Распространение звездного ветра, ударных волн и ионизация газа молодыми массивными звездами – важнейшие факторы, которые определяют структуру и кинематику межзвездной среды в Галактике. В докладе представлены результаты обзора галактических областей HII и показана методика восстановления их пространственной структуры по наблюдательным данным в оптическом и инфракрасном диапазоне. Обсуждается происхождение ионизованных оболочек вокруг массивных звезд, роль звездного ветра в их формировании, а также перспективы исследования этих объектов в рентгеновском диапазоне.

Функция масс скоплений галактик является мощным инструментом современной наблюдательной космологии. Определение массы скопления возможно в том числе благодаря масштабным соотношениям между его массой и температурой горячего газа межгалактической среды, которая может быть измерена по спектральным характеристикам рентгеновского излучения. Однако получаемые значения могут быть смещены из-за неоднородности структуры горячего газа внутри скопления, наличия ярких фоновых структур на луче зрения и энергетической зависимости эффективной площади рентгеновских телескопов. Учитывая эти трудности, мы рассматриваем возможность использования такой наблюдаемой величины, как средняя энергия наблюдаемого рентгеновского спектра скопления, в качестве косвенного показателя его температуры. Основными преимуществами этого метода являются простота вычислений и отсутствие сложностей, связанных с выбором модели для аппроксимации спектра скопления. Используя выборку 84 массивных скоплений галактик из космологических симуляций Magneticum, мы моделируем их наблюдения при помощи телескопа eROSITA обсерватории Спектр-РГ. Показано, что средняя энергия зарегистрированных отсчётов в диапазоне 0.4-7.0 кэВ может быть использована как стабильный индикатор температуры скопления с точностью порядка 10%. Калибровка зависимости средней энергии от массы скопления по космологическим симуляциям имеет статистический разброс менее 20% и слабо чувствительна к вариациям астрофизического и инструментального фона.

Представлены результаты отождествления 50 рентгеновских источников, обнаруженных в диапазоне энергий 4-12 кэВ в ходе первых пяти обзоров всего неба (с декабря 2019 по март 2022 г.) телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории СРГ. Из них 17 были обнаружены в рентгене впервые, а остальные уже были известны ранее как рентгеновские источники, однако их природа оставалась неизвестной. С помощью 1.6-м телескопа АЗТ-33ИК Саянской обсерватории ИСЗФ СО РАН и 1.5-м Российско-турецкого телескопа Национальной обсерватории TÜBITAK были получены оптические спектры 38 источников, расположенных на северном небе (dec > −20deg). Для остальных объектов были проанализированы архивные оптические спектры, полученные в ходе обзора 6dF и SDSS. Почти все исследованные объекты оказались сейфертовскими галактиками (19 - Sy1, 18 - Sy2, 8 - Sy1.9, 2 - Sy1.8, 2 - NLSy1, 1 - скрытый АЯГ) в близкой (z<0.3) Вселенной. По данным телескопов eROSITA и ART-XC обсерватории СРГ получены рентгеновские спектры объектов в диапазоне 0.2-20 кэВ и расположенных на восточном галактическом небе (0 < l < 180). У 14 из них выявлено значительное поглощение NH > 10^22 см^-2.

Одной из главных задач современной физики является установление природы темной материи. Согласно последним наблюдениям её вклад в плотность энергии во Вселенной составляет около 25%. На данный момент существует множество различных кандидатов на роль частиц темной материи: стерильные нейтрино, аксионы, WIMP и другие. Например, стерильные нейтрино с массами несколько кэВ могут распадаться на активные нейтрино и фотоны рентгеновского излучения. Однако так же возможны процессы, в которых частицы темной материи аннигилируют друг с другом и излучают рентгеновские фотоны. И это рентгеновское излучение, которое представляет из себя монохроматическое диффузное излучение от галактического гало, может быть зафиксировано рентгеновскими обсерваториями. В первой части доклада представлены результаты поиска подобного излучения от гало Млечного Пути и приведены ограничения на угол смешивания стерильных нейтрино массой от 12 до 40 кэВ. При анализе использовались данные четырёх полных обзоров неба, выполненных телескопом СРГ/ART-XC в 2019-2021 годах. Полученные ограничения хорошо согласуются с результатами других рентгеновских обсерваторий. Во второй части доклада также представлены результаты поиска диффузного рентгеновского излучения от гало Галактики, но полученные ограничения относятся к частицам аннигилирующей темной материи массой от 4 до 30 кэВ. В дополнение к этому были проведены поиски аналогичного сигнала от 33+1 сфероидальных карликовых (dSph) галактик Местной Группы. Особое внимание нами было уделено недавно открытой dSph галактике Ursa Major III/UNIONS 1, которая является наиболее "темной" dSph галактикой. В данном анализе использовались данные четырёх полных и одного частичного обзоров неба. В результате были не только подтверждены полученные ранее ограничения, но и закрыты новые области в пространстве параметров. Публикация по первой части доклада: ArXiv: https://arxiv.org/abs/2303.12673 Phys. Rev. D: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.L021301 Публикация по второй части доклада: ArXiv: https://arxiv.org/abs/2407.18371

Скопления галактик - наиболее массивные гравитационно связанные системы, состоящие из темной материи, горячего барионного газа и звезд. Они играют важную роль в наблюдательной космологии и исследованиях эволюции галактик. Мы разработали модель глубокого обучения для сегментации сигнала Сюняева-Зельдовича (СЗ) на картах интенсивности ACT+Planck и построили алгоритм для обнаружения микроволновых скоплений в области покрытия ACT. Предложенная модель позволяет идентифицировать ранее неизвестные скопления галактик, т.е. она способна обнаруживать источники СЗ ниже порога обнаружения, принятого в опубликованных каталогах скоплений галактик (таких как ACT DR5 и PSZ2). В данной работе мы используем полученную карту сигналов СЗ для значительного улучшения чистоты скоплений в расширенном каталоге объектов Сюняева-Зельдовича из данных Планка (SZcat) в области покрытия ACT. На основе SZcat мы создали новый микроволновой каталог скоплений галактик (ComPACT), который включает 2 962 объекта СЗ с чистотой скоплений, консервативно оцененной как ≳ 74-84 %. Мы разделили объекты каталога на три категории в зависимости от их надежности. В каталоге ComPACT насчитывается ≳ 977 новых скоплений по сравнению с каталогами ACT DR5 и PSZ2.

Доклад по материалам кандидатской диссертации

Новый аккрецирующий миллисекундный рентгеновский пульсар SRGA J144459.2-604207 был открыт телескопом SRG/ART-XC. Источник наблюдался несколько раз в феврале 2024 года во время затухающей фазы вспышки. Временной анализ показал наличие когерентного сигнала на частоте около 447.8 Гц, модулированного эффектом Доплера в следствии орбитального движения. Полученные параметры для двойной системы соответствуют круговой орбите с периодом обращения ~5,2 ч. Кроме того, во время наших наблюдений (общая экспозиция составила в 133 кс) были зарегистрированы 19 термоядерных рентгеновских всплесков. Все всплески имеют схожую форму и энергетику и не имеют никаких признаков фотосферного расширения. Частота всплесков линейно уменьшается от одного за ~1,6 часа в начале наблюдений до одного за ~2,2 часа в конце и антикоррелирует с величиной постоянного потока. В докладе также будет представлено исследование эволюции профиля импульса в зависимости от потока и энергии как для постоянного излучения, так и во время всплесков.

Доклад посвящен изучению следов взаимодействия массивных звезд на поздних эволюционных стадиях с межзвездной средой родительских карликовых галактик. Основной наблюдательный материал получен на 6-м телескопе САО РАН и 2.5-м телескопе КГО ГАИШ, так же привлекались данные наблюдений РТТ-150, архивные многоволновые данные, включая 3D спектроскопию на VLT. Рассматривается туманность с необычными кинематическими характеристиками, обнаруженная в галактике NGC 4068. Используя моделирование оптического спектра при помощи кода CLOUDY, мы показываем, что объект хорошо описывается моделью звезды Вольфа-Райе, окруженной протяженной туманностью. Исследование галактики IC 1613 было сфокусировано на поиске массивных звезд на поздней стадии эволюции и остатков сверхновых. Обсуждается, что одна из рассматриваемых ионизованных оболочек, в центре которой обнаружен рентгеновский источник, может являться остатком взрыва сверхновой.

Одной из основных характеристик горячего газа, заполняющего объем скоплений галактик, является его температура. Обычно она измеряется путем аппроксимации наблюдаемого рентгеновского спектра, вклад в который, однако, могут давать несколько компонент с разной металличностью и температурой. Как правило, применяются однотемпературные модели в расчете на то, что полученное значение температуры будет репрезентативным средним значением, хотя и, возможно, смещенным из-за мультифазной структуры газа. На примере выборки скоплений галактик из численных космологических гидродинамических симуляций Magneticum продемонстрирована корреляция средней энергии спектров скоплений галактик с их температурами и массами, показана устойчивость средней энергии к добавлению рентгеновского фона.Этот результат и позволяет минимизировать сложности, связанные с выбором модели для аппроксимации спектров.

В работе приводится анализ результатов галлиевых экспериментов, включая результат эксперимента BEST, а также реакторных антинейтринных экспериментов по поиску легких стерильных нейтрино. Обсуждается влияние сечения захвата нейтрино на галлии на результат эксперимента BEST. Также в работе оцениваются ожидаемые ограничения на параметры распадающихся стерильных нейтрино из астрофизических наблюдений и корреляционного анализа структур по данным телескопов миссии Спектр-Рентген-Гамма.

Космический рентгеновский фон (КРФ) является результатом излучения миллионов аккрецирующих сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Поэтому, КРФ хранит историю роста сверхмассивных "черных дыр" за время существования Вселенной. Исследование КРФ, однако, сопряжено с различными трудностями, главной из которых является проблемы учета инструментального фона. Для измерения КРФ часто приходится анализировать длительные наблюдения на рентгеновских телескопах, максимально очищенные от разнообразных посторонних сигналов. В данной работе мы представляем метод автоматизированного анализа многолетнего архива наблюдений орбитального телескопа NuSTAR. Этот метод позволяет выделять из наблюдения любые посторонние источники излучения, максимально сохряняя при этом информацию об излучении КРФ. Наблюдения, полученные представленным методом, могут быть использованы не только для измерения спектра КРФ, но и других астрофизических задач, таких как поиск следов распада Темной Материи и исследование рентгеновского фона Галактики. Полученный в результате применения данного метода предварительный спектр КРФ хорошо согласуется с другими работами. Использование многолетнего архива наблюдений для анализа КРФ позволит увеличить статистическую точность измерений, а также откроет возможность для поиска ожидаемых вариаций КРФ на рентгеновском небе. Статья отправлена в журнал SPIE Jatis.

В первых рентгеновских астрономических наблюдениях в начале 60х годов было обнаружено изотропное рентгеновское излучение — космический рентгеновский фон (КРФ) Вселенной. По мере развития рентгеновской астрономии утвердилось понимание природы этого излучения. Согласно общепринятой точке зрения, КРФ складывается из излучения многочисленных активных галактических ядер, а широкополосный спектр КРФ содержит информацию об истории роста сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Несмотря на давнюю историю рентгеновских исследований и стремительное развитие наблюдательной техники, измерение точных характеристик КРФ сопряжено со значительными трудностями. Мы измерили спектр КРФ в диапазоне энергий от 3 до 20 кэВ по данным наблюдений орбитального телескопа НуСТАР (НАСА). Достигнута рекордная статистическая точность измерений меньше одного процента, при незначительном вкладе систематического шума. Наблюдаемые отличия интенсивности КРФ в различных направлениях на небе согласуются с ожидаемой дисперсией КРФ из-за вариаций в населении точечных источников, что открывает новые возможности для изучения угловых флуктуаций КРФ на масштабе нескольких квадратных градусов. Это исследование можно рассматривать как подготовку к эксперименту “Монитор Всего Неба” на МКС, разрабатываему в отделе астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. Статья на сайте электронных препринтов astro-ph: https://arxiv.org/abs/2011.11469 Студентам и аспирантам, в качестве подготовительного материала про рентгеновский фон, полезно посмотреть лекцию Михаила Ревнивцева: https://postnauka.ru/video/35072

Goal of this presentation: «To demonstrate that in X-ray observations there is objective (model independent) information regarding the nature of compact objects. To illuminate status of our results obtained thus far from Galactic black hole (BH) candidates and neutron star (NS) sources and their impact Model independent observational signatures of BH and NS sources.

При наличии крайнего разнообразия в видимом секторе природа темной материи, которая ответственна за формирование крупномасштабной структуры Вселенной, до сих пор не известна. В настоящем докладе рассматриваются такие расширения Стандартной Модели как фазовый переход в скрытом секторе и осциллирующее скалярное поле, модулирующее массу стерильного нейтрино в ранней Вселенной. Было выяснено что картина осцилляций в таких моделях существенно отличается от общепринятой с интересными последствиями для лабораторных экспериментов и измерений диффузного рентгеновского излучения. В выступлении будут также затронуты различные механизмы производства темной материи в ранней Вселенной.

Проект eROSITA предполагает использование подсчётов скоплений галактик для космологических измерений. В докладе представлена работа по детальному моделированию поверхностной яркости скоплений. Предложена новая модель для использования моделирования выборки скоплений. Доклад на английском языке.

(по материалам кандидатской диссертации)

(по материалам докторской диссертации)

С 4 по 8 июня 2018 г. в Университете штата Пенсильвания (США) проходила международная летняя школа “ Информационные базы данных в Астрономии 2018” (или «Астроинформатика 2018»: http://astrostatistics.psu.edu/su18/program.html), на которой были представлены базовые методологические подходы для анализа больших массивов данных современной астрономии. В докладе будет представлено краткое содержание курса школы, с акцентированием внимания на том, что будет полезно для создаваемого центра данных проекта Спектр-РГ.

по материалам кандидатской диссертации

Первая часть доклада будет посвящена космологическим следствиям квадратичной гравитации. Будет рассмотрен режим, в котором взаимодеиствие духовои степени свободы и частиц Стандартнои модели подавлено. Будет показано, что данная модель не может описывать наблюдаемую Вселенную, что ставит ограничения на параметры теории и указывает на то, что для по-строения реалистичных феноменологических моделеи в рамках квадра-тичнои гравитации требуется предварительно решить проблему нарушения унитарности. Вторая часть доклада будет посвящена космологическим следствиям нарушения лоренцевой симметрии в секторах инфлатона, гравитации и темной материи. Будут продемонстрированы основные эффекты в космологических наблюдаемых и поставлены ограничения на параметры соответствующих моделей, следующие из последних наблюдательных данных. В заключительной части доклада будет представлен новый метод описания крупномасштабной структуры Вселенной в слабо — нелинейном режиме. Данныи подход, названный «теория возмущении на временных расслоениях» (ТВВР), основан на изучении зависящеи от времени функции распределе-ния космологических полеи, позволяющеи вычислять их корреляторы на фиксированных красных смещениях. Будет показано, что новый подход позволяет решить ряд проблем стандартных методов, в частности, систематически описать нелинейную эволюцию сахаровских осцилляций.

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 пульсарах, в несколько раз более медленное по сравнению с ожидаемым. С.А. Гребенев, Письма в Астрономический журнал, 2017, т. 43, № 7, с. 513–520.

В работе исследовалась эволюция со временем широкополосного спектра Рентгеновской Новой с нейтронной звездой Орел X-1, наблюдавшаяся на фазе роста яркой вспышки FRED-типа в 2013 году. Эволюция широкополосного спектра Орел X-1 хорошо объясняется в рамках модели теплового излучения от нестационарного аккреционного диска с меняющимся радиальным распределением температуры: кольцо постоянной температуры на ранних этапах вспышки эволюционирует в многоцветный облученный аккреционный диск вблизи максимума вспышки. Эволюция широкополосного спектра объекта во время короткого интервала перехода из жесткого в мягкое рентгеновское состояние представляет особый интерес и выглядит необычно - она не может быть объяснена стандартной моделью аккреционного диска с одинаковым параметром облучения в ближнем УФ, оптическом и ближнем ИК спектральных диапазонах. Изменение блеска Орел X-1 в ближнем ИК (УФ) диапазоне коррелирует с изменениями мягкого (жесткого) рентгеновского потока во время интервала смены состояния, соответственно. По-видимому, в момент перехода системы из жесткого в мягкое рентгеновское состояние, области диска излучающие в УФ-диапазоне оказываются экранированы от прямого облучения центральным рентгеновским источником и нагреваются прежде всего жесткими рентгеновскими фотонами (с энергией >10 кэВ), рассеянными в горячей короне или ветре, сформировавшимся над внешней областью аккреционного потока. В то же время, внешний край многоцветного диска (который излучает в оптическом-ближнем ИК диапазоне) может нагреваться непосредственно прямыми рентгеновскими фотонами. Важно отметить, что одновременные широкополосные наблюдения Рентгеновских Новых, во время перехода между жестким и мягким рентгеновским спектральным состоянием, имеют большое значение, поскольку они могут служить своего рода «рентгеновским томографом» для изучения физических условий во внешних областях аккреционного диска. Наблюдательная методика, предложенная в настоящей работе, может стать эффективным инструментом, позволяющим непосредственно тестировать как эффективность нагрева внешних частей диска рентгеновским излучением с разной энергией, так и вертикальную структуру и геометрию аккреционного потока в транзиентных маломассивных рентгеновских двойных системах.

по материалам кандидатской диссертации

Представлены результаты исследований выборки ультраярких рентгеновских источников (ULX) по результатам наблюдений, выполненных на телескопах БТА и Subaru, и на основе архивных данных VLT. Во всех исследуемых объектах была обнаружена широкая эмиссионная линия HeII 4686. Было обнаружено, что все объекты выборки имеют один и тот же тип спектра, подобный спектрам LBV в горячем состоянии или WNL-звезд и SS433. Показано, что оптический спектр источников должен формироваться в ветрах сверхкритических аккреционных дисков. Отождествлены в оптическом диапазоне три ULX, исследованы спектральные распределения этих объектов по данным космического телескопа им. Хаббла. Показано, что все хорошо изученные ультраяркие источники имеют отношение рентгеновской к оптической светимостей более 100-200. Разработана модель сверхкритических аккреционных дисков, способная объяснить наблюдаемые распределения энергии ULX в оптическом, УФ и рентгеновском диапазонах. (по материалам кандидатской диссертации)

За последние 15 лет было обнаружено значительное количество планетных систем в двойных звездах. Эти системы включают все себя как объекты, где планеты обращаются вокруг одной звезды, так и объекты, в которых планеты обращаются вокруг обеих звезд (circumbinary planets). Эти системы представляют собой значительный интерес с точки зрения их образования, поскольку динамические возмущения в таких системах должны сильно затруднять образование планет. В докладе будут описаны существующие наблюдения экзопланет в двойных звездах, обнаруженных различными методами. Также будет описано современное состояние теории образования таких планетных систем.

Мы обсудим эволюцию нестационарного искривленного аккреционного диска, образовавшегося после разрушения звезды вращающейся черной дырой, в предположении о том, что орбита звезды наклонена относительно экваториальной плоскости черной дыры. Будет показано, что ударное воздействие струи газа, сброшенного со звезды, выводит аккреционный диск из экваториальной плоскости, причем этот эффект является наиболее сильным во время перехода диска из адвекционной в радиативную стадию. В случае, когда параметр вязкости Шакуры-Сюняева больше, чем 0.01, характерный угол наклона диска на этой стадии становится порядка угла наклона орбиты. Будут представлены как аналитические результаты, так и результаты, основанные на численных методах.

по материалам докторской диссертации

Мы обсудим эволюцию нестационарного искривленного аккреционного диска, образовавшегося после разрушения звезды вращающейся черной дырой, в предположении о том, что орбита звезды наклонена относительно экваториальной плоскости черной дыры. Будет показано, что ударное воздействие струи газа, сброшенного со звезды, выводит аккреционный диск из экваториальной плоскости, причем этот эффект является наиболее сильным во время перехода диска из адвекционной в радиативную стадию. В случае, когда параметр вязкости Шакуры-Сюняева больше, чем 0.01, характерный угол наклона диска на этой стадии становится порядка угла наклона орбиты. Будут представлены как аналитические результаты, так и результаты, основанные на численных методах.

по материалам кандидатской диссертации, официальный оппонент — Буренин Р.А.

По материалам кандидатской диссертации, ИКИ — ведущая организация, отв. Буренин Р.А.