Роман Кривонос 2018-02-01T18:17:33+00:00 15 09 2017|Categories: Семинары отдела|
Иван Человеков: «Рентгеновские всплески, зарегистрированные телескопом JEM-X обсерватории INTEGRAL»
Сергей Гребенев: «Кратные рентгеновские всплески и модель ‘слоя растекания’ вещества по поверхности нейтронной звезды»
Роман Кривонос 2018-02-09T16:07:30+00:00 04 09 2017|Categories: Семинары отдела|Tags: Андрей Семена|
Симулирование спектра мощности переменности светимости аккреционного диска вокруг черной дыры arXiv.org
Роман Кривонос 2017-10-24T15:28:24+00:00 05 08 2017|Categories: Публикации|Tags: Николай Семена, Павлинский, Сербинов|
В 1962 году было сделано одно из важнейших открытий в области рентгеновской астрономии – открыт космический рентгеновский фон Вселенной. С тех пор космический рентгеновский фон (КРФ) исследовали многие орбитальные астрофизические обсерватории. Было доказано, что КРФ складывается из излучения большого количества дискретных источников, при этом подавляющее большинство этих источников являются активными ядрами галактик – аккрецирующими сверхмассивными черными дырами. Таким образом, исследование КРФ позволяет изучать историю сверхмассивных черных дыр во Вселенной, а в конечном итоге и историю эволюции самой Вселенной.
Измеряемой характеристикой КРФ является его поверхностная яркость. В настоящее время полученные значения поверхностной яркости КРФ отличаются на 10 – 15 %, и эта неопределенность является весьма существенной. Поэтому повышение точности измерения поверхностной яркости КРФ является очень актуальной астрофизической проблемой.
Международная космическая станция является перспективной площадкой для измерения КРФ с высокой точностью, поскольку основная часть ее орбиты находится в зоне благоприятных радиационных условий под радиационными поясами Земли. При этом необходимым условием высокоточного измерения КРФ является поддержание стабильной температуры регистрирующих КРФ полупроводниковых детекторов в течение нескольких лет. Это является сложной проблемой для приборов, установленных на внешней поверхности МКС из-за чрезвычайно переменных внешних тепловых условий. В данной работе представлен метод термостабилизации рентгеновских детекторов при высокой переменности внешних тепловых условий, позволяющий использовать МКС как площадку для измерения КРФ.
Представленная работа посвящена разрабатываемому в ИКИ РАН прибору «Монитор Всего Неба» (МВН), который предназначен для измерения поверхностной яркости КРФ с точностью ~ 1 %. Данный прибор планируется установить на внешней поверхности МКС в 2018 году. Основным инструментом МВН являются рентгеновские детекторы на основе теллурида кадмия (CdTe). Подобные детекторы применяются для космических устройств в отечественной практике впервые. Материал CdTe был выбран из-за того, что он имеет большое зарядовое число и, следовательно, большое сечение взаимодействия фотонов с этим веществом. Для уменьшение шумов до приемлемого уровня такой детектор необходимо охладить до температуры −30 °С и поддерживать эту температуру со стабильностью ±2 °С для предотвращения дрейфа коэффициента преобразования, приводящего к ухудшению энергетического разрешения детектора. Проблема поддержания температуры детекторов с такой высокой стабильностью заключается в том, что внешние тепловые условия на орбите МКС очень неблагоприятны из-за сильно переменных лучистых потоков от Солнца и Земли. Поэтому в процессе создания прибора МВН очень большое внимание было уделено разработке системы обеспечения теплового режима (СОТР).
В процессе проектирования СОТР МВН была разработана методика расчета наиболее оптимальной ориентации радиаторов и соотношения их площадей. Данный подход позволяет еще на этапе эскизного проектирования определить количество радиаторов и расположить их таким образом, чтобы минимизировать колебания температуры составных частей прибора за счет использования переменности падающих лучистых потоков. А это позволяет сэкономить на электроэнергии, которую иначе пришлось бы подавать на нагреватели или термоэлектрические охладители для поддержания стабильной температуры детекторов.
В результате данной работы была создана уникальная система обеспечения теплового режима, которая основана на двух оппозитно расположенных радиаторах, соединенных U-образными тепловыми трубами. СОТР МВН имеет два уровня – активный (нагреватели и термоэлектрические охладители) и пассивный (радиаторы со специальным покрытием, тепловые трубы и экранно-вакуумная теплоизоляция). Эффективность данной СОТР была подтверждена тепловакуумными испытаниями прибора МВН.
D. V. Serbinov, N. P. Semena, and M. N. Pavlinsky Opposite Radiators Used for Thermostabilizing of X-Ray Detectors of the All-Sky Monitor to be Installed on the ISS. Journal of Engineering Thermophysics, 2017, Vol. 26, №3, pp. 366-376.
Роман Кривонос 2017-10-24T15:13:55+00:00 01 08 2017|Categories: Публикации|Tags: Буренин|
Р.А. Буренин
Представлен каталог скоплений галактик, обнаруженных на картах параметра комптонизации y обзора всего неба обсерватории им. Планка, и отождествленных при помощи данных ИК-обзора обсерватории ВАЙЗ, а также данных Слоановского обзора. Каталог включает в себя около 3000 скоплений галактик, обнаруженных по этим данным на полях Слоановского обзора. Мы ожидаем, что полнота этой выборки является высокой для скоплений галактик с массами выше M500 ≈ 3 × 10^14 Msun, расположенных на красных смещениях z < 0.7. На красных смещениях выше z ≈ 0.4 наш каталог содержит примерно на порядок больше скоплений галактик по сравнению выборкой второго каталога источников Сюняева-Зельдовича обзора обсерватории им. Планка. Этот каталог может быть использован для отождествления массивных скоплений галактик в будущих больших обзорах, таких как рентгеновский обзор всего неба обсерватории СРГ.
Письма в Астрономический журнал, т. 43, с. 559 (2017)
Расширение каталога скоплений галактик обзора обсерватории им. Планка
Затененной областью показан примерный диапазон масс и красных смещений скоплений галактик из нашего каталога. Красными точками показаны массы и красные смещения скоплений из 2-го каталога обзора обсерватории им. Планка (Сообщество Планка, 2016в). Также штриховой и сплошной линиями показаны примерные нижние пределы масс скоплений галактик, которые были (будут) достигнуты в обзорах всего неба обсерватории им. Планка и обсерватории СРГ.
Роман Кривонос 2017-09-28T14:52:54+00:00 21 07 2017|Categories: Премии|Tags: Гильфанов, Чуразов|
Российская академия наук присудила премию имени А.А. Белопольского 2017 года чл.-корр. РАН Марату Гильфанову и чл.-корр. РАН Евгению Чуразову за цикл работ «Рентгеновская диагностика аккреционных потоков вблизи черных дыр и нейтронных звезд в Млечном Пути и других галактиках». В цикле представлены результаты исследований авторами релятивистских компактных объектов в рентгеновском диапазоне с помощью советских, российских и международных орбитальных обсерваторий. Среди результатов, полученных в работах цикла – исследование спектральной переменности рентгеновского излучения от аккрецирующих нейтронных звезд и черных дыр, диагностика природы компактного объекта (нейтронная звезда или черная дыра) по его рентгеновскому излучению, карты рентгеновского излучения центральной зоны Галактики в широком диапазоне энергий от 3 до 200 кэВ, измерение яркости космического рентгеновского фона, исследование популяций рентгеновских двойных во внешних галактиках, метод рентгеновской диагностики темпа звездообразования в галактиках и ряд других. Эти результаты получили международное признание и широко цитируются. Сформулированные в этих работах идеи и теоретические модели в настоящее время развиваются в работах других исследователей как в России, так и за рубежом.
М.Р. Гильфанов и Е.М. Чуразов — ведущие специалисты в области астрофизики высоких энергий и рентгеновской астрономии, работающие на стыке теории и наблюдений. Они внесли важный вклад в успех обсерваторий РЕНТГЕН (на модуле КВАНТ комплекса космической станции МИР), ГРАНАТ и ИНТЕГРАЛ, начиная с планирования программы научных наблюдений, разработки новых алгоритмов анализа данных и заканчивая интерпретацией результатов наблюдений и построением теоретических моделей. Область их интересов включает, в частности, физические процессы в скоплениях галактик, активных ядерах галактик и квазарах, в аккреционных потоках вблизи нейтронных звезд и черных дыр в двойных звездных системах.
В настоящее время Гильфанов и Чуразов активно участвуют в подготовке и моделировании научной программы наблюдений орбитальной обсерватории СПЕКТР РГ, планируемой к запуску в сентябре 2018 года. Е.М. Чуразов является заместителем научного руководителя проекта по обработке и интерпретации данных.
Роман Кривонос 2017-10-24T15:29:51+00:00 01 07 2017|Categories: Публикации|Tags: ULX, Гребенев|
Указан механизм, который может быть ответственен за бимодальное распределение светимости сверхэддингтоновских рентгеновских пульсаров в двойных системах. Переход из “высокого” в “низкое” состояние этих объектов объяснен сферизацией аккреционного потока из-за давления излучения при определенных (высоких) значениях темпа аккреции. Переход между состояниями может быть вызван плавным изменением темпа аккреции. С помощью предложенного механизма объяснено сложное поведение недавно открытых ультраярких рентгеновских пульсаров M 82 X-2, NGC 5907 ULX-1 и NGC 7793 P13. Открытие ULX-пульсаров стало одной из самых больших сенсаций в астрономии последних лет. Предложенная модель естественным образом объясняет и измеренное ускорение вращения нейтронной звезды в этих пульсарах, в несколько раз более медленное по сравнению с ожидаемым.
Рисунок: Зависимость радиуса сферизации аккреционного течения Rs, радиуса коротации Rc (нижняя граница заштрихованной области) и радиуса магнитосферы нейтронной звезды Rm от темпа аккреции для ULX-пульсара с таким же периодом, как у M82 X-2. Рассмотрены разные значения магнитного момента звезды μ = 0.3, 3 и 30 (сплошные линии снизу вверх). Заштрихованная область соответствует значениям радиуса Rm, при которых реализуется режим “пропеллера”. Вертикальная пунктирная линия показывает уровень эддингтоновского темпа аккрециии, звездочка, квадрат и кружок — принятые в статье значения Rm и Ṁ0 для максимально “высокого” состояния ULX-пульсаров NGC 5907 ULX-1, M82 X-2 и NGC 7793 P13. Правее штриховой линии источник переходит в “низкое” состояние с околоэддингтоновской светимостью.
С.А. Гребенев «Природа бимодального распределения светимости ультраярких рентгеновских пульсаров”, Письма в Астрономический журнал, 2017, т. 43, № 7, с. 513–520.
Роман Кривонос 2017-07-21T20:00:52+00:00 12 06 2017|Categories: Премии|Tags: Сюняев|
Роман Кривонос 2017-10-24T15:30:53+00:00 01 05 2017|Categories: Публикации|Tags: Гильфанов, Медведев, Сазонов|
Несмотря на большое количество теоретических работ, посвященных диффузии элементов в скоплениях галактик, степень влияния этого физического процесса на формирование пространственного распределения элементов продолжает быть спорным вопросом на протяжении долгого времени. Хорошо известно, что процессы переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость) в горячей замагниченной космической плазме могут быть существенно подавлены магнитными полями (см. Чандран & Коули 1998). Тем не менее, благодаря хаотическому характеру изменений магнитных полей, порождаемых турбулентным перемешиванием газа, глобальные коэффициенты переноса могут оставаться достаточно большими, чтобы диффузия частиц продолжала быть важной на временных масштабах характерных для скоплений галактик или галактик раннего типа (Нараян & Медведев, 2001, Чужой & Лоеб, 2004).
Хотя наблюдательные проявления диффузии частиц в межгалактической и межзвездной средах пока не обнаружены, нет никаких сомнений, что дальнейший прогресс в наблюдательной технике (главным образом, рентгеновских экспериментов и наблюдений эффекта Сюняева-Зельдовича в скоплениях галактик) позволит найти жесткие ограничения на амплитуду эффектов, связанных с диффузией (см. Маркевич 2007). В этом случае, обнаружение таких эффектов (или обнаружение их отсутствия), а также их сопоставление с теоретическими расчетами должны дать чрезвычайно важную информацию о степени подавления коэффициентов диффузии в турбулентной замагниченной плазме.
В работе рассматривается роль диффузии в перераспределении элементов в горячей межзвездной среде галактик раннего типа. Известно, что процесс гравитационной седиментации может значительно влиять на содержание гелия и тяжелых элементов в горячем межгалактическом газе массивных скоплений галактик. Универсальный вид профиля температуры в скоплениях с холодными ядрами и теоретическое корреляционное соотношение масса-температура позволяют предположить, что максимальный эффект седиментации должен иметь место в самых массивных вириализованных объектах во Вселенной.
Однако наблюдательные данные обсерваторий Chandra и XMM-Ньютон демонстрируют более сложные масштабные соотношения между массами галактик раннего типа и другими их параметрами, такими как массовая доля и температура межзвездного газа. Немаловажно, что радиальный профиль температуры в межзвездной среде в галактиках раннего типа может иметь как спадающий, так и нарастающий характер. Эти факторы могут существенно влиять на амплитуду седиментации, поэтому необходимо провести детальные расчеты диффузии элементов основываясь на наблюдаемых характеристиках межзвездного газа.
Мы рассчитали диффузию, основываясь на наблюдаемых распределениях плотности и температуры газа для 13 галактик раннего типа, имеющих разные типы окружения и охватывающих широкий диапазон рентгеновских светимостей. Рассматривается модельная задача без учета магнитных полей, отклонения состояния газа от гидростатического равновесия и с постоянным во времени температурным профилем. Хотя такая постановка задачи выглядит идеализировано, ее решение, с одной стороны, должно быть полезным для поиска наблюдательных проявления диффузии элементов в маломассивных эллиптических галактиках, а с другой — дает понимание роли диффузии среди других физических процессов, протекающих в горячей межзвездной плазме. Решая полную систему уравнений Бюргерса, мы демонстрируем нетривиальную зависимость интегрального эффекта от массы галактики и типа ее окружения.
В совокупности с нашими предыдущими исследованиями, мы подробно изучили роль процессов диффузии в формировании распределения элементов внутри вириального радиуса в галактиках, группах и скоплениях галактик с вириальными массами от 1012 до 1015 MSun. Оказалось, что в межзвездном газе обилие гелия может меняться столь же существенным образом, как и в межгалактической плазме. Это происходит несмотря на то, что температура межзвездной среды значительно меньше температуры межгалактического газа. Интересно, что в случае скоплений происходит усиление эффекта для более массивных скоплений, а в случае галактик зависимость обратная. Это частично связано с тем, что в отличии от галактик раннего типа, средняя температура межгалактического газа в скоплениях близко следует вириальному соотношению M~T3/2.
Для эллиптических галактик, характеризующихся положительным радиальным градиентом температуры газа, диффузия может вызвать относительный прирост массы гелия на 25% внутри эффективного радиуса за миллиард лет. Для менее массивных галактик, имеющих спадающий с радиусом профиль температуры, соответствующий прирост гелия оказывается еще больше, 60%. Также показано, что эффект термодиффузии существенно ускоряет седиментацию элементов в галактиках со спадающем профилем температуры и замедляет седиментацию в галактиках с холодными ядрами. Увеличение концентрации тяжелых элементов, в целом, следует за изменением обилия гелия. Так, для ионов железа FeXXII эффект седиментации оказывается примерно в два раза меньше, чем для гелия. Так как оценить обилие гелия напрямую из рентгеновской спектроскопии не представляется возможным, при анализе спектров обычно предполагается солнечное обилие гелия. Мы показали, что двухкратная недооценка обилия гелия приводит к 20% ошибке в определении обилия тяжелых элементов из рентгеновской спектроскопии космической плазмы.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2017, том 43,№5, с. 321-340
Роман Кривонос 2017-07-11T02:55:10+00:00 10 03 2017|Categories: Без рубрики|
Роман Кривонос 2017-06-30T15:56:57+00:00 27 02 2017|Categories: Популярно, Пресса о нас|Tags: Павлинский, Сюняев|
В следующем году в космос должен отправится уникальный российский рентгеновский телескоп. С его помощью астрономы хотят узнать больше о происхождении Вселенной и составить ее карту. Как создавали телескоп?
