Аналіз особливостей руху сильних довільно релятивістських ударних хвиль в неоднорідному середовищі. Опис та специфіка гідродинамічно колімованих потоків плазми, викликаних загальмованими релятивістськими струменями під час спалахів Гіпернових зір.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Робота виконана в НДЛ “Астрономічна обсерваторія” кафедри астрономії та фізики космосу фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Гнатик Богдан Іванович, НДЛ “Астрономічна обсерваторія” кафедри астрономії та фізики космосу фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, завідувач НДЛ.Спостережувальні дані, отримані космічними місіями гамма-обсерваторії імені Комптона, Beppo-SAX, Swift тощо, найбільш природньо пояснюються колапсарною моделлю, в якій гамма-спалах супроводжується надзвичайно потужною (ерг) Надновою - Гіперновою [20, 21]. В роботі [27] було показано, що вихід релятивістської ударної хвилі на поверхню білого карлика при спалаху Наднової SNIA приводить до генерації гамма-спалаху іншої (адронної) природи, внаслідок непружних р-р зіткнень та наступного розпаду нейтральних піонів на гамма-кванти. В дисертаційній роботі ми досліджуємо прояв цього механізму гамма-випромінювання у випадку Гіпернової і показуємо, що ефективність його суттєво зростає внаслідок більшої енергетики та вищих Лоренц-факторів потоків релятивістської плазми в Гіпернових. Оскільки передбачений гамма-спалах ізотропний, то детальна розробка цієї моделі має принципове значення для детектування основної маси Гіпернових. Дослідження було проведене в НДЛ “Астрономічна обсерваторія” кафедри астрономії та фізики космосу фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках бюджетних тем “Підтримка міжнародної небесної системи відліку, вивчення її особливостей, звязку з носіями в оптичному діапазоні” 2000-2005 рр. (номер держреєстрації 0101U000965) та “Спостереження та моделювання космічних джерел нетеплового випромінювання і комплексу малих тіл Сонячної системи, вдосконалення міжнародної небесної системи відліку” 2006-2010 рр. (номер держреєстрації 0106U006357).2.2.2) руху, який використовувався нами для дослідження руху ударної хвилі. Дослідження проводилось на прикладі експоненційної атмосфери, причому було враховано, що в реалістичних моделях густина середовища не може спадати до нуля і на деякій відстані виходить на ділянку постійної густини (випадок ненульової асимптотики). Для нерелятивістської ударної хвилі профіль фронту буде суттєво залежати від поведінки густини на далеких відстанях (рис. 1) в момент часу t~30.7 (час вимірюється в одиницях , де - автомодельна постійна, - густина в точці виділення енергії, H - масштаб висот, E - енергія вибуху) відбувається так званий прорив атмосфери, коли за скінчений проміжок часу ударна хвиля іде на нескінченність, в той час як у випадку ненульової асимптотики прориву не буде, і ударна хвиля досягаючи плато сповільнює свій рух. Показано, що в ультрарелятивістському ж випадку профіль фронту суттєво спотворюватись не буде, але колімація по Лоренц-фактору може бути суттєва і параметри всередині ударної хвилі будуть різко анізотропні.4.3.2 показано, що при виході релятивістської ударної хвилі на поверхню Гіпернової зорі отримаємо спалах жорсткого теплового випромінювання з характерною енергією фотонів 10-100 КЕВ. Показано, що максимальні відстані, з яких цей спалах може бути зафіксований приладом з чутливістю, подібною до чутливості детектора BATSE з космічної обсерваторії імені А. Комптона, сягають см, тому такий спалах може бути присутнім в значній кількості спостережуваних гамма-спалахів. Параметри цього спалаху та оцінку відстаней, з яких цей спалах може бути зафіксовано космічними місіями, приведені в табл. 4.4.2 показано, що в результаті виходу ударної хвилі на поверхню зорі ми будемо мати пучок гідродинамічно прискорених релятивістських частинок зі степеневим енергетичним спектром з показником степеня від 3.5 до 4.8.Досліджено порівняльні характеристики поведінки релятивістської та нерелятивістської ударної хвилі в неоднорідному середовищі. Показано, що особливостями нерелятивістської течії є анізотропія форми фронту і параметрів всередині ударної хвилі. Розраховано, що в ультрарелятивістському випадку профіль фронту суттєво спотворюватись не буде, але колімація по Лоренц-фактору може бути суттєва і параметри всередині ударної хвилі будуть різко анізотропні. Отримано, що для типових енергій спалаху Гіпернової при виході гідродинамічно колімованого струменя на поверхню Гіпернової зорі максимальні Лоренц-фактори можуть досягати 200-300. Однак повна енергія релятивістського потоку з Лоренц-фактором більше 100 незначна, тому спостережувальні прояви не відповідатимуть параметрам класичних космологічних гамма-спалахів, а зведуться до відносно слабкого спалаху жорсткого випромінювання, повязаного з виходом ударної хвилі на поверхню та спалаху ГЕВ-ного випромінювання адронної природи.