 2004). Ïîèñê è èññëåäîâàíèå âàðèàöèé îïòè÷åñêîé êðèâîé áëåñêà äîëæíû ïîìî÷ü ðàçäåëèòü ðàçëè÷íûå ôèçè÷åñêèå è ãåîìåòðè÷åñêèå ìåõàíèçìû ôîðìèðîâàíèÿ èçëó÷åíèÿ
ðàçíûõ îáëàñòåé ñïåêòðà. Â äàííîé ðàáîòå ïðîâîäèòñÿ àíàëèç ñòàáèëüíîñòè
êðèâîé áëåñêà â øèðîêîì äèàïàçîíå õàðàêòåðíûõ âðåìåí, îðèåíòèðîâàííûé
íà èññëåäîâàíèå êàê åå ñèñòåìàòè÷åñêîãî èçìåíåíèÿ íà øêàëå íåñêîëüêèõ ëåò,
òàê è êðàòêîâðåìåííûõ âàðèàöèé (íà ñåêóíäàõ - ÷àñàõ) ìîìåíòîâ ïðèõîäà îòäåëüíûõ ïóëüñîâ.
Ìîíèòîðèíãîâûå ïðîãðàììû ïî ïîèñêó áûñòðîïåðåìåííûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ, ñîïðîâîæäàþùèõ êîñìè÷åñêèå ãàììà-âñïëåñêè, âåäóòñÿ ïðàêòè÷åñêè ñ ìîìåíòà îòêðûòèÿ èõ îïòè÷åñêèõ ïîñëåñâå÷åíèé. Îñîáî ñëîæíîé è ðàíåå íå ðåàëèçîâàâøåéñÿ ÿâëÿåòñÿ çàäà÷à îáíàðóæåíèÿ è èçó÷åíèÿ îïòè÷åñêèõ âñïûøåê, âîçìîæíî, ñâÿçàííûõ ñ êîðîòêèìè (ìåíüøå 1 ñåêóíäû) ãàììà
âñïëåñêàìè. Äëÿ åå ðåøåíèÿ íåîáõîäèìî ñî÷åòàíèå â íàáëþäåíèÿõ øèðîêîãî
ïîëÿ çðåíèÿ, ñðàâíèìîãî ñ òàêîâûì ó êîñìè÷åñêèõ ãàììà-òåëåñêîïîâ, è âûñîêîãî âðåìåííîãî ðàçðåøåíèÿ, à òàêæå îáåñïå÷åíèå ðåäóêöèè äàííûõ è îáíàðóæåíèÿ òðàíçèåíòíûõ îáúåêòîâ â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè, íà øêàëå
äîëåé ñåêóíäû.  ýòîé ðàáîòå îïèñûâàåòñÿ ìåòîäîëîãèÿ ïîäîáíûõ èññëåäîâàíèé, à òàêæå åå êîíêðåòíàÿ ðåàëèçàöèÿ â ñëó÷àå áûñòðûõ øèðîêîïîëüíûõ
êàìåð FAVOR/TORTORA.
Àêòóàëüíîñòü òåìû
Èññëåäîâàíèå áûñòðîïåðåìåííûõ ðåëÿòèâèñòñêèõ îáúåêòîâ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ìåòîäîì èçó÷åíèÿ ïîâåäåíèÿ àñòðîôèçè÷åñêîé ïëàçìû â ýêñòðåìàëüíûõ
óñëîâèÿõ â áîëüøèõ ìàãíèòíûõ è ãðàâèòàöèîííûõ ïîëÿõ. Âàæíûì ïðè ýòîì
ÿâëÿåòñÿ êàê òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç âîçìîæíûõ íàáëþäàòåëüíûõ ïðîÿâëåíèé
ïîäîáíûõ îáúåêòîâ, òàê è ðàçðàáîòêà ñîîòâåòñòâóþùèõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ
è ðåäóêöèè äàííûõ. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå âàðèàöèé áëåñêà àñòðîôèçè÷åñêèõ îáúåêòîâ ñ ïîìîùüþ
äåòåêòîðîâ, ïîçâîëÿþùèõ ðåãèñòðèðîâàòü âðåìåíà ïðèõîäà îòäåëüíûõ êâàíòîâ. Àíàëèç òàêèõ äàííûõ ïîçâîëÿåò èçó÷àòü ïîâåäåíèå îáúåêòà êàê âî âðå4
ìåíí
îé, òàê è â ÷àñòîòíîé îáëàñòÿõ.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ñòàáèëüíîñòè îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ïóëüñàðîâ,
è, â îñîáåííîñòè, ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè, ìîãóò ñûãðàòü îïðåäåëÿþùóþ ðîëü â ðàçâèòèè òåîðèè êàê âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ, òàê è ìàãíèòîñôåðû íåéòðîííûõ çâåçä.
Äðóãèì àêòóàëüíûì íàïðàâëåíèåì èçó÷åíèÿ áûñòðîïåðåìåííûõ îáúåêòîâ
ÿâëÿþòñÿ ìîíèòîðèíãîâûå íàáëþäåíèÿ, ñòàâÿùèå öåëüþ ïîèñê è èññëåäîâàíèå îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ, ñâÿçàííûõ ñ êîñìè÷åñêèìè ãàììà-âñïëåñêàìè,
íà ñàìûõ ðàííèõ ñòàäèÿõ èõ ñóùåñòâîâàíèÿ, ãäå íàèáîëåå ÿðêî ìîãóò ïðîÿâèòüñÿ ñâîéñòâà ðåëÿòèâèñòñêèõ îáúåêòîâ èñòî÷íèêîâ ãàììà-èçëó÷åíèÿ.
Öåëü ðàáîòû
Ðàçâèòèå òåîðèè ñôåðè÷åñêîé àêêðåöèè íà îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ
ìàññ äëÿ ìàêñèìàëüíî ïîëíîãî îïèñàíèÿ èõ íàáëþäàòåëüíûõ ïðîÿâëåíèé.
Ðàçðàáîòêà ìåòîäèêè àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷àåìûõ ïðè íàáëþäåíèÿõ ñ
êîîðäèíàòíî-÷óâñòâèòåëüíûìè äåòåêòîðàìè â îïòè÷åñêîì äèàïàçîíå, è åå
ïðèìåíåíèå ê ïîèñêó è èññëåäîâàíèþ êàê îáúåêòîâ-êàíäèäàòîâ â ÷åðíûå äûðû, òàê è ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè.
Ðàçðàáîòêà ìåòîäèêè ìîíèòîðèíãîâûõ íàáëþäåíèé ñ áûñòðûìè øèðîêîïîëüíûìè êàìåðàìè ñ öåëüþ àâòîìàòè÷åñêîãî ïîèñêà è èññëåäîâàíèÿ áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ.
Íàó÷íàÿ íîâèçíà ðàáîòû
• Ïîñòðîåíà òåîðèÿ àêêðåöèîííîãî òå÷åíèÿ íà îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû ñ
ó÷åòîì äèñêðåòíîé äèññèïàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî ó÷åò ñîõðàíåíèÿ ìàãíèòíîãî àäèàáàòè÷åñêîãî èíâàðèàíòà ïðè àêêðåöèè ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òåìïà íàãðåâà íà 25%, ðîñòó ñâåòèìîñòè è èçìåíåíèþ
ïðîôèëÿ òåìïåðàòóðû â àêêðåöèîííîì ïîòîêå. Ïîêàçàíî, ÷òî äèññèïàöèÿ
ìàãíèòíîé ýíåðãèè â òóðáóëåíòíûõ òîêîâûõ ñëîÿõ ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ
äîïîëíèòåëüíîé êîìïîíåíòû ïëàçìû ñîâîêóïíîñòè ïó÷êîâ óñêîðåííûõ
5
ýëåêòðîíîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî íåòåïëîâàÿ ýëåêòðîííàÿ êîìïîíåíòà ïîðîæäàåò äîáàâî÷íîå ñðàâíèòåëüíî æåñòêîå èçëó÷åíèå. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíî,
÷òî ïåðåìåííîñòü èçëó÷åíèÿ íåòåïëîâîé êîìïîíåíòû ôîðìèðóåòñÿ êàê
ñîâîêóïíîñòü âñïûøåê ïðè ïàäåíèè îòäåëüíûõ îáëàêîâ óñêîðåííûõ ÷àñòèö â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå ÷åðíîé äûðû. Ïðîôèëè âñïûøåê îòðàæàþò
ñòðóêòóðó ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ âáëèçè ãîðèçîíòà ñîáûòèé.
• Ïðîàíàëèçèðîâàíà ñîâîêóïíîñòü íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ äëÿ îáúåêòà MACHO-1999-BLG-22.  ðàìêàõ ðàçâèòîé ìîäåëè
àêêðåöèè ïîêàçàíî, ÷òî îäíà èç ìîäåëåé äàííîãî îáúåêòà (áëèçêàÿ ìàññèâíàÿ ÷åðíàÿ äûðà) ìîæåò áûòü îòâåðãíóòà. Ñäåëàí âûâîä, ÷òî ìàññà
÷åðíîé äûðû ìåíüøå 130 ñîëíå÷íûõ, â òî âðåìÿ êàê ðàññòîÿíèå áîëüøå
500 ïê. Ïî íàáëþäåíèÿì íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ íàëîæåíû âåðõíèå
ïðåäåëû íà ïåðåìåííóþ êîìïîíåíòó îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ.
• Ïðîâåäåí ïîèñê íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ áûñòðîé ïåðåìåííîñòè ó
îáúåêòà-êàíäèäàòà â ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ ðàäèî è ðåíòãåíîâñêîãî èñòî÷íèêà ñ êîíòèíóàëüíûì îïòè÷åñêèì ñïåêòðîì J1942+10. Ïîêàçàíî, ÷òî ó íåãî îòñóòñòâóåò áûñòðàÿ ïåðåìåííîñòü ñ îòíîñèòåëüíîé
ìîùíîñòüþ áîëåå 90% â äèàïàçîíå 10−5 10−6 c, è áîëåå 3.5% â äèàïàçîíå 0.1 1 ñ
• Ïðîâåäåí ïîèñê íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ áûñòðîé ïåðåìåííîñòè ó
îáúåêòà-êàíäèäàòà â ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ ðàäèîèñòî÷íèêà ñ
êîíòèíóàëüíûì îïòè÷åñêèì ñïåêòðîì 8C 0716+714. Ïîêàçàíî, ÷òî ó íåãî
îòñóòñòâóåò áûñòðàÿ ïåðåìåííîñòü ñ îòíîñèòåëüíîé ìîùíîñòüþ áîëåå 17%
â äèàïàçîíå 10−5 10−6 c, è áîëåå 1.4% â äèàïàçîíå 0.1 1 ñ
• Âïåðâûå ïîëó÷åíû æåñòêèå îãðàíè÷åíèÿ íà âàðèàöèè ìîìåíòîâ ïðèõîäà îïòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ Êðàáà â äèàïàçîíå âðåìåí 3 ñ 1.5 ÷àñà, èç
êîòîðûõ ñëåäóþò âåðõíèå ïðåäåëû äëÿ ïàðàìåòðîâ ïðåöåññèè íà ýòèõ
âðåìåíàõ. Íàéäåíî óêàçàíèå íà íàëè÷èå ôàçîâûõ âàðèàöèé, âîçìîæíî
êâàçèðåãóëÿðíûõ, íà âðåìåíàõ ïîðÿäêà ïîëóòîðà-äâóõ ÷àñîâ. Âïåðâûå
îáíàðóæåíî çíà÷èìîå èçìåíåíèå ñðåäíåãî ïðîôèëÿ êðèâîé áëåñêà ìåæäó
6
ðàçíûìè ñåòàìè íàáëþäåíèé
• Ðàçðàáîòàí îðèãèíàëüíûé àëãîðèòì äëÿ ïîèñêà, êëàññèôèêàöèè è îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ â ðåàëüíîì âðåìåíè ïðè ìîíèòîðèíãîâûõ íàáëþäåíèÿõ ñ øèðîêîïîëüíûìè òåëåñêîïàìè
âûñîêîãî âðåìåííîãî ðàçðåøåíèÿ è ðåàëèçîâàíî ñîîòâåòñòâóþùåå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ áûñòðûõ øèðîêîïîëüíûõ êàìåð FAVOR è TORTORA.
Ðàçðàáîòàíî ìàòåìàòè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ðåàëèçîâàí ðåæèì ñîâìåñòíîé ðàáîòû áûñòðîé øèðîêîïîëüíîé êàìåðû TORTORA
è ðîáîòè÷åñêîãî òåëåñêîïà REM (êîìïëåêñ TORTOREM). Ñèñòåìà ðàñïîëîæåíà â îáñåðâàòîðèè Ëà-Ñèëëà (×èëè) è ðàáîòàåò â àâòîìàòè÷åñêîì
ðåæèìå ñ ìàÿ 2006 ã.
• Âïåðâûå ïðîâåäåíû íàáëþäåíèÿ îáëàñòåé ëîêàëèçàöèè ãàììà-âñïëåñêîâ
(GRB 060719, GRB 061202 è GRB 061218) ñ âðåìåííûì ðàçðåøåíèåì 0.13
ñåêóíäû ÷åðåç 1-2 ìèíóòû ïîñëå ñîáûòèÿ. Ïîëó÷åíû îãðàíè÷åíèÿ íà ïåðåìåííóþ êîìïîíåíòó îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ íà âðåìåíàõ 0.13 - 100 ñåêóíä
íà óðîâíå 14-16 çâåçäíîé âåëè÷èíû â ïîëîñå, áëèçêîé ê B.
Ïðàêòè÷åñêàÿ öåííîñòü
• Ðàçâèòàÿ ìîäåëü àêêðåöèè ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðè àíàëèçå ñîñòàâà
è ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ ãàëàêòèê, ïðîâåðêè
ãèïîòåç î ïðèðîäå ðàçëè÷íûõ ïåêóëÿðíûõ îáúåêòîâ, îáíàðóæèâàåìûõ â
ðàçëè÷íûõ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíàõ.
• Ðàçâèòûå ìåòîäû àíàëèçà ïàíîðàìíûõ äàííûõ èñïîëüçóþòñÿ â ýêñïåðèìåíòå ÌÀÍÈß êàê ñòàíäàðòíàÿ ñèñòåìà îáðàáîòêè ôîòîìåòðè÷åñêîé,
ñïåêòðàëüíîé è ïîëÿðèìåòðè÷åñêîé èíôîðìàöèè, ïîëó÷åííîé â ðåæèìå
ñ÷åòà ôîòîíîâ; îíè ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ ïðè àíàëèçå ëþáûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé äèñêðåòíûõ ñîáûòèé.
• Ðåçóëüòàòû ïîèñêà ñâåðõáûñòðîé ïåðåìåííîñòè ïîñëóæàò äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðèðîäû èçó÷åííûõ ïåêóëÿðíûõ îáúåêòîâ ðàçíûõ òèïîâ.
7
• Êàðòèíà äèíàìèêè îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ïóëüñàðà â Êðàáå íà ðàçíûõ
âðåìåííûõ øêàëàõ ïîñëóæèò ñåðüåçíûì îñíîâàíèåì äëÿ ïðîäâèæåíèÿ â
ïîíèìàíèè ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ êàê ñîáñòâåííî íåéòðîííûõ çâåçä, òàê è
èõ ìàãíèòîñôåð.
• Ñîçäàííîå ìàòåìàòè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå äëÿ îáíàðóæåíèÿ è èññëåäîâàíèÿ áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ â øèðîêèõ ïîëÿõ óæå èñïîëüçóåòñÿ íà íåñêîëüêèõ èíñòðóìåíòàõ ïðè ïîèñêå îïòè÷åñêèõ êîìïàíüîíîâ
ãàììà-âñïëåñêîâ, à òàêæå ïðè èçó÷åíèè ïåðåìåííûõ çâåçä, ìåòåîðîâ è
èñêóññòâåííûõ íåáåñíûõ òåë.
Íà çàùèòó âûíîñÿòñÿ
1. Òåîðèÿ ñôåðè÷åñêîé àêêðåöèè ìåæçâåçäíîãî âåùåñòâà ñ âìîðîæåííûì
ìàãíèòíûì ïîëåì íà îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ, ó÷èòûâàþùàÿ âîçìîæíîñòü äèñêðåòíîãî õàðàêòåðà ïðîöåññîâ äèññèïàöèè ìàãíèòíîé ýíåðãèè. Ýòè ïðîöåññû ïðèâîäÿò ê ôîðìèðîâàíèþ ñèëüíîïåðåìåííîé
êîìïîíåíòû èçëó÷åíèÿ â îïòè÷åñêîì, óëüòðàôèîëåòîâîì è ðåíòãåíîâñêîì
äèàïàçîíàõ, õàðàêòåðèñòèêè êîòîðîé ñâÿçàíû ñî ñòðóêòóðîé ãðàâèòàöèîííûõ è ìàãíèòíûõ ïîëåé âáëèçè ãîðèçîíòà ñîáûòèé ÷åðíîé äûðû.
2. Ìåòîäû, àëãîðèòìû è ìàòåìàòè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå äëÿ ðåäóêöèè è ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷àåìûõ ïðè íàáëþäåíèÿõ ñ ïàíîðàìíûìè ñ÷åò÷èêàìè ôîòîíîâ â îïòè÷åñêîì äèàïàçîíå.
3. Ðåçóëüòàòû ïîèñêà áûñòðîé ïåðåìåííîñòè ó íåñêîëüêèõ îáúåêòîâ-êàíäèäàòîâ
â îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ, âåðõíèå ïðåäåëû íà ìîùíîñòü
ïåðåìåííîé êîìïîíåíòû â äèàïàçîíå 10−6 1 ñ. Îãðàíè÷åíèÿ íà ïàðàìåòðû âîçìîæíûõ ÷åðíûõ äûð.
4. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ äèíàìèêè êðèâîé áëåñêà ïóëüñàðà â Êðàáå ïî
äàííûì â îïòè÷åñêîì äèàïàçîíå, îãðàíè÷åíèÿ íà àìïëèòóäó âîçìîæíîé
ïðåöåññèè â äèàïàçîíå ïåðèîäîâ 3.3 ñ 1.5 ÷àñà. Îáíàðóæåíèå èçìåíåíèÿ ôîðìû êðèâîé áëåñêà è ñòðóêòóðû ãëàâíîãî è âòîðè÷íîãî ïóëüñîâ
8
íà øêàëå íåñêîëüêèõ ëåò. Îáíàðóæåíèå ïðèçíàêîâ âàðèàöèé ìîìåíòîâ
ïðèõîäà ãëàâíîãî ïóëüñà ñ õàðàêòåðíûì âðåìåíåì ïîëòîðà-äâà ÷àñà.
5. Ðàçðàáîòêà ìåòîäîâ, àëãîðèòìîâ è ïðîãðàìì äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî ïîèñêà, èäåíòèôèêàöèè è îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ
òðàíçèåíòîâ ðàçëè÷íûõ òèïîâ â ðåàëüíîì âðåìåíè ïðè ìîíèòîðèíãîâûõ
íàáëþäåíèÿõ ñ ïîìîùüþ øèðîêîóãîëüíûõ êàìåð âûñîêîãî âðåìåííîãî
ðàçðåøåíèÿ. Ñîçäàíèå ìàòåìàòè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ äëÿ ðåàëèçàöèè ñîâìåñòíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ øèðîêîïîëüíîé êàìåðû è ðîáîòè÷åñêîãî òåëåñêîïà, îáðàçóþùèõ äâóõòåëåñêîïíûé êîìïëåêñ TORTOREM.
Àïðîáàöèÿ ðåçóëüòàòîâ ðàáîòû
Ðåçóëüòàòû ðàáîòû äîêëàäûâàëèñü àâòîðîì íà íàó÷íûõ ñåìèíàðàõ ÑÀÎ ÐÀÍ,
îáñåðâàòîðèè Áðåðà (Ìèëàí, Èòàëèÿ), àñòðîíîìè÷åñêîãî îòäåëåíèÿ Áîëîíñêîãî óíèâåðñèòåòà (Áîëîíüÿ, Èòàëèÿ), à òàêæå áûëè ïðåäñòàâëåíû íà ñëåäóþùèõ ðîññèéñêèõ è ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèÿõ:
1. V International Conference on cosmoparticle physics Cosmion 2001, May
21-30 2001, Moscow-St.Peterburg, Russia
2. Black Hole Astrophysics 2002, Sixth APCTP Winter School, Jan 9-12 2002,
Pohang, Korea
3. Âñåðîññèéñêàÿ Àñòðîíîìè÷åñêàÿ Êîíôåðåíöèÿ (ÂÀÊ-2004) Ãîðèçîíòû
Âñåëåííîé, 3-10 èþíÿ 2004, Ìîñêâà
4. 7th Russian Conference on Physics of Neutron Stars, June 27-29, 2005, St.Petersburg
5. Gamma-Ray Bursts in the Afterglow Era, Oct 18 - 22, 2004, Rome, Italy
6. Relativistic Astrophysics ans Cosmology Einstein' Legacy, Nov 7-11, 2005,
Munich, Germany
7. Isolated Neutron Stars: from the Interior to the Surface, April 24-28, 2006,
London, UK
9
8. 36th COSPAR Scientic Assembly, July 16 - 23, 2006, Beijing, China
9. SWIFT and GRBs: Unveiling the Relativistic Universe, June 5-9, 2006,
Venice, Italy
10. IAU XXVIth General Assembly, August 14-25, 2006, Prague, Czech
Ïóáëèêàöèè è ëè÷íûé âêëàä àâòîðà
Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè èçëîæåíû â 14 ðàáîòàõ, îïóáëèêîâàííûõ
â çàðóáåæíûõ èçäàíèÿõ.
 ïåðå÷èñëåííûõ ðàáîòàõ àâòîðó ïðèíàäëåæàò:
• Â ðàáîòàõ [1-2, 6, 13, 14] äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ïðèðîäû íåòåïëîâîé
êîìïîíåíòû ïëàçìû àêêðåöèîííîãî ïîòîêà è ðàçðàáîòêà ìåòîäèêè åå îïèñàíèÿ, à òàêæå âû÷èñëåíèÿ ïàðàìåòðîâ åå ïåðåìåííîñòè. Ïðåäñêàçàíèå
íàëè÷èÿ áûñòðîïåðåìåííîé æåñòêîé êîìïîíåíòû ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ.
•  ðàáîòå [10, 14] ðàçðàáîòêà ìåòîäîâ ïîèñêà è àíàëèçà áûñòðîé ïåðåìåííîñòè îïòè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ, èõ ðåàëèçàöèÿ ñîâðåìåííûìè ïðîãðàììíûìè ñðåäñòâàìè è èõ èñïîëüçîâàíèå ïðè èçó÷åíèè îáúåêòîâ-êàíäèäàòîâ
â îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû.
•  ðàáîòàõ [3-5, 7-8, 11] ðàçðàáîòêà ìåòîäèêè àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷àåìûõ ïðè íàáëþäåíèÿõ ñ áûñòðûìè øèðîêîïîëüíûìè êàìåðàìè è àëãîðèòìà àâòîìàòè÷åñêîãî âûäåëåíèÿ è êëàññèôèêàöèè áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ
òðàíçèåíòîâ â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè, à òàêæå ñîçäàíèå è ïîääåðæàíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî ìàòåìàòè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ, èõ ðåàëèçóþùåãî.
•  ðàáîòàõ [9, 12] ðàçðàáîòêà ìåòîäèêè àíàëèçà ñòàáèëüíîñòè îïòè÷åñêîãî ïðîôèëÿ èçëó÷åíèÿ ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè è åå ïðèìåíåíèå ê ðåçóëüòàòàì íàáëþäåíèé íà ÁÒÀ è òåëåñêîïå èì. Âèëüÿìà Ãåðøåëÿ.
Ñòðóêòóðà äèññåðòàöèè
Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç Ââåäåíèÿ, ïÿòè ãëàâ, Çàêëþ÷åíèÿ è Ñïèñêà ëèòåðàòóðû. Îíà ñîäåðæèò 180 ñòðàíèö, 55 ðèñóíêîâ, 11 òàáëèö. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
10
íàñ÷èòûâàåò 185 íàèìåíîâàíèé.
Ñîäåðæàíèå ðàáîòû ïî ãëàâàì
Ââåäåíèå
Âî ââåäåíèè îáñóæäàþòñÿ àêòóàëüíîñòü ðàáîòû, öåëè è çàäà÷è èññëåäîâàíèÿ, íàó÷íàÿ íîâèçíà, íàó÷íàÿ è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü ðàáîòû, à òàêæå
ïðèâîäèòñÿ ñïèñîê ðàáîò, â êîòîðûõ îïóáëèêîâàíû ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè
ñ óêàçàíèåì ëè÷íîãî âêëàäà àâòîðà â ñîâìåñòíûõ ïóáëèêàöèÿõ.
Ãëàâà 1: Íàáëþäàòåëüíûå ïðîÿâëåíèÿ îäèíî÷íûõ àêêðåöèðóþùèõ ÷åðíûõ äûð
çâåçäíîé ìàññû
Ïåðâàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà ðàçâèòèþ òåîðèè ñôåðè÷åñêîé àêêðåöèè íà îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ. Âíà÷àëå ïðèâîäèòñÿ îáçîð ñîâðåìåííîãî
ñîñòîÿíèÿ âîïðîñà è ïîêàçûâàåòñÿ âàæíîñòü òåîðåòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ íàáëþäàòåëüíûõ ïðîÿâëåíèé ïîäîáíûõ îáúåêòîâ. Çàòåì ðàññìàòðèâàþòñÿ óñëîâèÿ â àêêðåöèîííîì ïîòîêå è ïîêàçûâàåòñÿ âàæíîñòü ó÷åòà ïðîöåññîâ äèññèïàöèè ìàãíèòíîé ýíåðãèè. Ïðåäëàãàåòñÿ êîíêðåòíàÿ ìîäåëü ýòîãî ÿâëåíèÿ äèñêðåòíûå ïåðåçàìûêàíèÿ ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé â òóðáóëåíòíûõ òîêîâûõ ñëîÿõ. Ïîêàçûâàåòñÿ, êàê ïðè äîñòàòî÷íî îáùèõ ïðåäïîëîæåíèÿõ ìîæåò
áûòü ðàññ÷èòàí ïðîôèëü ýíåðãåòè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîíîâ, âû÷èñëåíà ñâåòèìîñòü è ïîëó÷åíà ôîðìà ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ àêêðåöèîííîãî ïîòîêà.
Äåìîíñòðèðóåòñÿ, ÷òî èçëó÷åíèå ýëåêòðîíîâ, óñêîðåííûõ â òîêîâûõ ñëîÿõ,
ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ îòäåëüíîé êîìïîíåíòû ýíåðãåòè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ è ïîÿâëåíèþ çàìåòíîé äîëè æåñòêîãî èçëó÷åíèÿ. Êðîìå òîãî, ïðèíÿòèå
äèñêðåòíîãî ìåõàíèçìà äèññèïàöèè ìàãíèòíîé ýíåðãèè ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü
ñâîéñòâà ïåðåìåííîñòè èçëó÷åíèÿ àêêðåöèîííîãî ïîòîêà ïó÷êè óñêîðåííûõ
ïðè ïåðåçàìûêàíèÿõ ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé â òóðáóëåíòíûõ òîêîâûõ ñëîÿõ ýëåêòðîíîâ ãåíåðèðóþò î÷åíü êîðîòêèå âñïûøêè, íåñóùèå èíôîðìàöèþ
îá îêðåñòíîñòÿõ ãîðèçîíòà ñîáûòèé.
11
Ãëàâà 2: Îáðàáîòêà äàííûõ, ïîëó÷àåìûõ â ðåæèìå ñ÷åòà ôîòîíîâ
Âî âòîðîé ãëàâå ïðèâîäèòñÿ ñâîäêà ñîâðåìåííûõ ìåòîäîâ àíàëèçà äàííûõ
âûñîêîãî âðåìåííîãî ðàçðåøåíèÿ (êàê øèðîêî èñïîëüçóåìûõ â íàáëþäàòåëüíîé àñòðîôèçèêå, òàê è ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûõ), ïîëó÷àåìûõ ïðè íàáëþäåíèÿõ ñî ñ÷åò÷èêàìè ôîòîíîâ, êàê â ïàíîðàìíîì, òàê è â îäíîêàíàëüíîì
ðåæèìàõ. Ðàññìàòðèâàþòñÿ ìåòîäû ïîèñêà áûñòðîé ïåðåìåííîñòè (íà âðåìåíàõ âïëîòü äî 1 ìêñ), îñíîâàííûå íà èñïîëüçîâàíèè ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå
(ïîñòðîåíèå ñïåêòðà ìîùíîñòè), à òàêæå íà àíàëèçå ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåðâàëîâ ìåæäó ïîñëåäîâàòåëüíûìè êâàíòàìè (ìåòîä y2 -ôóíêöèé, ñì. Øâàðöìàí
(1977)).
Îñîáîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ðàçëè÷íûì àñïåêòàì àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷àåìûõ ïðè îïòè÷åñêèõ íàáëþäåíèÿõ ïóëüñàðîâ. Îïèñûâàåòñÿ ìåòîäèêà èññëåäîâàíèÿ ñòàáèëüíîñòè âðåìåí ïðèõîäà èìïóëüñîâ, îñíîâàííàÿ íà êðîññêîððåëÿöèè íàáîðà êðèâûõ áëåñêà, ïîëó÷àåìûõ ïî êîðîòêèì ñåãìåíòàì äàííûõ, ñ îïîðíûì ïðîôèëåì èçëó÷åíèÿ. Èçó÷àþòñÿ ñòàòèñòè÷åñêèå ñâîéñòâà
ïîäîáíîé îöåíêè, ïîêàçûâàåòñÿ, ÷òî îíà ÿâëÿåòñÿ íåñìåùåííîé è ñîñòîÿòåëüíîé.
Òàêæå îïèñûâàþòñÿ ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè óíèâåðñàëüíîé ñèñòåìû ðåäóêöèè ïîäîáíûõ äàííûõ, ïðèìåíÿåìîé â øòàòíîì ðåæèìå ïðè àíàëèçå èíôîðìàöèè, ïîëó÷àåìîé ïðè íàáëþäåíèÿõ ñ ïàíîðàìíûìè ôîòîííûìè äåòåêòîðàìè 6-ì òåëåñêîïà ÑÀÎ ÐÀÍ.
Ãëàâà 3: Íàáëþäåíèÿ îáúåêòîâ-êàíäèäàòîâ â îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû çâåçäíûõ ìàññ
Ãëàâà ïîñâÿùåíà èññëåäîâàíèþ îáúåêòîâ-êàíäèäàòîâ â îäèíî÷íûå ÷åðíûå
äûðû çâåçäíûõ ìàññ íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ íàáëþäåíèé íà 6-ì òåëåñêîïå
ÑÀÎ ÐÀÍ ñ èñïîëüçîâàíèåì êîîðäèíàòíî-÷óâñòâèòåëüíîãî äåòåêòîðà. Âíà÷àëå ïðèâîäèòñÿ ñâîäêà êðèòåðèåâ îòáîðà ïîäîáíûõ îáúåêòîâ, êàê èñïîëüçîâàííûõ íà íà÷àëüíîì ýòàïå ýêñïåðèìåíòà ÌÀÍÈß (Øâàðöìàí 1977; Shvartsman,
Beskin & Pustilnik 1989; Shvartsman, Beskin & Mitronova 1989), òàê è ñîâðåìåííûõ. Çàòåì ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ òðåõ îáúåêòîâ ðàçëè÷íûõ
12
êëàññîâ.
Ïåðâûé îáúåêò 8C 0716+714 ÿâëÿåòñÿ ðàäèîîáúåêòîì ñ îïòè÷åñêèì
ñïåêòðîì, íå èìåþùèì ëèíèé, ïåðåìåííûì íà âñåõ âðåìåíàõ îò äåñÿòêîâ ëåò
äî äåñÿòêîâ ìèíóò (Raiteri et al 2003). Íàáëþäàòåëüíûå ïðîÿâëåíèÿ îáúåêòà
ïîçâîëÿþò îòíåñòè åãî ê êëàññó áëàçàðîâ (Biermann et al 1981), îäíàêî âîïðîñ î åãî âíåãàëàêòè÷åñêîì ïðîèñõîæäåíèè (ôàêòè÷åñêè îá îáíàðóæåíèè
ïîäñòèëàþùåé ãàëàêòèêè) äî ñèõ ïîð îñòàåòñÿ îòêðûòûì; âîçìîæíà òàêæå
èíòåðïðåòàöèÿ åãî êàê ãàëàêòè÷åñêîãî îáúåêòà çâåçäíîé ìàññû. Âûáîð ìåæäó
ýòèìè äâóìÿ âàðèàíòàìè ìîæåò áûòü ïðîâåäåí íà îñíîâàíèè àíàëèçà áûñòðîé ïåðåìåííîñòè èçëó÷åíèÿ. Ïðîâåäåííûå íàáëþäåíèÿ ïîçâîëèëè ïîëó÷èòü
îãðàíè÷åíèÿ íà îòíîñèòåëüíóþ ìîùíîñòü ïåðåìåííîé êîìïîíåíòû îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ íà øêàëå îò 10−6 ñ äî 0.1 ñ íà óðîâíå îò 17% äî 1.4% ñîîòâåòñòâåííî, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ ìîäåëüþ èñòî÷íèêà êàê âíåãàëàêòè÷åñêîãî
îáúåêòà ñ èçëó÷àþùèìè ñòðóéíûìè âûáðîñàìè.
Âòîðîé îáúåêò, êàíäèäàò â ÷åðíûå äûðû J1942+10, áûë îòîáðàí êàê èìåþùèé çàìåòíîå ðàäèî è ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå è êîíòèíóàëüíûé (íå èìåþùèé îñîáåííîñòåé) îïòè÷åñêèé ñïåêòð, à òàêæå ñóùåñòâåííóþ ïåðåìåííîñòü
íà áîëüøèõ âðåìåíàõ (Tsarevsky et al 2005), ÷òî ñîâïàäàåò ñ îæèäàåìûìè
íàáëþäàòåëüíûìè ïðîÿâëåíèÿìè ñôåðè÷åñêè-ñèììåòðè÷íîãî àêêðåöèîííîãî
ïîòîêà, ïîëó÷åííûìè â Ãëàâå 1. Ïðîâåäåííûå íàáëþäåíèÿ ïîçâîëèëè ïîëó÷èòü îãðàíè÷åíèÿ íà îòíîñèòåëüíóþ ìîùíîñòü ïåðåìåííîé êîìïîíåíòû èçëó÷åíèÿ íà øêàëå îò 10−6 ñ äî 1 ñ íà óðîâíå îò 92% äî 3.4% ñîîòâåòñòâåííî.
Òàêèì îáðàçîì, óêàçàíèé íà òî, ÷òî ýòîò îáúåêò ìîæåò ÿâëÿòüñÿ îäèíî÷íîé
÷åðíîé äûðîé çâåçäíîé ìàññû, îáíàðóæåíî íå áûëî.
Ïîñëåäíèé èç èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ ãðàâèòàöèîííàÿ ëèíçà MACHO-99BLG-22 ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå íàäåæíûì íà äàííûé ìîìåíò êàíäèäàòîì â îäèíî÷íûå ÷åðíûå äûðû (Mao et al 2001; Bennett et al 2001), äëÿ êîòîðîãî óñòàíîâëåíà ñâÿçü ìåæäó ìàññîé è ðàññòîÿíèåì äî îáúåêòà, à òàêæå îöåíåíà åãî
ñêîðîñòü. Áîëåå òîãî, ñîïîñòàâëåíèå äàííûõ î ëèíçå, ïîëó÷àåìûõ èç àíàëèçà
êðèâîé âîçðàñòàíèÿ áëåñêà, ñ êèíåìàòè÷åñêîé ìîäåëüþ Ãàëàêòèêè ïîçâîëÿåò
îïðåäåëèòü òðè íàèáîëåå âåðîÿòíûõ êîíôèãóðàöèè ýòîãî îáúåêòà íà ðàññòîÿíèÿõ îò íàáëþäàòåëÿ 500 ïê, 2 êïê è 6 êïê ñ ìàññàìè 130 M¯ , 27 M¯ è
13
3.5 M¯ ñîîòâåòñòâåííî (Bennett et al 2001; Agol et al 2002).
 ýòîé ÷àñòè ãëàâû íà îñíîâàíèè ïðèâëå÷åíèÿ ïóáëè÷íî äîñòóïíûõ äàííûõ êîñìè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ Hubble (îïòè÷åñêèé äèàïàçîí) è XMM-Newton
(ðåíòãåíîâñêèé äèàïàçîí) ïîëó÷àþòñÿ îãðàíè÷åíèÿ íà ïàðàìåòðû âîçìîæíîé
÷åðíîé äûðû â ðàìêàõ ðàçâèòîé â Ãëàâå 1 ìîäåëè ãåíåðàöèè åå èçëó÷åíèÿ ïðè
ñôåðè÷åñêîé àêêðåöèè. Êðîìå òîãî, ïî äàííûì íàáëþäåíèé íà 6-ì òåëåñêîïå
îïðåäåëÿþòñÿ âåðõíèå ïðåäåëû íà îòíîñèòåëüíóþ ìîùíîñòü ïåðåìåííîé êîìïîíåíòû èçëó÷åíèÿ íà âðåìåíàõ îò 10−6 ñ äî 1 ñ. Ñîâîêóïíîñòü ýòèõ äàííûõ
ïîçâîëÿåò îòâåðãíóòü îäíó èç ìîäåëåé îáúåêòà áëèçêóþ ìàññèâíóþ ÷åðíóþ äûðó, òîãäà êàê àíàëèç äâóõ îñòàâøèõñÿ âàðèàíòîâ òðåáóåò ñóùåñòâåííî
áîëåå äëèòåëüíûõ íàáëþäåíèé.
Ãëàâà 4: Èññëåäîâàíèå ñòàáèëüíîñòè êðèâîé áëåñêà îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ
ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè
 ÷åòâåðòîé ãëàâå ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû àíàëèçà ñòàáèëüíîñòè êðèâîé áëåñêà îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ïóëüñàðà â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè ïî äàííûì
íàáëþäåíèé íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ è 4.2-ì òåëåñêîïå èì. Âèëüÿìà Ãåðøåëÿ (La-Palma, Êàíàðñêèå îñòðîâà) ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ ñ÷åò÷èêîâ
êâàíòîâ, êàê ïàíîðàìíûõ (Debur et al 2003), òàê è îäíîêàíàëüíûõ (Ryan,
Redfern & Shearer 2006).
Èññëåäîâàíèå âàðèàöèé âðåìåí âðåìåí ïðèõîäà èìïóëüñîâ îïèñàííûì â
Ãëàâå 2 ìåòîäîì ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü æåñòêèå âåðõíèå ïðåäåëû íà âîçìîæíûå
ïåðèîäè÷åñêèå âàðèàöèè íà âðåìåíàõ îò 3.3 ñåêóíäû äî 1,5 ÷àñà. Íå íàéäåíî
óêàçàíèé íà íàëè÷èå âàðèàöèé ôàçû ñ ïåðèîäîì îêîëî 60 ñåêóíä, î êîòîðûõ
ñîîáùàëîñü â ðàáîòå Cadez et al (2001). Â òî æå âðåìÿ, îáíàðóæèâàþòñÿ âàðèàöèè ìîìåíòîâ ïðèõîäà èìïóëüñîâ íà øêàëå, ñðàâíèìîé ñ äëèòåëüíîñòüþ
èíòåðâàëà íàáëþäåíèé (ïîëòîðà-äâà ÷àñà) ñ àìïëèòóäîé îêîëî íåñêîëüêèõ
ìèêðîñåêóíä. Ñðàâíåíèå âåëè÷èíû ýòîãî ýôôåêòà ñ èçâåñòíûìè ïî ðàäèîíàáëþäåíèÿì ïàðàìåòðàìè âðåìåííîãî øóìà (ñòåïåííîé ñïåêòð ñ ïîêàçàòåëåì
−3.09 â èíòåðâàëå âðåìåí îò íåñêîëüêèõ ëåò äî íåñêîëüêèõ ñóòîê, ñì. Scott,
Finger & Wilson (2003)) ïîêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå ïðåâûøåíèå íàáëþäàåìîé
àìïëèòóäû íàä îæèäàåìîé, ÷òî ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î íàëè÷èè îòäåëü14
íîé (âîçìîæíî êâàçèïåðèîäè÷åñêîé) êîìïîíåíòû øóìà íà ýòèõ âðåìåíàõ.
Ïðîâîäèòñÿ ñðàâíåíèå èíòåãðàëüíûõ ïðîôèëåé êðèâîé áëåñêà, ïîëó÷åííûõ
ïðè íàáëþäåíèÿõ â ðàçíûå ãîäû è ïîêàçûâàåòñÿ, ÷òî ñóùåñòâóþò çíà÷èìûå
èõ âàðèàöèè, êîòîðûå ìîæíî èíòåðïðåòèðîâàòü êàê èçìåíåíèå ôîðìû ãëàâíîãî è âòîðè÷íîãî ïóëüñîâ, à òàêæå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè.
Ãëàâà 5: Ïîèñê áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ ïðè ìîíèòîðèíãîâûõ íàáëþäåíèÿõ ñ èñïîëüçîâàíèåì áûñòðûõ øèðîêîïîëüíûõ êàìåð
Ãëàâà ïîñâÿùåíà îïèñàíèþ ìåòîäîëîãèè ïðîâåäåíèÿ ìîíèòîðèíãîâûõ íàáëþäåíèé ñ øèðîêîïîëüíûìè êàìåðàìè, ïðåäíàçíà÷åííûìè äëÿ ïîèñêà è èññëåäîâàíèÿ áûñòðûõ îïòè÷åñêèõ òðàíçèåíòîâ â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè.
Âíà÷àëå ðàññìàòðèâàþòñÿ îáùèå òðåáîâàíèÿ ê ïîäîáíûì íàáëþäàòåëüíûì
ïðîãðàììàì è ïîêàçûâàåòñÿ íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ïðèáîðîâ âûñîêîãî âðåìåííîãî ðàçðåøåíèÿ.
Çàòåì îïèñûâàþòñÿ òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè äâóõ ðàçðàáîòàííûõ ïðè
ó÷àñòèè ÑÀÎ ÐÀÍ áûñòðûõ øèðîêîïîëüíûõ êàìåð è ðàññìàòðèâàþòñÿ òðåáîâàíèÿ ê ìàòåìàòè÷åñêîìó îáåñïå÷åíèþ, âûòåêàþùèå èç êîíñòðóêòèâíûõ
îñîáåííîñòåé ýòèõ ïðèáîðîâ è ñïåöèôèêè ðåæèìîâ ìîíèòîðèíãà.
Ïðåäëàãàåòñÿ àëãîðèòì àâòîìàòè÷åñêîãî âûäåëåíèÿ è êëàññèôèêàöèè òðàíçèåíòíûõ ñîáûòèé è îïèñûâàåòñÿ åãî êîíêðåòíàÿ ðåàëèçàöèÿ, à òàêæå ñòðóêòóðà ìàòåìàòè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ áûñòðûõ øèðîêîïîëüíûõ êàìåð âûñîêîãî
âðåìåííîãî ðàçðåøåíèÿ FAVOR è TORTORA.
 çàâåðøåíèå ãëàâû, ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû íàáëþäåíèé îáëàñòåé ëîêàëèçàöèè òðåõ ãàììà-âñïëåñêîâ è îïðåäåëÿþòñÿ âåðõíèå ïðåäåëû íà óðîâåíü
ïåðåìåííîé êîìïîíåíòû èçëó÷åíèÿ èõ îïòè÷åñêèõ êîìïàíüîíîâ íà øêàëå
íåñêîëüêèõ ìèíóò ïîñëå ãàììà-âñïûøêè.
Çàêëþ÷åíèå
 çàêëþ÷åíèè ôîðìóëèðóþòñÿ îñíîâíûå âûâîäû äèññåðòàöèè è ïðèâîäÿòñÿ
ðåçóëüòàòû, âûíîñèìûå íà çàùèòó.
15
Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè îïóáëèêîâàíû â ñëåäóþùèõ ðàáîòàõ:
1. G. Beskin & S. Karpov. Accretion of magnetized gas onto a single stellar
mass black hole, Gravitation and Cosmology Suppl., 2002, 8, 182
2. G. Beskin & S. Karpov. Observational appearance of magnetic eld lines
reconnections in single black hole accretion ow, in Black Hole Astrophysics
2002, edited by H.K.Lee and G.-M.Park, World Scientic, 2002.
3. A. Biryukov, G. Beskin, S. Bondar, K. Hurley, E. Ivanov, S. Karpov, E.
Katkova, A. Pozanenko, I. Zolotukhin. Software for detection of optical transients
in observations with rapid wide-eld camera, Astron. Nachr./AN, 2004, 325,
6/8, 676
4. S. Karpov, D. Bad'in, G. Beskin, A. Biryukov, S. Bondar, G. Chuntonov,
V. Debur, E. Ivanov, E. Katkova, V. Plokhotnichenko, A. Pozanenko, I.
Zolotukhin (Russia); K. Hurley (USA); E. Palazzi, N. Masetti, E. Pian, L.
Nicastro, C. Bartolini, A. Guarnieri, D. Nanny, A. Piccioni (Italy); N. Brosch,
D. Eichler (Israel); A. Shearer, A. Golden, M. Redfern (Ireland); J.-L. Atteia,
M. Boer (Freance). FAVOR (FAst Variability Optical Registration) - twotelescope complex for detection and investigation of short optical transients,
Astron. Nachr./AN, 2004, 325, 6/8, 677
5. I. Zolotukhin, G. Beskin, A. Biryukov, S. Bondar, K. Hurley, E. Ivanov, S.
Karpov, E. Katkova and A. Pozanenko. Optical camera with high temporal
resolution to rearch for transients in the wide eld, Astron. Nachr./AN, 2004,
325, 6/8, 675
6. Beskin G.M., Karpov S.V. Low-rate accretion onto isolated stellar mass black
holes, Astronomy and Astrophysics, 2005, 440, 223
7. S. Karpov, G. Beskin, A. Biryukov, S. Bondar, K. Hurley, E. Ivanov, E.
Katkova, A. Pozanenko, I. Zolotukhin. Optical camera with high temporal
resolution to search for transients in the wide eld, Nuovo Cimento C, 2005,
28, issue 04-05, 747
16
8. G. Beskin, V. Bad'in, A. Biryukov, S. Bondar, G. Chuntonov, V. Debur,
E. Ivanov, S. Karpov, E. Katkova, V. Plokhotnichenko, A. Pozanenko, I.
Zolotukhin, K. Hurley, E. Palazzi, N. Masetti, E. Pian, L. Nicastro, C. Bartolini,
A. Guarnieri, A. Piccioni, P. Conconi, E. Molinari, F. M. Zerbi, N. Brosch, D.
Eichler, A. Shearer, J.-L. Atteia, M. Boer. FAVOR (FAst Variability Optical
Registration) - A two-telescope complex for detection and investigation of
short optical transients, Nuovo Cimento C, 2005, 28, issue 04-05, 751
9. Biryukov A., Beskin G., Karpov, S., Shearer, A., Short time scale pulse
stability of the Crab pulsar in the optical band, Advances in Space Research,
2006, in press
10. Biryukov A., Beskin G., Karpov, S., Observational appearances of isolated
stellar-mass black hole accretion - theory and observations, Advances in
Space Research, 2006, in press
11. E. Molinari, S. Bondar, S. Karpov, G. Beskin, A. Biryukov et al. TORTOREM
- Two-telescope complex for detection and investigation of optical transients,
Il Nuovo Cimento, 2006, in press
12. S. Karpov, G. Beskin, et al. Short time scale pulse stability of the Crab pulsar
in the optical band, Ap&SpSci, 2006, in press
13. S. Karpov & G. Beskin. Observational manifestations of accretion onto isolated
black holes of dierent masses, Proceedings of IAU Symposium No.238 Black
Holes: from Stars to Galaxies across the Range of Masses, edited by V.
Karas & G. Matt, 2007, in press.
14. G. Beskin, V. Debur, S. Karpov, V. Plokhotnichenko & A. Biryukov. Search
for the event horizon evidences by means of optical observations with high
temporal resolution, Proceedings of IAU Symposium No.238 Black Holes:
from Stars to Galaxies across the Range of Masses, edited by V. Karas &
G. Matt, 2007, in press.
17
Öèòèðóåìàÿ ëèòåðàòóðà
Beskin, G.M., Komarova, V.N., Neizvestny, S.I. et al. 1997, ExA, 7, 413
Øâàðöìàí, Â. 1971, Àñòðîí.Æ. 48, 438.
Shvartsman, V.F., Beskin, G.M., & Mitronova, S.N. 1989b, Astron. Report Letters, 15, 145
Shvartsman, V.F., Beskin, G.M., & Mitronova, S.N. 1989b, Astron. Report Letters, 15, 145
Pacini, F. 1971, ApJ 163, 17-19
Nasuti, F.P., Mignani, R., Caraveo, P.A. & Bignami, G.F. 1996, A&A 314, 849-852
Kuiper, L., Hermsen, W., Walter, R. & Foschini, L. 2003, A&A, 411, 31
Rots, A.H., Jahoda, K. & Lyne, A.G. 2004, ApJ, 605, 129
Øâàðöìàí, Â. 1977, Ñîîáùåíèÿ ÑÀÎ 19, 3
Shvartsman, V.F., Beskin, G.M., & Pustilnik, S.A. 1989, Afz, 31, 457
Shvartsman, V.F., Beskin, G.M., & Mitronova, S.N. 1989b, Astron. Report Letters, 15, 145
Raiteri, C. M., et al. 2003, A&A 402, 151
Biermann, P., et al. 1981, ApJ 247, L53
Tsarevsky, G., de Freitas Pacheco, Jose A., Kardashev, N., de Laverny, P., Thevenin, F., Slee,
O. B., Stathakis, R. A., Barsukova, E., Goransky, V., Komberg, B. 2005, A&A 438, 949
Mao, S. et al. 2002, MNRAS 329, 349
Bennett, D.P., Becker, A.C., Calitz, C.C. et al. 2002, ApJ579, 639
Agol, E., Kamionkowski, M., Koopmans, V.E., & Blandford, R.D. 2002, ApJ576, 131
V. Debur, et al. 2003, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 513, 127-131
Ryan, O., Redfern, M. & Shearer, A. 2006, Exp.Astron. 21, 23
Cadez, A., et al. 2001, A&A 366, 930-934
Scott, D.M., Finger, M.H., & Wilson, C.A. 2003, MNRAS 344, 412-430
18
19
Áåñïëàòíî
Ñ.Â. Êàðïîâ
Íàáëþäàòåëüíûå ïðîÿâëåíèÿ
áûñòðîïåðåìåííûõ ðåëÿòèâèñòñêèõ îáúåêòîâ
Çàê. N177ñ
Ó÷. èçä. ë. 1.0
Òèðàæ 100
Ñïåöèàëüíàÿ àñòðîôèçè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ ÐÀÍ
Скачать