Остатки сверхновых и космические гамма-всплески: наблюдения и теория процессов в экстремальных физических условиях

Номер гранта:13-02-12017
Область научного знания:физика и астрономия
Тип конкурса: («офи_м», офи-м)(офи-м) конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам, («офи_м», офи-м) («офи_м») ориентированные фундаментальные исследования по междисциплинарным темам
Год выполнения:2013г.
Руководитель: Яковлев Д.Г.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Междисциплинарный проект предполагает наблюдательное и теоретическое исследование процессов экстремального энерговыделения в источниках космических гамма-всплесков и в остатках сверхновых. Цель – изучение фундаментальных процессов сверхмощного вспышечного гамма-излучения, генерации космических лучей высоких энергий, а также свойств сверхплотного вещества в нейтронных звездах. Планируются: Наблюдения космических гамма-всплесков в диапазоне энергий 20 кэВ – 15 МэВ в эксперименте КОНУС-ВИНД; использование КОНУС-ВИНД для точной локализации источников всплесков и организации их наблюдений в широком диапазоне спектра. Создание новой аппаратуры наблюдений гамма-всплесков для отечественного эксперимента Конус-М (с запуском в 2014 г.). Разработка новых детекторов гамма-всплесков на кристалле бромида лантана с уникальным быстродействием. Создание прототипа спектрометра гамма-всплесков с использованием матрицы из полупроводниковых фотодетекторов, исследование возможности его применения в эксперименте ГЕЛИКОН-И отечественного космического проекта Интергелио-Зонд. Разработка и создание кремниевых микропиксельных лавинных фотодиодов, работающих в режиме счета отдельных фотонов для новой планируемой наземной гамма-обсерватории ALEGRO. Разработка методов анализа наблюдений обсерватории ALEGRO с уникально низкой пороговой энергией около 5 ГэВ. Приведение моделирования наблюдательных проявлений нейтронных звезд в соответствие с новыми наблюдениями (для жестких уравнений состояния сверхплотного вещества). Интерпретация многоволновых наблюдений мягких гамма-репитеров, аномальных рентгеновских пульсаров и звезд других типов для определения свойств сверхплотного вещества в их ядрах. Многоволновые наблюдения гамма-пульсаров, зарегистрированных обсерваторией Fermi, вплоть до глубоких поисков при помощи 8-10 метровых телескопов до 28-29 звездной величины; сравнение результатов наблюдений с теоретическими моделями этих объектов.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Выполнена локализация источников космических гамма-всплесков по данным сети Interplanetary Network (IPN), ключевыми сегментами которой являются эксперимент КОНУС-ВИНД и гамма-детекторы на межпланетных миссиях, необходимая для всеволновых исследований источников этих всплесков. Подготовлено и опубликовано два каталога IPN локализаций. Выполнена отработка усовершенствованных алгоритмов измерений временных и спектральных характеристик всплесков для научной аппаратуры КОНУС-УФ. В исследованиях ультра яркого гамма-всплеска GRB 110918А получена детальная картина изменения жесткости излучения в зависимости от фазы события и определена степень коллимации излучения, что существенно для понимания механизма генерации экстремальных потоков электромагнитного излучения в источниках всплесков. Получены уникальные данные о временном профиле и энергетике сверхдлинного гамма-всплеска GRB 130925А, которые свидетельствуют в пользу выделения таких событий в отдельный подкласс длинных гамма-всплесков. По данным эксперимента КОНУС-ВИНД подготовлен каталог коротких гамма-всплесков. Показано, что для большинства таких событий их энергетические спектры могут быть описаны степенным законом с экспоненциальным обрезанием. Детально исследована дополнительная компонента коротких гамма-всплесков, получившая название «продленное» излучение (“extended emission”). Для детекторных блоков черенковских гамма-обсерваторий нового поколения разработаны и изготовлены прототипы многопиксельных лавинных фотодиодов (МЛФД), которые также могут быть использованы в ряде других экспериментальных установок современной астрофизики и ядерной физики. Варьирование гасящего сопротивления матриц МЛФД позволяет в каждом конкретном случае оптимизировать соотношение мертвого времени и доли послеимпульсов. Разработанные МЛФД отличаются не имеющим аналогов в мире высоким уровнем чувствительности в режиме счета фотонов в диапазоне 100-300 нм. Выполнен анализ перспектив и предложены методики детектирования черенковского излучения энергичных событий в атмосфере в ультрафиолетовом и радиодиапазоне. Развит оригинальный метод анализа морфологии пятен от черенковских вспышек, порождаемых высокоэнергичными первичными космическими частицами. Развита теория диффузии атомных ядер (ионов) в оболочках нейтронных звезд, в которых ионы образуют неидеальную кулоновскую жидкость. Обнаружено новое «кулоновское» диффузионное разделение ионов. Методом эффективного потенциала рассчитаны коэффициенты диффузии ионов в оболочках нейтронных звезд. Проанализировано усиление термоядерных реакций под действием плазменного экранирования в плотном звездном веществе в модели электронной капли. Выполнено моделирование тепловой структуры нейтронных звезд с внутренними источниками подогрева в коре звезды. Сформулированы условия, при которых выделяемое тепло наиболее эффективно распространяется к поверхности и испускается в виде теплового рентгеновского излучения. Проанализировано остывание центрального компактного объекта в HESS J1731-347 – одной из самых горячих остывающих нейтронных звезд. Исследовано остывание нейтронной звезды с умеренно сильной триплетной сверхтекучестью нейтронов, результаты использованы для интерпретации наблюдений нейтронной звезды в остатке сверхновой Кассиопея А. Предложена новая статистическая теория остывания одиночных нейтронных звезд среднего возраста, а также теория квазистационарного глубокого нагрева старых аккрецирующих нейтронных звезд в рентгеновских транзиентах. Проведены радио-, инфракрасные, оптические и рентгеновские наблюдения ряда гамма-пульсаров, в частности, пульсаров J1741-2054, J0633+0632, J0357+3205, J0835-4510 (Vela PSR), J1357-6429, и их туманностей, а также радиомолчащей нейтронной звезды Calvera и остатка сверхновой G350.0-20. Программа исследований по проекту полностью выполнена. Результаты исследований опубликованы в 30 статьях в международных высокорейтинговых журналах, доложены на 4 международных конференциях.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 11.12.2018.

Библиография

Приведена в авторской редакции.

Фотогалерея:

1 2 3
Помог ли вам материал?
0    2