Фізика спостережуваних особливостей радіовипромінювання пульсарів - Автореферат

Харківський національний університет імені В.Н. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукПульсари ототожнюють із замагніченими нейтронними зірками - компактними залишками вибухів масивних зірок на пізній стадії еволюції. Дисертаційна робота виконана в Радіоастрономічному інституті НАН України в рамках НДР "Дослідження космічних радіоджерел на декаметрових хвилях" (номер держ. реєстрації 0103U007916), НДР "Діагностика плазми пульсарів за спостереженнями їх радіоімпульсів на найбільших радіотелескопах у світі" (номер держ. реєстрації 0105U000047) при підтримці гранта Президента України для молодих вчених, де дисертант був керівником проекту, а також при частковій підтримці INTAS в рамках проектів “The study of pulsars (neutron stars) and their applications to investigations of general relativity” (грант № 94-3097) і “Using world largest decameter radio telescopes as probe and basis for developing the LOFAR concept” (грант № 03-5727). Мета роботи полягає у побудові загальної теорії поширення радіовипромінювання пульсарів у силовій трубці, поясненні характерних особливостей спостережуваних радіоімпульсів пульсарів, передбаченні особливостей, ще не виявлених у спостереженнях, уточненні фізичних умов у потоці вторинної плазми пульсара, а також одержанні свідоцтв у підтримку одного з типів механізмів радіовипромінювання пульсарів, що розглядаються в літературі. досліджено еволюцію функції розподілу частинок, що беруть участь у резонансному поглинанні радіопроменя пульсара, знайдено коефіцієнт поглинання і характеристики спонтанного синхротронного випромінювання цих частинок; Перенос поляризації розглянуто методами геометричної оптики слабконеоднорідних середовищ, для розвязання системи рівнянь переносу поляризації застосовано методи теорії збуджень; для дослідження еволюції функції розподілу частинок, що беруть участь у резонансному поглинанні, використано методи теорії диференціальних рівнянь в частинних похідних, зокрема метод Фурє (метод розділення змінних) та метод характеристик; при виводі перерізу розсіяння обертовими частинками застосовано методи фурє-перетворення та розкладення за функціями Бесселя; інтегро-диференціальне рівняння, що описує індуковане розсіяння, зводилось до системи звичайних диференціальних рівнянь і розвязувалось стандартними методами; аналіз розподілу інтенсивностей імпульсів, підсилених внаслідок індукованого розсіяння, проводився методами математичної статистики; при дослідженні еволюції функції розподілу частинок внаслідок резонансного зворотного комптонівського розсіяння теплового випромінювання нейтронної зірки та при аналізі перерозподілу інтенсивності радіовипромінювання внаслідок рефракції використано метод характеристик; у роботі також широко застосовано методи чисельного розвязання нелінійних систем звичайних диференціальних рівнянь.Більш того, хоча радіовипромінювання було і залишається основним джерелом інформації про пульсари, його частка у загальному енергетичному балансі нейтронної зірки нехтовно мала. На шляху вивчення ефектів поширення в пульсарній плазмі можна сподіватись вперше пояснити комплекс спостережуваних властивостей радіоімпульсів, надати існуючим емпіричним моделям фізичну основу, що є необхідною для постановки подальших спостережних задач, одержати обмеження на механізм радіовипромінювання пульсарів і вперше, виходячи безпосередньо зі спостережуваних даних, уточнити характеристики вторинної плазми. В дисертаційній роботі вивчено ефекти поширення нормальних хвиль у слабконеоднорідній пульсарній плазмі і на цій основі запропоновано пояснення основних спостережуваних особливостей поляризації радіоімпульсів пульсарів, а також розроблено методику діагностики пульсарної плазми за спостережуваними поляризаційними профілями імпульсів. Виходячи з рівнянь Максвелла та лінеаризованого рівняння руху частинок в електромагнітному полі нормальних хвиль виведено систему рівнянь, що описує перенос поляризації хвиль в силовій трубці пульсара у загальному випадку, з урахуванням відмінності функцій розподілу електронів і позитронів, скінченності напруженості зовнішнього магнітного поля і ефекту циклотронного резонансу. Як правило, інтенсивності радіовипромінювання пульсарів випадково змінюються від імпульсу до імпульсу не більше, ніж у декілька разів, одначе у деяких пульсарів є надлишок сильних імпульсів.В дисертаційній роботі розвито новий науковий напрямок - дослідження ефектів поширення радіовипромінювання в ультрарелятивістській замагніченій електрон-позитронній плазмі пульсара - і на цій основі пояснено основні особливості спостережуваних радіоімпульсів пульсарів.

1. Основний зміст роботи