Еволюційні моделі та тонка структура вихорів та струменів космічних радіоджерел - Автореферат

На черзі прямі спостереження і вивчення таких найважливіших компонентів АЯГ як акреційні диски, “затіняючі” тори, а також тонка структура вузлів і гарячих плям космічних струменів (джетів), які спостерігаються як в АЯГ так і в активних системах зоряних масштабів (мікроквазари, тісні подвійні системи, молоді зоряні обєкти). Спостереження в радіодіапазоні за допомогою інтерферометрів з наддовгою базою (VLBI), особливо, у сукупності зі спостереженнями в рентгенівській області спектру з використанням космічного рентгенівського телескопа "Чандра", дозволяють детально досліджувати джети і протяжні структури радіогалактик і квазарів. З 1999 р. робота виконувалася в межах держбюджетних НДР Астрономічної обсерваторії № держ. реєстрації 0199U004415 “Проблеми релятивістської астрофізики та космології” (1999-2002 рр.), з 2003 року держбюджетних НДР НДІ астрономії 0199U004415 (2003 р.), 0104U000669 “Дослідження надмасивних компактних обєктів, космологічних моделей та гравітаційних хвиль” (2004 р.) та 0104U000664 “Дослідження гравітаційно лінзованих квазарів” (2005 - 2006 р.). Одержати в межах дифузійної моделі теоретичний розподіл інтенсивності радіовипромінювання для вузлів джетів радіогалактик, квазарів і мікроквазарів і порівняти їх з даними спостережень, а також проаналізувати основні особливості розглянутої моделі з джерелом інжекції, що рухається. Одержати розподіл інтенсивності випромінювання для вузлів джетів у радіо-і рентгенівському діапазонах з урахуванням неоднорідності магнітного поля і руху джерела інжекції.У дисертації вузол або гаряча пляма розглядалися як локалізоване рухоме джерело ультрарелятивістських електронів, які потім поширюються в хмару або джет, втрачаючи свою енергію за рахунок синхро-комптонівських втрат. 1 показано розподіл електронів по вузлу при фіксованій енергії (з параметрами, що відповідають вузлу А джета М 87). У випадку "сильного" магнітного поля (), відповідно до виразу для часу життя електрона, геометричні міркування дозволяють визначити добуток . З іншого боку, енергія і напруженість магнітного поля повязані через частоту максимуму синхротронного випромінювання (), звідки визначається (СГС). У дисертації було розглянуто деякі варіанти залежності напруженості магнітного поля від координат: спадаюче експоненційно до периферії; зростаюче до периферії за степеневим законом; зростаюче до периферії, осесиметричне (щодо напрямку руху вузла).Спостереження показують, що структурними елементами ряду найважливіших астрофізичних обєктів є струмені (джети) і тори. Так, затіняючі тори присутні в активних ядрах галактик, торами моделюють товсті акреційні диски в подвійних зоряних системах, очевидно, вони присутні в молодих зоряних обєктах і, швидше за все, повязані з виникненням джетів. Прояви джетів також досить різноманітні: вони мають масштаби до мегапарсека у радіогалактиках та квазарах і, навпаки, парсекові струмені мають місце в зоряних обєктах різних видів - від мікроквазарів до молодих зоряних обєктів (парсекові джети спостерігаються і в АЯГ поблизу від центрального обєкта). Теоретичне дослідження компактних структур джетів радіоджерел дозволяє одержати фізичні параметри в околі вузлів і гарячих плям, використовуючи спостережні дані в радіо-і рентгенівському діапазонах. У межах дифузійної моделі, використовуючи розвязок кінетичного рівняння з джерелом електронів, що рухається, з урахуванням просторової дифузії і сумарних синхро-комптонівських втрат, теоретично знайдена функція розподілу релятивістських електронів по енергії, що залежить від координат, в околі джерела інжекції.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Спостереження показують, що структурними елементами ряду найважливіших астрофізичних обєктів є струмені (джети) і тори. Так, затіняючі тори присутні в активних ядрах галактик, торами моделюють товсті акреційні диски в подвійних зоряних системах, очевидно, вони присутні в молодих зоряних обєктах і, швидше за все, повязані з виникненням джетів. При цьому рух, повязаний з циркуляцією по малому радіусу, може перетворювати тори у вихори. Прояви джетів також досить різноманітні: вони мають масштаби до мегапарсека у радіогалактиках та квазарах і, навпаки, парсекові струмені мають місце в зоряних обєктах різних видів - від мікроквазарів до молодих зоряних обєктів (парсекові джети спостерігаються і в АЯГ поблизу від центрального обєкта). Теоретичне дослідження компактних структур джетів радіоджерел дозволяє одержати фізичні параметри в околі вузлів і гарячих плям, використовуючи спостережні дані в радіо- і рентгенівському діапазонах.

Основні результати дисертаційної роботи можна сформулювати таким чином: 1. У межах дифузійної моделі, використовуючи розвязок кінетичного рівняння з джерелом електронів, що рухається, з урахуванням просторової дифузії і сумарних синхро-комптонівських втрат, теоретично знайдена функція розподілу релятивістських електронів по енергії, що залежить від координат, в околі джерела інжекції. Побудовано теоретичні карти розподілу інтенсивності синхротронного випромінювання для вузлів джетів радіогалактик М 87 і NGC 4261, а також для компоненти джета мікроквазара 1Е 1740-2942 в радіодіапазоні.

2. Показано, що неоднорідне магнітне поле істотно впливає на розподіл інтенсивності синхротронного радіовипромінювання вузла і призводить до суттєвих відмінностей його зображення у радіо- і рентгенівському діапазонах, приймаючи до уваги, що останнє формується завдяки зворотному комптонівському розсіюванню тих самих електронів на однорідному реліктовому фоні. Це призводить до появи структур, подібних тим, що спостерігаються у джеті квазара PKS 1136-135. У випадку квазара 3С 273 розподіл рентгенівського випромінювання по вузлах джета, що відрізняється від розподілу радіовипромінювання, може бути наслідком зворотного комптонівського розсіювання на неоднорідному випромінюванні центрального джерела.

3. Запропоновано спосіб визначення максимальної енергії частинок, прискорених в вузлах джетів позагалактичних джерел, за аналізом зменшення інтенсивності і розміру області, що випромінює, в міліметровому (субміліметровому) діапазоні.

4. Показано, що еволюція самогравітуючого тороїдального вихору істотно відрізняється для випадків електронного і нейтронного вироджених релятивістських газів. В останньому випадку виникає область стійкості між мінімальною масою, обумовленою циркуляцією і межею Ландау-Чандрасекара, яка теж залежить від циркуляції.

5. Запропоновано динамічну модель затіняючих торів активних ядер галактик, згідно якій дипольний тороїдальний вихор навколо центрального компактного обєкта (чорної діри) підкручується випромінюванням і є джерелом маси, що надходить в акреційний диск. Показано, що при цьому виникає “акреційно-вітрова” нестійкість, яка може пояснити кореляцію, що спостерігається між оптичними спалахами і появою нових компонент джетів в квазарах.

1. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. Определение параметров космических струй по их тонкой структуре в радио- и рентгеновском диапазонах // Космічна наука і технологія. - 2003. - Т. 9, № 5/6. - С.153-157.

2. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. О возможности определения скорости джетов радиогалактик и квазаров по исследованиям тонкой структуры их узлов при высоком угловом разрешении // Космічна наука і технологія. - 2003. - Т. 9, Додаток до № 2. -С. 304-311.

3. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. Изображение внегалактических источников в радио- и рентгеновском диапазонах // Радиофизика и радиоастрономия. -2004. -Т.9, №1. - С.29-36.

4. Банникова Е.Ю., Блиох К.Ю., Конторович В.М. Об эволюции самогравитирующего тороидального вихря // Вісник Астрономічної Школи. -2002. -Т.3, №2. - С.100-112.

5. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Jet knots fine structure of cosmic radio sources in synchrotron and Compton mechanisms of radiation // Baltic Astronomy. - 2005. -Vol.14, №3. - P.354-357.

Результати дисертації додатково висвітлені в таких працях: 6. Банникова Е.Ю. Определение максимальной энергии ускоренных частиц в узлах джетов внегалактических источников // Вісник Харківського національного університету им. В.Н. Каразіна. Ядра, частинки, поля. - 2005. - №627. - C.57-62.

7. Bannikova, E. Yu., Kontorovich, V. M. Radio and X-ray images of radio galaxy and quasar jets generated by moving source of relativistic electron injection // Proceedings of International Conference "X-Ray and Radio Connections". -New Mexico: Published NRAO. - 2005. - P.1-5.

8. Банникова Е.Ю., Блиох К.Ю., Конторович В.М. Эволюция и коллапс самогравитирующего тороидального вихря // Нелинейные волны" 2004, Нижний Новгород: Изд-во ИПФ РАН, 2004. - С.243-256.

9. Банникова Е.Ю., Блиох К.Ю., Конторович В.М. Динамика самогравитирующего тороидального вихря // Сборник трудов международной конференции "Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность".-Москва: Изд-во УРСС, 2004. - С.249-254.

10. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. О возможности определения скорости джетов радиогалактик и квазаров по исследованиям тонкой структуры их узлов при высоком угловом разрешении // Сборник тезисов 2-ой конференции по перспективным космическим исследованиям. -Кацивели (Украина). -2002. -С.88.

11. Bannikova E.Yu., Bliokh K.Yu., Kontorovich V.M. Jeans mass and Chandrasekhar limit for toroidal vortex // Abstr. of Int. Conf. "JENAM - 2003". -Budapest (Hungary). - 2003. - P.31.

12. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Jet knots fine structure of cosmic radio sources in synchrotron and Compton mechanisms of radiation in the diffusion model // Abstr. of Int. Conf. "JENAM - 2003". -Budapest (Hungary). - 2003. - P.12.

13. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. Определение параметров космических струй по их тонкой структуре в радио- и рентгеновском диапазонах // Сборник тезисов 3-ей конференции по перспективным космическим исследованиям. -2003.-С.156.

14. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Jeans mass for toroidal vortex of degenerated gas // Abstr. of Int. Conf. “GRAV-2003”. -Kharkov (Ukraine). - 2003. - P.70.

15. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Distribution of spectral indexes in neighborhood of cosmic jet knots and hot spots // Abstr. of Int. Conf. “GRAV-2003”. -Kharkov (Ukraine). - 2003. - P.76.

16. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Radio and X-ray images of radio galaxy and quasar jets generated by moving source of relativistic electron injection // Abstr. of Int. Conf. "In: X-Ray and Radio Connections". -Santa Fe (New Mexico). -2004.-P.61.

17. Банникова Е.Ю. Особенности изображений узлов космических струй внегалактических источников в миллиметровом диапазоне // Сборник трудов 4-ой конференции по перспективным космическим исследованиям. - Понизовка (Украина). - 2004. - С.129.

18. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. Влияние центральной массы на эволюцию самогравитирующего тороидального вихря // Abstr. of Int. Conf. "Astronomy and Space Physics at Kyiv University". - Kiev (Ukraine). - 2005. - P.85-86.

19. Банникова Е.Ю., Конторович В.М. Дипольно-тороидальная структура активных ядер галактик // Сборник трудов конференции по перспективным космическим исследованиям. - Евпатория (Украина). - 2005. - С.36.

20. Bannikova E.Yu., Kontorovich V.M. Central mass influence on evolution of self-gravitating toroidal vortex // Proceedings of Int. Symp. "Topical Problems of Nonlinear Wave Physics".- Nizhny Novgorod (Russian). - 2005. - P.88-89.

Размещено на .ru