НИЛ Исследования быстропеременных процессов во Вселенной

Руководитель – Мингалиев Марат Габдуллович, докт.физ.-мат.наук, зам. директора САО РАН, (Индекс Хирша H = 11 по базе данных Web of Sciences)

e-mail:  marat@sao.ru,  Тел. +7-87878-44-750

Исследование активных ядер галактик на крупнейших отечественных телескопах - БТА и РАТАН-600. Получение новых наблюдательных данных, их обработка и сравнение с данными других мировых инструментов, включая данные с космических аппаратов.

Основные результаты:

Исследования микроквазаров

Представлены первые наблюдения области в галактической плоскости с размером RAxDEC = 7гр. x 5 гр. с помощью нового интерферометра LOFAR в диапазоне 118-187 МГц в 2013-2014 годах. Полученное изображение этого большого поля вокруг остатка сверхновой (ОСН) W50, в центре которого расположен микроквазар SS433 являетя самой глубокой по потоку и яркостной температуре низкочастотной картой этой области.

Морфология W50 на 150 МГц, также как и плотность потоков различных компонент хорошо соответствуют ранним высокочастотными исследованиям. Свободно-свободное на тепловых электронах поглощение может объяснить кривизну радиоспектра для восточного крыла ОСН, хотя происхождение тепловой поглощающей плазмы остается пока неясным.

Обнаружена переменность SS433 на 150 МГц, хотя этот диапазон соответствует оптически толстой области спектра, где радиоспектр SS433 испытывает сильный завал. Заметный подъем от 0.5 до 1 Ян соответствует длительной вспышечной активности на интервале около шести месяцев, наблюдаемой на 4.8 ГГц в одновременных наблюдениях на телескопе РАТАН-600 в 2013-14 гг. Подобный быстрый рост плотности потока слишком велик, чтобы его можно было объяснить в модели Ван Дер Лаана (1966), хотя модель струйных сегментов Марти и др. (1992) может дать альтернативное объяснение.

В настоящий момент голландский телескоп ЛОФАР (LOFAR) вместе с радиотелескопом РАТАН-600 могут быть ключевыми инструментами для целевого мониторинга на других инструментах, если возникает продолжительный период активности, хотя по крайней мере в объектах подобных SS433, обнаружение индивидуальных вспышек потребует более точной калибровки на телескопе LOFAR.

Исследование внегалактических источников

Основные результаты в этом году получены по классу внегалактических объектов – блазарам. Блазары составляют особенно интересный подкласс активных галактик. Эти объекты показывают переменность блеска на различных длинах волн от радио до гамма и на временных масштабах от часов до десятков лет, обнаруживают высокую и переменную поляризацию излучения, имеют выдающиеся радиоджеты, в которых наблюдаются сверхсветовые движения.Блазары являются представителями АЯГ и характеризуются джетом, направленным под небольшим углом к наблюдателю (Urry&Padovani 1995). Во многих случаях джеты обладают сильной светимостью в широком интервале частот, от радио догамма диапазона. Вследствие близости джета к лучу зрения наблюдателя излучение является релятивистски усиленным на одну и более звездные величины. Большинство излучения от радио до оптического диапазона (а в некоторых случаях и в рентгеновском) является следствием синхротронного излучения в джетеблазара (Bregman 1981, Urry 1982, Impey 1988).Рентгеновское и гамма-излучение, возможно, вызваны обратным Комптоновским рассеянием той же самой популяцией электронов, задействованных в синхротронном излучении (согласно так называемой лептонной модели), или же синхротронным излучением протонов, ускоренных электронами в джете, столкновением этих релятивистских протонов с внутренним полем излучения (согласно адронной модели). Из-за сильных магнитных полей нетепловое излучение в блазарах доминирует во всем диапазоне электромагнитного спектра. В кривых распределения энергии SED (spectralenergydistribution) доминируют два нетепловых компонента, первый обусловлен синхротронным излучением, второй – обратным Комптоновским рассеиванием.

В ходе выполнения проекта в 2015 гг. на радиотелескопе РАТАН-600 получен, обработан и проанализирован наблюдательный материал для 800 блазаров. Наблюдения проведены с использованием двух штатных приемных комплексов – вторичных зеркал №1 и №2. На основе этих данных пополнен интерактивный каталог блазаровBLcat “RATAN-600 multi-frequencydataforthe BL Lacobjects”, который в настоящее время содержит более 450 объектов и позволяет работать с радиоспектрами, кривыми блеска, спектральными индексами, параметрами переменности и данными из других диапазонов (www.sao.ru/blcat/). Сделаны оценки спектральных свойств и переменности плотности потока разных подклассов блазаров (Mingalievetal. 2015b, submitted).

Каталог компактных объектов Планка (Second Planck Catalogue of Compact Sources)

Но основе обработки интегральных карт за весь период космического эксперимента Планк получен второй каталог компактных внегалактических источниковна каждой частоте наблюдений приёмников (30, 44, 70, 100, 143, 217, 353, 545 и 857 Ггц); приводятся значения плотности потока для нескольких методов определения потока, которые для ярких источников достаточно близки.

Для получения потоков источников были использованы 4 метода. Для одновременного нахождения источников и определения потоков использовался алгоритм DETFLUX на основе вейвлет-преобразования с использованием вейвлетов семейства MexicanHat. После первичного детектирования, когда положение объектов уже было известно, использовались три следующих алгоритма – апертурная фотометрия (APERFLUX), фотометрия на основе аппроксимации трёхмерным Гауссовым профилем (GAUFLAX) и алгоритм аппроксимации источника аппаратной функцией (PSFFLUX).

Завершен статистический анализ свойств выборки из 54-х гамма-всплесков с измеренными красными смещениями, чьи оптические кривые блеска имеют максимумы.  Результаты работы кратко резюмированы ниже.
Изучены парные корреляции между параметрами гамма-всплесков в наблюдаемой и собственной системе отчетах, выделены 11 статистически значимых случаев, в которых коэффициент корреляции превышает 50% при уровне значимости не более 1%.

Подтверждена в результате детального статистического анализа возможных эффектов селекции корреляция между максимальной светимостью в стандартной R-полосе и красным смещением, свидетельствующая, по-видимому, о космологической эволюции межзвездной среды в областях рождения гамма-всплесков. Показано, что аналогичная корреляция существует для светимостей и энергий у всплесков в гамма-диапазоне, причем зтот эффект (как и в оптике) характерен для всех источников за исключением 4-х наиболее ярких, которые к  тому же не имеют послесвечений. Этот результат позволил сформулировать гипотезу о влиянии межзвездной среды уже при начальном выбросе вещества центральной машиной у подавляющего числа объектов. Исключением являются наиболее мощные события, не подверженные влиянию межзвездной среды ни на ранних стадиях своего существования, ни на поздних.
Проведен углубленный анализ ранее найденной корреляции между максимальной светимостью и временем достижения максимума оптической кривой блеска.  Показано, что такая связь, в отличие от результатов других исследований,  характерна только для ранних оптических источников.

Выдвинута гипотеза о наличии связи между эффективностью преобразования механической энергии  релятивистской струи в оптическое излучение и ее раствором, обеспечивающей сходство корреляций оптической светимости и гамма-энергии для источников разной локализации в джете.