Періодичні структури на полярних шапках, що виникають внаслідок нестійкості поверхні пульсара в сильному магнітному полі, можуть бути відповідальними як за появу додаткових компонентів у пульсарному випромінюванні, так і за утворення серпоподібних гарячих точок, що виникають як можливий результат розсіювання Мандельштама - Рамана відбитого випромінювання оберненими позитронами.

Досліджено швидкі змін міри обертання радіовипромінювання найближчих до Землі пульсарів на коротких часових масштабах у декаметровому діапазоні. Запропоновано оригінальний підхід, в якому параметри середовища поширення є динамічно змінними в часових масштабах одного імпульсу. Такий підхід дозволяє оцінювати швидкі процеси у верхніх шарах магнітосфери пульсара та пульсарному вітрі. Саме в цих ділянках міра обертання, як параметр, що описує концентрацію електронів та паралельну до лінії зору індукцію магнітного поля, може змінюватися в залежності від фази індивідуального імпульсу. Параметри середовища поширення радіохвиль, розташованого далі від пульсара, є стабільними на таких часових масштабах і не можуть змінюватися так швидко. Запропоновано модель поляризованого імпульсного радіовипромінювання пульсарів та модель слабо анізотропного середовища поширення (міжзоряної, міжпланетної та іоносферної плазми), що можуть бути застосовані для декаметрового діапазону довжин хвиль. Також розроблено і наведено алгоритми оцінки динамічно змінних параметрів середовища поширення радіовипромінювання та проілюстрована можливість розділення верхніх шарів магнітосфери пульсара. Розроблено алгоритми застосовано для обробки і аналізу поляризованого радіовипромінювання зареєстрованих аномально інтенсивних імпульсів найближчих до Землі пульсарів в декаметровому діапазоні. Спостереження проводились на радіотелескопі УТР-2 в діапазоні 16-33 МГц. Тільки цей радіотелескоп з ефективною площею 150 000 м на 25 МГц дозволив реєструвати аномально інтенсивні імпульси пульсарів з високою часовою та частотною роздільною здатністю. Для радіовипромінювання трьох найближчих до Землі пульсарів були отримані оцінки середніх абсолютних значень міри обертання в декаметровому діапазоні. При чому для пульсара 10242+6256 оцінки міри обертання були отримані вперше в світі. Оцінки міри обертання для 10814+7429 (В0809+74), 10953+0755 (В0950+08) близькі до отриманих на більш високих частотах. Вперше були отримані профілі міри обертання в залежності від фази імпульсу для аномально інтенсивних імпульсів пульсарів Ю242+6256,10814+7429 (В0809+74), Ю953-Ю755 (В0950+08). Зареєстровано швидкі зміни міри обертання в часових масштабах 0.3 мс. Оцінено швидкі зміни міри обертання радіовипромінювання пульсарів на коротких часових масштабах за допомогою нового методу, що дозволяє аналізувати швидкі процеси в плазмі вздовж променя зору, що створює передумови для зондування верхньої магнітосфери пульсара та пульсарного вітру.

Індекс рубрикатора НБУВ: В663.1 + В642

Рубрики:

Змінні зірки

Власне радіовипромінювання і радіозображення небесних об'єктів

Шифр НБУВ: Ж15835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В663.1-7

Рубрики:

Змінні зірки

Шифр НБУВ: Ж15835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто наявність у гарячому джерелі випромінювання внутрішнього шару з активним середовищем, що знаходиться поблизу рівноваги і представлено квантовою дворівневою системою, населеністі верхнього та нижнього рівнів якої приблизно однакові. Показано, що при конвекції з більш глибоких гарячих шарів, яка підтримує інверсію населеністі активної системи, можлива генерація імпульсів індукованого випромінювання, інтенсивність яких порівняна або перевершує інтенсивність фонового спонтанного випромінювання джерела. За достатньої товщини поверхневих шарів за рахунок ефектів розсіювання в них, там цілком може сформуватися спектр випромінювання абсолютно чорного тіла. Генерація імпульсів поблизу виявленого раніше нового порога індукованого випромінювання здатна призвести до періодичної зміни інтенсивності випромінювання джерела в цілому. Цей поріг визначається рівністю квадрату інверсії населеності повному числу станів. Розгляд генерації імпульсів індукованого випромінювання проводиться як на основі балансних рівнянь, так і за допомогою напівкласичного опису за невеликих значень інверсії населеності та низьких рівнів інтенсивності електричного поля, коли частота Рабі є меншою за ширину лінії. Опис процесу індукованого випромінювання зводиться до однопараметричної системи рівнянь. Періодичні рішення представлені замкнутими траєкторіями на фазовій площині (відносна щільність квантів, відносна щільність інверсії населеністі). Подібний шар з активним середовищем у вигляді квантової дворівневої системи може існувати в зірках і швидше за все локалізований в області фотосфери. За наявності в атмосфері зірки значної конвекції можуть бути реалізовані умови для генерації імпульсів індукованого випромінювання. Виявляється, що можна побачити подібність отриманих рішень із відомими спостереженнями змін світності зірок-цефеїд (дельти Цефея і Полярної зірки).

Исследованы характеристики аномально интенсивных импульсов пульсара PRS J0242+6256 в декаметровом диапазоне длин волн. Наблюдения проведены с помощью радиотелескопа УТР-2 в октябре 2014 г. В направлении на пульсар уточнена мера дисперсии, впервые определены такие характеристики, как постоянная времени рассеяния, мера рассеяния и мера вращения. Рассмотрены быстрые изменения меры вращения вдоль профилей индивидуальных аномально интенсивных импульсов. Полученные характеристики показали, что, несмотря на небольшую меру дисперсии и близкое расположение пульсара относительно Земли, он имеет большую меру рассеяния. Быстрые изменения меры вращения вдоль профилей импульсов этого пульсара возможно обусловлены наличием вблизи пульсара плазмы с быстро изменяющимися параметрами.

Предмет и цель работы - определение возможности исследования радиоизлучения пульсаров в метровом диапазоне волн с помощью малоразмерной субрешетки низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ; разработка методики совместных наблюдений радиоизлучения пульсаров в метровом и декаметровом диапазонах длин волн соответственно на радиотелескопах ГУРТ и УТР-2 для определения характеристик радиоизлучения в широкой полосе частот. Уникальное расположение двух радиотелескопов перекрывающихся частотных диапазонов на территории одной обсерватории, а значит в условиях, когда среда распространения одинаково влияет на прохождение импульсного радиоизлучения пульсаров, регистрируемого этими телескопами, дает возможность определить спектр потока излучения этих источников в широкой полосе частот. Исследованы усредненные за 2 - 4 ч импульсы пульсаров. Гибкость структуры радиотелескопа УТР-2 и наличие нескольких радиоастрономических приемников позволяют анализировать сигналы, принятые как всем телескопом в стандартном аддитивном режиме, так и отдельными его секциями. Одновременная запись сигналов в этих конфигурациях позволяет контролировать влияние ионосферы на распространение сигнала в частотном диапазоне УТР-2. а субрешетке радиотелескопа ГУРТ, состоящей из 25 активных антенных элементов, обнаружено излучение 16 известных пульсаров в диапазоне частот 30 - 70 МГц. Совместно с радиотелескопом УТР-2 проведены две сессии одновременных широкополосных наблюдений радиоизлучения пульсаров в диапазоне 16,5 - 70 МГц. В диапазоне частот 16,5 - 70 МГц получены средние значения плотности потока излучения и меры дисперсии, а также вариации этих параметров для пульсаров B1133+16, B1508+55 и B1919+21. Заключение: выполненные в работе исследования подтверждают возможность эффективного использования отдельных секций радиотелескопа ГУРТ для радиоастрономических наблюдений, в частности, для исследования радиоизлучения пульсаров. Долговременные наблюдения пульсаров в широком диапазоне частот позволят получить средние значения плотности потока излучения, спектрального индекса, меры дисперсии пульсаров, а также вариации этих величин.

Досліджено параметри радіовипромінювання найближчих до Землі пульсарів у декаметровому діапазоні. Запропоновано оригінальний підхід, в якому випромінювання коротких імпульсів пульсарів використовується у ролі зондів магнітосфери пульсарів для просторового розділення ділянки випромінювання. Вперше показано, що для зондування швидкої магнітосферної плазми прийнятні короткі імпульси пульсарів. Вони дозволяють відокремити ефекти поширення, які виникають у різних ділянках середовища. До параметрів радіовипромінювання, що досліджуються, та за допомогою яких оцінюються лінійні розміри ділянки випромінювання, відносяться час когерентності тонкої структури, точне значення міри дисперсії та стала часу розсіяння імпульсів. Наведено результати обробки даних, одержані при спостереженнях пульсарів на декаметровому радіотелескопі УТР-2 у хвильовому режимі з рекордно високою часовою роздільною здатністю. Проаналізовано аномально інтенсивні імпульси пульсарів, зафіксовані під час спостережень. Розроблено оригінальні методи усунення впливу середовища поширення, а саме прискорений метод постдетекторної та когерентної компенсації дисперсійної затримки, а також покращені методи пошуку тонкої структури радіовипромінювання пульсарів, які полягають у підвищенні контрасту кореляційних функцій. Ці методи можуть бути застосовані до широкого спектру задач, пов'язаних з імпульсними джерелами випромінювання. Їх можливо використовувати у широкому діапазоні частот, але у декаметровому діапазоні вони дають принципову перевагу. Одержано оригінальні результати, які розширюють частотний діапазон вивчення тонкої структури та параметрів розсіяння імпульсів. Показано, яким чином розташування пульсара у Галактиці впливає на розсіяння сигналу та обмежує мінімальний часовий масштаб когерентності тонкої структури, який можливо спостерігати. Знайдено унікальний ефект швидкої зміни міри дисперсії на ультракоротких проміжках часу, який можливо спостерігати у найближчих до Землі пульсарів завдяки особливостям декаметрового діапазону спостережень. Завдяки цьому ефекту можливо розділити магнітосферу пульсара радіально вздовж променя зору, а також, з урахуванням конкретних моделей розподілення електрон-позитронної плазми у магнітосфері пульсара, можливо дати кількісні оцінки різниці висоти зон випромінювання у магнітосфері на різних частотах спостережень.

The pulsation activity of small-amplitude Cepheid Alpha UMi (Polaris) during the period of its radial velocity observations has been analyzed. In the 20th century, Polaris was known to demonstrate a decrease in radial velocity amplitude to the minimum, in the 1980s. Thereafter, the amplitude has increased. The observations of September-December 2015 (21 spectra) obtained by 81 cm telescope TCO with spectrograph have showed that radial velocity amplitude comes to 4,16 km/s and is approximately twice higher than the estimates made in 2007, with pulsation period adding 8,6 min.

Исследована тонкая структура аномально интенсивных импульсов пульсара J0814+7429 (B0809+74). Изучение тонкой структуры радиоизлучения этого пульсара проводится с целью определения ее параметров в самой низкочастотной области спектра, доступной при наблюдениях с поверхности Земли. С помощью спектрального и корреляционного анализа данных, зарегистрированных на радиотелескопе УТР-2, получаются оценки меры рассеяния в межзвездной плазме. Обнаружено 2 характерных временных масштаба тонкой структуры аномально интенсивных импульсов пульсара J0814+7429. Установлено, что наиболее интенсивные импульсы, которые генерирует пульсар J0814+7429 в декаметровом диапазоне, могут иметь длительность порядка 2 - 3 мс. Эти импульсы излучаются короткими сериями. В некоторых случаях они излучаются на фоне "длинной" субимпульсной компоненты, образующей низкоинтенсивное плато. Заключение: самый короткий временной масштаб корреляции радиоизлучения у пульсара J0814+7429 соответствует удвоенной постоянной времени рассеяния импульсной характеристики межзвездной среды. Более длинный масштаб тонкой структуры его радиоизлучения может объясняться излучением коротких серий узких импульсов или относительно широких импульсов, которые генерируются внутри магнитосферы этого пульсара.

Не имеющие объяснения высокочастотные компоненты излучения пульсара в Крабовидной туманности могут быть проявлением неустойчивости при нелинейном отражении от поверхности звезды. Отражается излучение релятивистских позитронов, летящих из магнитосферы к звезде и ускоряемых электрическим полем полярного зазора. Обсуждаемая неустойчивость представляет собой вынужденное рассеяние на поверхностных волнах.

Рассмотрена самосогласованная двухжидкостная модель стационарной осесимметричной магнитосферы пульсара. С учетом малости инерциальных эффектов решены уравнения нулевого и первого приближений. Общие результаты применены к случаю малого различия распределений двух сортов частиц в магнитосфере монопольной структуры. Найдены физически обоснованные функции распределения электронной и позитронной составляющих пульсарной плазмы, обеспечивающие бессиловую конфигурацию магнитосферы. Развитый в работе подход позволяет последовательно включить излучение в бессиловую модель магнитосферы пульсара. В рамках данного рассмотрения проводимость плазмы вдоль полоидального магнитного поля оказывается порядка обратной массы частиц, в отличие от обычно принимаемой в литературе конечной проводимости "безмассовых" частиц. Заключение: построенная модель содержит важные следствия не только для излучения высоких энергий, но и для радиоизлучения пульсаров. В потоке бессиловой плазмы могут развиваться двухпотоковая и диокотронная неустойчивости, приводящие соответственно к генерации радиоизлучения и дрейфу субимпульсов. При этом радиоизлучение пульсара оказывается физически связанным с излучением высоких энергий.

Показано, що внаслідок слабкої взаємодії нейтрино з зарядженими частинками у густій релятивістській плазмі з індукованим за рахунок взаємодії параметром кірального зсуву у зовнішньому магнітному полі нейтрино мають асиметричний розподіл в імпульсному просторі у рівноважному стані. Знайдено, що відповідна асиметрія є дуже слабкою для того, щоб пояснити найвищі швидкості пульсарів, які спостерігаються. Запропоновано сценарій для гарячих точок, який пов'язаний з топологічним струмом або іншим механізмом їх утворення, та аргументовано, що цей сценарій може забезпечити генерацію потрібних великих швидкостей пульсарів.

Рассмотрена стационарная осесимметричная бессиловая магнитосфера пульсара с учетом полярного зазора и токовой цепи. Изучено согласование вакуумного полярного зазора и слоя замыкающего тока с бессиловой магнитосферой монопольной структуры. Для переходного слоя между вакуумной и бессиловой областями проанализированы самосогласованные распределения полей, токов и зарядов, а также исследован силовой и энергетический баланс. Показано, что в рассматриваемом случае характерный размер переходного слоя не меньше высоты Полярного зазора, а замыкание тока является недиссипативным. Обсуждены следствия полученных результатов для интерпретации излучения пульсаров. В частности, объяснена связь мод радио- и рентгеновского излучения в пульсаре PRS B0943+10.

Рассмотрены оптимальные алгоритмы определения поляризационных параметров импульсного эллиптически поляризованного радиоизлучения пульсаров. Эти алгоритмы соответствуют определенному типу регистратора, который может использоваться в пункте приема сигнала. К таким регистраторам относится приемник осциллографического типа (Wave Form Receiver), регистратор корреляционного типа и параллельный спектроанализатор. Показано также, что при достаточно широкой полосе регистрации и при наличии в пункте приема линейно-поляризованного отклика радиотелескопа (соответствующего одной или двум ортогональным поляризациям) можно с большой степенью достоверности восстановить все поляризационные параметры импульсного изучения в системе отсчета источника.

Розглянуто ряд проблем, пов'язаних з вивченням швидкої маломасштабної змінності небесних тіл. Досліджено швидкі варіації блиску ряду зірок, космічних гамма-сплесків, короткочасні спалахи в ядрах галактик. Розроблено методи оцінювання параметрів гармонік, стохастичної змінності, аналізу даних, одержаних у випадкові моменти часу. Створено інструмент, який не має аналогів у світі, - Синхронну Мережу віддалених Телескопів. Виявлено швидкі коливання в зоряних спалахах, у гіганта V390 Aur, спалахи в галактиках NGC 7331 і NGC 1068 тривалістю близько 1 с, коливання в космічних гамма-сплесках. Проведено цикли спостережень для визначення точності наземної фотометрії. Виконано чисельне моделювання з метою визначення обмежень для проведення надвисокочастотної фотометрії. Показано, що фотометрія розріджених потоків квантів у відсутності кривих блиску, пов'язаних або зі слабкістю спостережуваного об'єкта, або з пошуком надвисокочастотної змінності, неможлива в часовому поданні, може з успіхом проводитися в частотному представленні Фур'є.

Досліджено будову й еволюцію змінних зірок, що показують наявність кількох астрофізичних механізмів. Основну увагу приділено довгоперіодичним, симбіотичним та катаклізмічним зорям, що показують кілька типів змінності характеристик. Наведено результати аналізу різних складових компонент змінності фотометричних характеристик випромінювання зірок з використанням нових та опублікованих раніше спостережень та взаємодоповнюючих методів математичного моделювання сигналів з нерівномірними моментами вимірювань, що є характерним для астрономічних моніторингових досліджень. Розглянуто 218 систем досліджуваних типів (понад 593 581 оцінок блиску), для яких визначено характеристики багатокомпонентної змінності. Для 12-ти найбільш цікавих об'єктів наведено характеристики та обговорено моделі, що запропоновані для інтерпретації даних.

Сформулирована и решена задача определения зависимости от времени интенсивности точечного источника, наблюдаемого на фоне протяженного источника, постоянного во времени, но неизвестной яркости, при наличии атмосферного замытия. Для этого использован байесовский статистический подход. Получена система уравнений для оптимальной статистической оценки последовательности значений интенсивности в моменты наблюдения. Задача особенно актуальна при исследовании гравитационных миражей, возникающих при наблюдении квазара сквозь гравитационное поле далекой галактики.

Предложен метод определения временных запаздываний в гравитационно линзированных квазарах, который предоставляет простую и прозрачную процедуру устранения влияния событий микролинзирования, основанную на фундаментальных свойствах представления квадратично интегрируемых функций в виде разложения по ортогональным полиномам. Метод протестирован на семилетних кривых блеска гравитационно линзированного квазара НЕ 0435-1223, фотометрия для которого получена из архива CDS (Strasbourg astronomical Data Center). Приведен анализ полученных оценок временных запаздываний в системе НЕ 0435-1223 и их сравнение с результатами, опубликованными ранее в работах других авторов.

Рассмотрено распространение света квазара через галактику с учетом гравитационной фокусировки лучей на компактных массах, расположенных в объеме галактики. Показано, что наблюдаемое при микролинзировании отсутствие полной корреляции флуктуаций яркости компонент квазара на разнесенных длинах волн может быть объяснено не только зависимостью размера квазара от длины волны, но и свойствами среды галактики, через которую проходит свет квазара. Чтобы разделить влияние среды и параметров источника излучения, требуется организовать специальные, практически синхронные, наблюдения гравитационно-линзированного квазара на двух телескопах разного диаметра. Такие наблюдения на разнесенных длинах волн позволят получить оценку статистических свойств среды распространения света, которые определяются плотностью и распределением масс в галактике, и установить зависимость характерного размера квазара от длины волны.