Космічні струни: моделі та спостережувані прояви. Аналіз релятивістських ударних хвиль в гама-спалахах. Гравітаційне лінзування петлями космічних струн. Спалахи електромагнітного випромінювання від прикаспових областей надпровідних космічних струн.
Аннотация к работе
Космічні струни представляють собою один із видів топологічних дефектів, які можуть формуватися при фазових переходах у ранньому Всесвіті. Згідно деяким моделям фізики елементарних частинок, космічні струни формуються після інфляції, що приводить до їх впливу на формування великомасштабної структури Всесвіту, повного спектру флуктуацій густини та флуктуацій космічного мікрохвильового випромінювання. В присутності струму вздовж струни, ці обєкти стають джерелом електромагнітного випромінювання. При цьому, важливу роль відіграє випромінювання так званих "каспів" на струні. Вперше розглянуто взаємодію релятивістських надпровідних струн з космічною плазмою, розраховані повні потоки нетеплового випромінювання частинок космічної плазми, прискорених на фронті ударної хвилі навколо струн різних натягів, досліджено вплив релятивістських ефектів на випромінювання прикаспових областей струн.У другому розділі „Гравітаційне лінзування петлями космічних (супер)струн” розраховано загальні характеристики петель та досліджено їх характеристики як гравітаційних лінз. В залежності від енергетичного масштабу, космічні (супер)струни характеризуються безрозмірним параметром - лінійною густиною струни де - енергетичний масштаб утворення струни, - планківський масштаб енергії. Маса струни , функція розподілу концентрації таких петель за даного має вигляд де - ймовірність відчеплення петлі при самоперетині, що не залежить від параметрів петлі. Середня відстань, на якій зустрічається така петля або середня відстань між петлями , середній кут, під яким петлю з середньої відстані буде видно для земного спостерігача кут залежить лише від енергетичного масштабу струни. Особливістю гравітаційного лінзування на петлях є те, що кут відхилення променів у гравітаційному полі, для петлі, що лежить у площині, перпендикулярній до оптичної вісі, залежить лише від тієї конфігурації петлі, яку вона має на момент проходження незбуреного променя через площину лінзи.В дисертаційній роботі досліджено основні астрофізичні прояви космічних струн та суперструн космологічних масштабів. Зокрема, розглянуто гравітаційне лінзування деякими конфігураціями петель, досліджено особливості гравітаційного лінзування на даних обєктах. Обраховано прояв надпровідних струн завдяки нетепловому випромінюванню частинок космічної плазми, прискореної на фронті ударної хвилі навколо петлі струни. Обчислено очікувані частоти спостереження подій зі значним підсиленням блиску, що мають місце при лінзуванні на легких петлях при астрономічних спостереженнях нашої Галактики та М31 - туманності Андромеди та встановлено можливі обмеження на параметри петель із відсутності детектування. Вперше досліджено та проаналізовано нетеплове (синхротронне, синхротронне само-комптонівське та обернене комптонівське на реліктових фотонах) випромінювання частинок космічної плазми, прискорених на фронті ударної хвилі, що формується при русі надпровідних космічних струн (чи петель як цілого) з помірно-релятивістським Лоренц-фактором у космічній плазмі.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
В дисертаційній роботі досліджено основні астрофізичні прояви космічних струн та суперструн космологічних масштабів. Зокрема, розглянуто гравітаційне лінзування деякими конфігураціями петель, досліджено особливості гравітаційного лінзування на даних обєктах. Обраховано прояв надпровідних струн завдяки нетепловому випромінюванню частинок космічної плазми, прискореної на фронті ударної хвилі навколо петлі струни.
Основними результатами дисертаційної роботи є наступні: 1. Розрахунок основних характеристик петель та їх гравітаційно-лінзових характеристик.
- Вперше чисельно та аналітично досліджено розвязок для ефекту гравітаційного лінзування на сильноеліптичній конфігурації петлі, показано, що при цьому можливе одночасне виникнення як ефекту подвійного зображення, так і його значного підсилення. Отримано вигляд критичної кривої такої петлі.
- Обчислено очікувані частоти спостереження подій зі значним підсиленням блиску, що мають місце при лінзуванні на легких петлях при астрономічних спостереженнях нашої Галактики та М31 - туманності Андромеди та встановлено можливі обмеження на параметри петель із відсутності детектування.
2. Вперше розроблено модель генерації релятивістської ударної хвилі при русі надпровідної космічної струни у міжгалактичній плазмі.
- Вперше досліджено та проаналізовано нетеплове (синхротронне, синхротронне само-комптонівське та обернене комптонівське на реліктових фотонах) випромінювання частинок космічної плазми, прискорених на фронті ударної хвилі, що формується при русі надпровідних космічних струн (чи петель як цілого) з помірно-релятивістським Лоренц-фактором у космічній плазмі. Розраховано основні частоти та потоки випромінювання.
3. Вперше досліджено вплив релятивістських ефектів на випромінювання ультрарелятивістських ударних хвиль, що утворюються внаслідок взаємодії прикаспових областей надпровідних струн з космічною плазмою. Потоки випромінювання мають характер спалахів, вузьконапрямлені та можуть бути зареєстровані із космологічних відстаней. Випромінювання розраховано для двох можливих режимів охолодження плазми.
-ВРОЗРАХОВАНО потоки та основні частоти синхротронного, синхротронного само-комптонівського та оберненого комптонівського випромінювання електронів від навколоприкаспової області надпровідної струни.
- Розглянуто два можливих режими охолодження плазми - швидкий та повільний, в залежності від Лоренц-фактору прикаспової області.
- Оцінено можливості спостереження досліджуваного випромінювання за допомогою сучасних детекторів.
Список литературы
1. Гнатик Б. І. Нетеплове випромінювання надпровідних космічних струн у замагніченому міжгалактичному середовищі / Б. І. Гнатик, Л. В. Задорожна // Вісник Університету. Астрономія. - 2006. - 43. - С. 15-20.
2. Гавриленко П. Г. Нерелятивістський випадок гравітаційного лінзування найпростішими петлями космічних струн / П. Г. Гавриленко, Л. В. Задорожна Український Фізичний Журнал. - 2009. - 54, №3. - C. 322-327.
3. Задорожна Л. В. Електромагнітне випромінювання космічних струн /
Л. В. Задорожна, Б. І. Гнатик // Український Фізичний Журнал. - 2009. - 54, №10. - С. 1044-1052.
4. Задорожна Л. В. Спалахи електромагнітного випромінювання від прикаспових областей надпровідних космічних струн / Л. В. Задорожна, Б. І. Гнатик // Український Фізичний Журнал. - 2009. - 54, №11. - С. 1152-1160.
5. Zadorozhna L. Gravitational lensing by cosmic string loops / L. Zadorozhna, B. Hnatyk // Abstracts of VII International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’ in honour of the centenary of Prof. O. F. Bogorodsky, Kyiv. - 2007. - P. 17-18.
6. Задорожная Л. В. Электромагнитное излучение частиц космической плазмы при движении космической струны в ней с релятивистской скоростью /
Л. В. Задорожная, Б. И. Гнатык // Тезисы Всероссийской конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра", Москва. - 2007. - C. 12.
7. Zadorozhna L. Nonthermal Radiation of Superconducting Cosmic String in Magnetized Intergalactic Medium / L. Zadorozhna, B. Hnatyk // Abstracts of XVI Open Young Scientists Conference on Astronomy and Space Physics, Kyiv. - 2009. - P. 40.
8. Zadorozhna L. Electromagnetic radiation of superconducting cosmic strings L. Zadorozhna, B. Hnatyk // Abstracts of IX International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’, Kyiv. - 2009. - P. 26.