|
Предложения в доклад
академика-секретаря
Лаборатория радиоспектроскопии
космоса отдела радиоастрономии Астрокосмического
центра ФИАН
На радиотелескопе РТ-22 зарегистрированы впервые
в мире рекомбинационные радиолинии (РРЛ) углерода
в миллиметровом диапазоне волн.
В источнике W3А удалось уверенно выделить линии
C56aльфа (l=8,2мм) и С57aльфа (l=9мм), а двух
других источниках - NGC 2024 и Орион А -линию
С56a. На радиотелескопе ДКР-1000 были развернуты
исследования РРЛ углерода в метровом диапазоне,
ранее обнаруженных на этом инструменте. В 1995
г.в направлении на центр Галактики были приняты
РРЛ С538a-С540a (l=7,2м). Анализ результатов исследований
РРЛ углерода, наблюдаемых в широком диапазоне
волн, привел к выводу, что эти линии формируются
в молекулярных облаках. На поверхности облаков
под воздействием внешнего УФ излучения с 912<1100
Ангстрем образуются области фотодиссоциации, где
углерод ионизован и при рекомбинации на высоковозбужденные
уровни и последующих каскадных переходах с n<400
излучает,а с n>400 -поглощает РРЛ.Образование
областей СII может иметь место как в изолированных
молекулярных облаках, облучаемых фоновым УФ излучением,
так и в облаках, граничащих с областями НII. В
последнем случае ионизация углерода осуществляется
звездой, возбуждающей область HII.
(Сороченко Р.Л., Смирнов Г.Т.,
Китаев В.В.,Цивилев А.П.,Щеголев А.Ф.)
Лаборатория
исследования пульсаров отдела радиоастрономии
Астрокосмического центра ФИАН
Необычная частотная зависимость среднего профиля
миллисекундного пульсара PSR J2145-0705 Обнаружена
необычная частотная зависимость среднего профиля
миллисекундного пульсара PSR J2145-0705. В отличие
от наблюдаемого для большинства пульсаров и следующего
из общепринятой модели радиоизлучения пульсаров
увеличения расстояния между компонентами профиля
с уменьшением частоты у миллисекундного пульсара
PSR J2145-0705 с уменьшением частоты расстояние
между компонентами уменьшается. Мы интерпретируем
эту аномалию отличием магнитного поля пульсара
от дипольного, обусловленного значительным вкладом
квадрупольной составляющей.
(Кузьмин А.Д., Лосовский Б.Я.)
Лаборатория исследования
пульсаров отдела радиоастрономии Астрокосмического
центра ФИАН
Обнаружен процесс, являющийся предвестником вспышки
каждой из двух мод радиоизлучения импульсов пульсаров.
Явление переключения режимов (мод) излучения,
наблюдаемое для группы "переключающихся"
пульсаров, характеризуется, прежде всего, изменением
формы среднего импульса, которая для других пульсаров
очень стабильна. На основе анализа свойств этой
уникальной группы пульсаров и специально проведенных
наблюдений пульсара PSR 0943+10 на частотах 40
(Пущино, Россия) и 430 МГц (Аресибо,США) выявлена
картина перехода между двумя режимами излучения.
Впервые показано, что событию вспышки новой моды
в пульсаре 0943+10 предшествует постепенное уменьшение
интенсивности импульсов, которое переходит в быстрое
затухание за минуту до момента переключения из
одной моды в другую и продолжающееся какое-то
время после этого события. Таким образом, в процессе
переключения существует два масштаба времени:
масштаб включения альтернативной моды менее одного
периода вращения пульсара и масштаб падения активности
текущей моды порядка нескольких сотен периодов.
Совокупность всех радикальных изменений характеристик
радиоизлучения пульсаров при переключении мод
указывает на то, что это явление связано с физическими
процессами, протекающими непосредственно на поверхности
нейтронной звезды. Обнаруженный процесс отражает,
по-видимому, ускоренную релаксацию горячего пятна,
ответственного за излучение текущей моды.
(С.А.Сулейманова, н.с., В.А.Извекова,
н.с.)
Научные направления,
по которым ФИАН является лидирующим в мире
Исследования спектральных
радиолиний высоковозбужденных атомов (рекомбинационных
радиолиний)
Открытием и последующими исследованиями, сделанными
в нашей стране с ведущей ролью сотрудников Физического
института, было установлено, что в космосе, в
условиях разреженной межзвездной среды (МЗС) атомы,
как квантовые системы, могут существовать до уровней
возбуждения n~1000, достигая размеров ~0,1 мм.
Такие атомы-гиганты при переходах между высоковозбужденными
уровнями излучают (поглощают) спектральные линии,
которые можно принимать в широком диапазоне радиоволн
от мм до декаметровых.
Поскольку в МЗС высоковозбужденные атомы образуются
в результате рекомбинации, то обнаруженные линии
получили название "Рекомбинационные радиолинии
(РРЛ)". Они оказались мощным средством исследований
в астрономии.
Указанные иследования получили всеобщее признание
как в нашей стране,так и за рубежом. Об этом свидетельствует
присуждение Государственной премии СССР 1988г
и проведение в 1989г на Радиоастрономической станции
ФИАН в Пущино специальной конференции МАС, посвященной
25-летию открытия РРЛ. ("Radio Recombination
Lines:25 Years of Investigation",eds.V.F.Gordon
and R.L.Sorochenko, Kluwer Academic Publishers,1990).
Иследования РРЛ проводятся в ФИАНе на экспериментальной
базы РАС. На радиотелескопе РТ-22, где в диапазоне
3 см было сделано открытие линий, их наблюдения
впервые в мире распространились и на мм диапазон.
Сначала на волне 8мм были зарегистрированы РРЛ
водорода, а в 1995г -линии углерода. На радиотелескопе
ДКР-1000 в 80-х годах впервые в мире были приняты
РРЛ в метровом диапазоне с n=420-600. Сейчас осуществляется
обширная программа исследования физических условий
в молекулярных облаках по РРЛ углерода с n=500-600.
Поставлена также задача вплотную приблизиться
к теоретическому пределу существования высоковозбужденных
атомов- обнаружить атомы с n>800. Проводимые
экспериментальные исследования дополняются разработкой
теории РРЛ. Применительно к РРЛ была была развита
теория штарковского уширения спектральных линий
в плазме. В настоящее время разрабатывается теория
расчета населенности высоковозбужденных уровней
(n=40-1000) водорода, гелия и углерода в условиях
МЗС.
Научным руководителем указанных
исследований является главн. научный сотрудник
ФИАН, Лауреат Гос.премии, д.ф.м.н. Р.Л.Сороченко.
Пульсарная шкала времени
Сотрудники ФИАН совместно со специалистами Главного
метрологического центра Госслужбы времени (ГМЦ
ГСВЧ) около 20 лет назад предложили новую астрономическую
шкалу времени, хранителями которой являются пульсары,
отождествленные с быстро вращающимися сильно намагниченными
нейтронными звездами. На длительных интервалах
времени стабильность реперных пульсаров, в частности
миллисекундных, оказалась сопоставима со стабильностью
квантовых стандартов частоты. Новая Пульсарная
шкала времени является реализацией координатного
барицентрического времени - TB, ранее получавшегося
по наблюдениям Луны и планет. Новое направление
признано и активно развивается ведущими радиоастрономическими
и метрологическими центрами мира (США - NRAO,
USNO, NRL; Франция - BIMP, Nance; Япония - CRL;
Германия - MPIfR). Международный союз электросвязи
(ITU) рекомендовал вести длительные наблюдения
в сети реперных пульсаров в интересах метрологии
времени и пространства (документ 71/4E от 9.08.1994).
Лаборатория Пульсарной астрометрии ведет длительные
наблюдения (хронометрирование) реперных "секундных"
пульсаров B0834+06, B1919+21 в Пущино на комплексе
БСА ФИАН - центр времени (частота 102,5 МГц).
На интервале 16 лет получена равномерность шкалы
не хуже 10Е-12.
Совместно с ОКБ МЭИ на ЦКС Медвежьи Озера на интервале
около 3-х лет ведется хронометрирование миллисекундного
пульсара B1937+21 на комплексе радиотелескоп ТНА-1500
(диаметр 64 м) - многоканальная система регистрации
(частота 0,6 ГГц). Среднеквадратичные вариации
остаточных уклонений фазы следования импульсов,
отнесенные к барицентру Солнечной системы, получены
не хуже 2 мкс за 3 года (равномерность шкалы 2*10E-14)
В лаборатории Пульсарной астрометрии создан пакет
программ TIMAPR редукции данных хронометрирования
пульсаров, конкурирующий с распространенным в
мире пакетом программ Принстонского университета
- TEMPO. Лабораторией Пульсарной астрометрии создается
двухчастотный (0,6 - 1,4 ГГц) комплекс аппаратуры
хронометрирования пульсаров для установки на радиотелескопе
ТНА-1500 ОКБ МЭИ (Калязинский пункт космической
связи - КПКС). Первая очередь аппаратуры, в которую
входят водородные стандарты частоты, установлена
на ТНА-1500 КПКС. По двухстороннему соглашению
о развитии научно - технического сотрудничества
между Россией и Японией (протокол российско -
японской комиссии от 12.07.1995 г.) разрабатывается
совместный проект ФИАН - CRL "Пульсарная
шкала времени. Прецизионное хронометрирование
миллисекундных пульсаров".
По программе этого проекта в 1995 г. были проведены
первые измерения координат реперных пульсаров
в квазиинерциальной квазарной системе отсчета
на интерферометре с базой около 7000 км (Калязин
- Касима) методами РСДБ. ФИАН совместно с ОКБ
МЭИ оборудовал радиотелескоп ТНА-1500 высокочувствительной
приемной системой; Касимский Центр Космических
Исследований (КЦКИ CRL) включил в интерферометр
антенну диаметром 34 м и оборудовал оба интерференционных
пункта скоростной регистрирующей аппаратурой К-4
(скорость выборки сигнала 64 Мб/с). Данные "независимых"
записей обрабатываются на спец-ЭВМ (корреляторе
К-3 CRL). Получены интерференционные лепестки
для большинства наблюдавшихся пульсаров и квазаров.
Руководитель работ, зав. лабораторией
АКЦ ФИАН, к.т.н. Ю.П.Илясов.
Важнейшие результаты
научной и научно-технической деятельности отдела
радиоастрономии АКЦ ФИАН за 1995 год.
Лаборатория
исследования пульсаров.
1. Мозаичная структура излучающей
области пульсара PSR 0329+54 Предложена модель
структуры излучающей области пульсара PSR 0329+54.
Излучающая область представляется пучком дискретных
струй излучающих частиц, инжектируемых мозаичной
структурой пробоев зазора полярной шапки. Предлагаемая
структура основана на наших наблюдениях этого
пульсара, в которых обнаружено, что средний профиль
пульсара является шестикомпонентным. Показано
соответствие этой структуры теории радиоизлучения
пульсаров Рудермана-Сазерленда (1975), согласно
которой в зазоре полярной шапки образуется группа
пробоев с расстоянием между ними равным примерно
высоте зазора.
(Кузьмин А.Д., Извекова В.А.)
2. Необычная
частотная зависимость среднего профиля миллисекундного
пульсара PSR J2145-0705
Обнаружена необычная частотная зависимость среднего
профиля миллисекундного пульсара PSR J2145-0705.
В отличие от наблюдаемого для большинства пульсаров
и следующего из общепринятой модели радиоизлучения
пульсаров увеличения расстояния между компонентами
профиля с уменьшением частоты у миллисекундного
пульсара PSR J2145-0705 с уменьшением частоты
расстояние между компонентами уменьшается. Мы
интерпретируем эту аномалию отличием магнитного
поля пульсара от дипольного, обусловленного значительным
вкладом квадрупольной составляющей.
(Кузьмин А.Д., Лосовский Б.Я.)
3. Один из
самых быстрых миллисекундных пульсаров PSR 0034-05
с частотой вращения 533 Гц (Р = 1.877мс) впервые
зарегистрирован и исследован на низких частотах
(103 МГц).
Для этого двойного пульсара (орбитальный период
- 1.6 дня) получены основные характеристики излучения
на волне 3 м. Средний поток излучения PSR 0034-05
составляет около 0.6 Ян, что характеризует его
как одного из самых ярких пульсаров на метровых
волнах. Обнаружена особенность в характере излучения
пульсара на этих частотах, заключающаяся в сильных
частотно-фазовых вариациях импульсов, значительно
уменьшающих когерентность интегрального излучения,
что необычно для пульсаров.
(Шитов Ю.П., Пугачев В.Д.)
4. Выполнен
первый этап в создании поляризационного каталога,
отражающего особенности поляризации индивидуальных
импульсов радиоизлучения пульсаров в метровом
диапазоне.
Построены статистические распределения позиционного
угла и степени линейной поляризации индивидуальных
импульсов 12 пульсаров на частотах 40, 60 и 103
МГц. Для пяти пульсаров, для которых был проведен
сравнительный анализ с высокими частотами, обнаружена
общая закономерность уменьшения одной из ортогональных
поляризационных мод с уменьшением частоты. Это
объясняет возрастание на низких частотах степени
линейной поляризации среднего импульса пульсаров.
(Сулейманова С.А., Пугачев
В.Д., Извекова В.А.)
5. Обнаружен
процесс, являющийся предвестником вспышки каждой
из двух мод радиоизлучения импульсов пульсаров.
Явление переключения режимов (мод) излучения,
наблюдаемое для группы "переключающихся"
пульсаров, характеризуется, прежде всего, изменением
формы среднего импульса, которая для других пульсаров
очень стабильна.
На основе анализа свойств этой уникальной группы
пульсаров и специально проведенных наблюдений
пульсара PSR 0943+10 на частотах 40 (Пущино, Россия)
и 430 МГц (Аресибо,США) выявлена картина перехода
между двумя режимами излучения.
Впервые показано, что событию вспышки новой моды
в пульсаре 0943+10 предшествует постепенное уменьшение
интенсивности импульсов, которое переходит в быстрое
затухание за минуту до момента переключения из
одной моды в другую и продолжающееся какое-то
время после этого события. Таким образом, в процессе
переключения существует два масштаба времени:
масштаб включения альтернативной моды менее одного
периода вращения пульсара и масштаб падения активности
текущей моды порядка нескольких сотен периодов.
Совокупность всех радикальных изменений характеристик
радиоизлучения пульсаров при переключении мод
указывает на то, что это явление связано с физическими
процессами, протекающими непосредственно на поверхности
нейтронной звезды. Обнаруженный процесс отражает,
по-видимому, ускоренную релаксацию горячего пятна,
ответственного за излучение текущей моды. (С.А.Сулейманова,
В.А.Извекова)
Лаборатория
пульсарной астрометрии.
6. Создана первая очередь
двухчастотного комплекса аппаратуры хронометрирования
пульсаров (0,6 - 1,4 ГГц) для установки на радиотелескопе
ТНА-1500 ОКБ МЭИ (Калязинский пункт космической
связи - КПКС).
7. По программе совместного
проекта ФИАН - CRL "Пульсарная шкала времени".
Прецизионное хронометрирование миллисекундных
пульсаров" были проведены первые измерения
координат реперных пульсаров в квазиинерциальной
квазарной системе отсчета на интерферометре с
базой около 7000 км (Калязин - Касима(Япония))
методами РСДБ. ФИАН совместно с ОКБ МЭИ оборудовал
радиотелескоп ТНА-1500 высокочувствительной приемной
системой; Касимский Центр Космических Исследований
(КЦКИ CRL) включил в интерферометр антенну диаметром
34 м и оборудовал оба интерференционных пункта
скоростной регистрирующей аппаратурой К-4 (скорость
выборки сигнала 64 Мб/с). Данные "независимых"
записей обработаны на спец-ЭВМ (корреляторе К-3
CRL). Получены интерференционные лепестки для
большинства наблюдавшихся пульсаров и квазаров.
Лаборатория
дискретных радиоисточников
8. Решена задача
о гидродинамической аккреции вещества с нерелятивистской
температурой на бесконечности на быстровращающуюся
черную дыру.
(В.И.Парьев).
9. Предложен
и разработан алгоритм решения задачи химической
кинетики для различных областей межзвездной среды.
Составлена программа, реализующая этот алгоритм
и позволяющая проследить эволюцию химического
состава молекулярных облаков и диффузной составляющей
межзвездной среды при заданных начальных условиях
(М.В.Конюков)
10. На основе
сравнения эволюции радиоструктуры двух типов остатков
сверхновых, а именно плерионов с оболочками
и плерионов без оболочек, сделан вывод о несостоятельности
обсуждающейся в литературе гипотезы о эволюционном
переходе плерионов в оболочки
(А.П.Глушак).
11. Впервые
показано, что спектральный индекс радиоизлучения
остатков сверхновых в галактиках с бурным звездообразованием
(М82, NGC253) эволюционирует не так в обычных
галактиках (Галактика, М31, М33 и др.).
Предложено использовать зависимость спектрального
индекса от диаметра остатков сверхновых для оценки
типичной начальной массы Мо оболочек, сбрасываемых
при взрыве сверхновых. Для галактики М82 получены
значения Мо = 3,8 +/- 1,8 масс Солнца и начальной
кинетической энергии оболочки - (1,4 +/- 1,1)
10^51 эрг. Сделан вывод, что наблюдаемая "гиперсветимость"
остатков сверхновых в М82 и NGC253, а также особенности
эволюции спектрального индекса в этих галактиках
обязаны более высокой плотности окружающего межзвездного
газа по сравнению с обычными галактиками
(А.П.Глушак)
12. Показано,
что недавно открытые объекты типа плерионов
( G341.2+0.9, G343.1-2.3 и G354.1+0.1) по своим
эволюционным и генетическим свойствам не вписываются
в рамки известных классификаций плерионов, а представляют
собой новый класс объектов этого типа
(А.П.Глушак)
Лаборатория
РСДБ
13. На радиотелескопе
РТ-22 ФИАН проведены успешные наблюдения нескольких
десятков радиоисточников на частотах 327
МГц и 1650 МГц в составе международной радиоинтерферометрической
сети, включающей, помимо Пущино, пункты в Тидбинбиллла
(Австралия), Хартбистоуке (Южная Африка), Шанхае
(Китай), Ното (Италия) и Медвежьи Озера (Россия).
Предварительная обработка подтвердила хорошее
качество полученных записей.
(Р.Д.Дагкесаманский, Б.З.Каневский,
А.В.Коваленко и др.)
Лаборатория
радиоспектроскопии космоса
14. На радиотелескопе
РТ-22 зарегистрированы впервые в мире рекомбинационные
радиолинии (РРЛ) углерода в миллиметровом диапазоне
волн. В источнике W3А удалось уверенно
выделить линии C56aльфа (l=8,2мм) и С57aльфа (l=9мм),
а двух других источниках - NGC 2024 и Орион А
-линию С56a. На радиотелескопе ДКР-1000 были развернуты
исследования РРЛ углерода в метровом диапазоне,
ранее обнаруженных на этом инструменте. В 1995
г.в направлении на центр Галактики были приняты
РРЛ С538a-С540a (l=7,2м).
Анализ результатов исследований РРЛ углерода,
наблюдаемых в широком диапазоне волн, привел к
выводу, что эти линии формируются в молекулярных
облаках. На поверхности облаков под воздействием
внешнего УФ излучения с 912<1100 Ангстрем образуются
области фотодиссоциации, где углерод ионизован
и при рекомбинации на высоковозбужденные уровни
и последующих каскадных переходах с n<400 излучает,а
с n>400 -поглощает РРЛ.Образование областей
СII может иметь место как в изолированных молекулярных
облаках, облучаемых фоновым УФ излучением, так
и в облаках, граничащих с областями НII. В последнем
случае ионизация углерода осуществляется звездой,
возбуждающей область HII.
(лаб."Радиоспектроскопии
космоса", Сороченко Р.Л., Смирнов Г.Т., Китаев
В.В.,Цивилев А.П.,Щеголев А.Ф.)
15. Построена
модель ионизационной структуры области HII, учитывающая
ужестчение поля излучения возбуждающей звезды
и влияние пыли. В отличие от ранее известных
моделей показано, что измеренное по РРЛ обилие
гелия может быть выше истинного значения. На основе
модели было определено, что в области W3А истинное
значение обилия гелия (отношение количества атомов
гелия к количеству атомов водорода) составляет
(8-8,5)%
(Сороченко Р.Л. и Цивилев
А.П.)
16. Путем анализа
физики неравновесной населенности уровней определены
условия, необходимые для возникновения мазерного
и лазерного усиления в РРЛ водорода. Последующие
расчеты результирующего коэффициента поглощения
для альфа и бета линий в диапазоне n=5-100 привели
к предсказанию лазерного усиления в ИК линиях
водорода, которое позднее было обнаружено в США
(В.О.Пономарев)
17. Установлено, что переменность
мазерного излучения (интенсивность интегрального
потока) в линии Н2О имеет два компонента: вспышечный
и долгопериодический. Характерное время
долгопериодического компонента составляет 4-10
лет и указывает на нестационарный процесс акреции
вещества на молодую звезду( протозвезду) в стадии
ее формирования, что хорошо согласуется с теоретическими
представлениями. Вспышечный характер, как правило,
связан с прохождением ударной волны через среду,
содержащую мазерные конденсации
( Берулис И.И.,совм.ГАИШ)
Лаборатория радиотелескопов
метровых волн и лаборатория приемных и регистрирующих
устройств
18. Подготовлен эскизный
проект реконструкции системы облучения радиотелескопа
ДКР-1000 ФИАН, направленный на многократное
увеличение чувствительности и времени наблюдения
за источником на полотне антенны "Восток-Запад".
(Кутузов С.М., Латышев Г.А.,
Костромин В.И.)
19. Создана система автоматизированного
наблюдения пульсаров на радиотелескопе БСА.
(Лапаев К.А., Пугачев В.Д.,
Иванова В.В., Карпов В.М.)
20. Создан 32-канальный анализатор
спектра с полосой канала 250 кГц для исследования
пульсаров на 1400 МГц на радиотелескопе "Астрокомплекса"
в г. Калязине.
(Алексеев И.А., Алексеев Ю.И.,
Касеко В.И.)
21. Создан программный пакет
для многоканальных поляризационных исследований
радиоизлучения пульсаров на линейно поляризованных
антеннах, основанных на эффекте Фарадея в межзвездной
среде.
(Пугачев В.Д., Сулейманова
С.А.)
22. На Радиоастрономической
станции ФИАН создана локальная компьютерная сеть.
(Китаев В.В., Пономарев В.О.)
|
