Важнейшие результаты САО РАН за 2024 год

Здесь представлены краткие формулировки важнейших результатов научных исследований сотрудников САО за последний год, представляемых обсерваторией в ОФН. Имеется доступ к архивам результатов с 1993 года.

Метагалактика

Шести- и двухлетний квазипериоды долговременной переменности блазара AO 0236+164, определенные впервые из многоволновых наблюдений

Представлены многоволновые свойства переменности излучения блазара AO 0235+164 на 27-летнем временном масштабе 1997-2023 гг. Измерения сделаны на телескопах РАТАН-600 (САО РАН) в диапазоне 1-22 ГГц, РТ-32 (ИПА РАН) на 5 и 8 ГГц и РТ-22 (КрАО РАН) на 37 ГГц. В субмиллиметровом диапазоне использованы данные SMA на 230 ГГц, в γ-диапазоне (0.1-100 ГэВ) — Fermi-LAT. Измерения в оптическом диапазоне (полоса R) получены на телескопах САО РАН Цейсс-1000 и AS-500/2. Для анализа кривые блеска разделены на 4 эпохи, каждая связана с одной крупной вспышкой, отдельно выделена эпоха низкого состояния в 2009-2014 гг. Корреляции между радио-, оптическим и γ-диапазонами обнаружены во всех 4-х эпохах активности с временами задержек до 1.7 года (значимость ≥2σ). Обнаружена линейная зависимость между частотой и временем задержки с наклоном около −10 дней/ГГц, что означает начало и развитие вспышки на высоких частотах с последующим распространением к более низким частотам. В период низкой активности в 2009-2014 гг. переменность в оптическом и γ-диапазонах достигает 30 и 50%, что может быть вызвано взаимодействием остатков ударных волн, последовавших за крупными всплесками. Впервые выявленная корреляция между радио-, оптической и γ-кривыми блеска для этого периода может означать, что механизмы, вызывающие переменность излучения в низком состоянии, не отличаются от механизмов активной фазы.

Периодограммы Ломба-Скаргла, рассчитанные с учетом влияния красного шума, обнаружили наличие квазипериодов около 6 лет (до 4σ) на всех длинах волн в период 1997-2023. Для эпохи спокойного состояния впервые обнаружен период порядка 2 лет (≥2-3σ). Квазипериод 6 лет может отражать время между наиболее заметными вспышками на кривых блеска, которые могут иметь стохастическую природу, а обнаруженная квазипериодичность не имеет тесной связи с характеристиками активного ядра и релятивистского джета. Однако мы предполагаем, что периодичность, обнаруженная для низкого состояния, отражает базовые свойства АЯГ в АО 0235+164.

Авторы:
Власюк В.,¹ Сотникова Ю.,^1,2 Вольвач А.,³ Муфахаров Т.,^1,2 Ковалев Ю.А.,^4,5 Спиридонова О.,¹ Хабибуллина М.,¹ Ковалев Ю.Ю.,⁶ Михайлов А.,¹ Столяров В.,¹ Кудрявцев Д.,¹ Мингалиев М.,^1,2,7 Раззак С.,⁸ Семенова Т.,¹ Кудряшова А.,¹ Бурсов Н.,¹ Трушкин С.,¹ Попков А.,^4,9 Эркенов А.,¹ Рахимов И.,⁷ Харинов М.,⁷ Гурвелл М.,¹⁰ Цыбулев П.,¹ Москвитин А.,¹ Фатхуллин Т.,¹ Емельянов Э.,¹ Аршинова А.,¹ Южанина К.,¹ Андреева Т.,⁷ Вольвач Л.,³ Гош А.^8
1САО РАН, ²КФУ, ³КрАО РАН, ⁴АКЦ ФИАН, ⁵ИЯИ РАН, ⁶MPIfR, ⁷ИПА РАН, ⁸ун. Йоханнесбурга, ⁹МФТИ, ¹⁰Гарвард-Смитсоновский центр астроф.

Опубликовано:
Vlasyuk V. V. et al., Multiwavelength variability of the blazar AO 0235+16, MNRAS, 2024, Volume 535, Issue 3, Pages 2775-2799

Обнаружение и изучение пяти гигантских вспышек микроквазара Cyg X-3 в 2024 году

В феврале-августе 2024 года в ходе регулярного многочастотного (1-30 ГГц) мониторинга на радиотелескопе САО РАН РАТАН-600 зарегистрированы пять гигантских (выше 10 Ян) вспышек от уникальной рентгеновской двойной Лебедь X-3, в состав которой входят черная дыра (ЧД) и звезда Вольфа-Райе. В таких редких вспышках Лебедь X-3 становился самым ярким радиоисточником в Млечной пути, если не считать нескольких остатков исторических сверхновых звезд. Обнаружено, что начало каждой из пяти вспышек было однозначно связано с регистрацией значимого гамма-излучения высоких энергий в диапазоне 0.1-300 ГэВ космической обсерваторией Ферми. Все вспышки произошли во время перехода системы из гипер-мягкого рентгеновского состояния в жесткое состояние, когда возникало жесткое рентгеновское излучение (Swift/BAT, 15-50 кэВ), а поток мягкого излучения (MAXI, 4-10 кэВ) резко падал. Мы объясняем такое поведение в рамках физической картины с меняющимся и, как недавно было выяснено в рентгеновских поляризационных измерениям на обсерватории IXPE, со сверхкритическим темпом аккреции вещества на ЧД, состояния горячей короны и аккреционного диска и процессов формирования и коллимации струйных выбросов. Радиовспышки эволюционировали на разной шкале от 10 до 60 дней и обладали схожими свойствами: в первые часы радиопоток рос линейно от времени, причем медленнее на низких частотах, спустя два-три дня происходило экспоненциальное затухание с постепенным смягчением радиоспектра (спектральный индекс менялся от −0.1 до −0.9). Такие специфические свойства однозначно указывали на генерацию синхротронного радиоизлучения релятивистскими электронами в струйных выбросах. В свою очередь эти электроны, рассеивая оптическое излучение звезды в процессе обратного комптоновского рассеяния, приводили к генерации гамма-лучей высоких энергий. В среднем во вспышечном радиоизлучении выделялась огромная энергия около 10³⁹ Дж. Получены спектры начала июньской вспышки с характерным завалом на частотах ниже 3 ГГц, вероятно, обусловленным тепловыми электронами в джетах. Впервые в мире детально удалось исследовать спектральную и временную переменность Cyg X-3 на временах от 9 до 300 минут в новом режиме быстрых перестановок на антенной системе РАТАН-600 Южный сектор с Плоским отражателем на двух частотах 4.7 и 8.2 ГГц.

Авторы:
Трушкин С.А., Шевченко А.В., Бурсов Н.Н., Нижельский Н.А., Цыбулев П.Г. (САО РАН)

Опубликовано:
1. Veledina et al., Cygnus X-3 revealed as a Galactic ultraluminous X-ray source by IXPE, Nature Astronomy, Volume 8, p. 1031-1046
2. Trushkin S., Shevchenko A., Bursov N., Nizhelskij N., Tsybulev P., The flaring activity of microquasars is the key to understanding the processes of accretion and generation of jet emission, Modern astronomy: from the Early Universe to exoplanets and black holes, Proceedings of the VAK-2024 conference, Aug 25–31, 2024 — Moscow, RIOR, 2024, ISBN 978-5-369-02160-6
Подробнее

Архив достижений по тематике «Метагалактика»

Галактика

Природа эмиссионного спектра NGC 7793 P13: свидетельства аккреции из ветра звезды-донора

По результатам расчетов не-ЛТР моделей протяженных атмосфер для ультраяркого рентгеновского пульсара NGC 7793 P13 (системы, состоящей из нейтронной звезды и, предположительно, сверхгиганта B9 Ia) показано, что большинство наблюдаемых особенностей оптического спектра источника естественным образом воспроизводятся в рамках сферически-симметричной модели атмосферы звезды-донора с темпом потери массы в ветре Ṁ ≈ 6 × 10⁻⁶ M_⊙ год⁻¹. Данное значение находится в хорошем согласии с оценкой темпа потери массы в ветре донора P13, рассчитанной El Mellah и соавторами (2019) на основе наблюдаемой рентгеновской светимости системы для случая аккреции из ветра. Таким образом, получены первые надежные свидетельства реализации подобного механизма аккреции в ультраярких рентгеновских источниках с нейтронной звездой. Повышенный относительно стандартных для сверхгиганта B9 Ia значений темп потери массы может быть объяснен высокой скоростью вращения звезды. Реализован и впервые успешно применен в задаче моделирования оптического спектра ультраяркого рентгеновского источника механизм модификации поля излучения в модели протяженной атмосферы, что позволило учесть облучение относительно холодного вещества ветра донора рентгеновским излучением аккреционного диска и как результат, получить наблюдаемую интенсивность эмиссии He II 4686 и улучшить согласие между модельным и наблюдаемым профилем линий нейтрального гелия. Рассмотрена проблема сохранения ветра звезды-донора в условиях облучения мощным рентгеновским источником: показано, что на качественном уровне она может быть решена, если вместо изотропного источника рассматривать источник с умеренной коллимацией рентгеновского излучения.

Авторы:
Винокуров А.С.*, Костенков А. Е., Соловьева Ю.Н., в кооперации Атапин К.Е. (ГАИШ МГУ)

Опубликовано:
Vinokurov A. S., Kostenkov A. E., Atapin K. E., Solovyeva Yu. N. «Nature of the Emission Spectrum of NGC 7793 P13: Modeling the Atmosphere of the Donor Star», Astrophysical Bulletin, Volume 79, Issue 3, pp. 399-413, DOI: 10.1134/S1990341324600558

Архив достижений по тематике «Галактика»

Солнечная система

Обнаружение эффектов депрессии в радиоизлучении короны Солнца

Обнаружено поглощение во многих тонких структурах в корональной плазме с помощью радионаблюдений. Данные получены на РАТАН-600 на новом спектральном комплексе с относительным разрешением по частоте 10⁻⁵ и разрешением по времени 8 мс в диапазоне 1–3 ГГц в спектрах радиоизлучения отдельных активных областей (АО), протуберанцах и волокнах. Подобные структуры в виде «коронального дождя» изучаются в оптике в линиях X-ray и EUV на крупных телескопах с диаметрами 1.6 м и 4.0 м, но впервые обнаружены в спектрах короны на радиоволнах. Получены спектры спокойного Солнца и активных областей NOAA 13507(8). Новые спектральные возможности инструмента по изучению тонкой структуры короны могут быть использованы при решении проблемы нагрева короны Солнца и при измерениях баланса ее температуры.

Авторы:
Богод В.М., Лебедев М.К., Овчинникова Н.Е., Рипак А.М., Стороженко А.А., Курочкин Е.А. (САО РАН)

Опубликовано:
1. Богод В. М., Лебедев М. К., Овчинникова Н. Е. и др. О новой концепции спектральной радиометрии на РАТАН-600 // Изв. Крымской астрофиз. обс. 2023. Т. 119. № 4. С. 17–26.
2. Ovchinnikova N., Bogod V., Lebedev M., Observation at radio frequencies of the hydroxyl (OH) absorption line in filaments and prominences above active regions of the Sun, Solar-Terrestrial Physics, vol. 10, issue 3, pp. 18–24, DOI:10.12737/stp-103202403

Архив достижений по тематике «Солнечная система»

Аппаратурно-методические разработки

Создание фотоприемной системы, оптимизированной для методов фотометрии на основе широкоформатного КМОП-фотоприемника

Разработана и изготовлена широкоформатная высокоскоростная фотоприемная система (ФПУ) на основе КМОП-фотоприемника с обратной засветкой GSENSE6060BSI (GPixel, КНР) с форматом 6К×6К элементов и диагональю 86,8 мм для эксплуатации на телескопах САО РАН и других обсерваторий. Детектор расположен в герметичной газонаполненной головке при атмосферном давлении. Благодаря антиотражающему покрытию фотоприемника ФПУ обеспечивает высокую квантовую эффективность регистрации — более 95% в пике чувствительности на длине волны 580 нм. Система обеспечивает высокую точность поддержания температуры фотоприемника на уровне ±0,1°С, что позволяет стабилизировать усиление видеоканала (нестабильность усиления составляет 0,064%). Система охлаждения камеры построена на термоэлектрических модулях и включает воздушное охлаждение с возможностью использования жидкостного теплообменника. Контроллер ФПУ реализует режим одновременного считывания изображения по двум 12-битным видеоканалам с различным усилением и их последующее объединение в один кадр с расширенным 16-битным динамическим диапазоном (HDR, High Dynamic Range). Оптимизированное совмещение кадров с высоким и низким усилением в HDR-кадр обеспечивает линейность передаточной характеристики «свет-сигнал» без сдвигов усиления и дисперсии на стыке сопряжения видеоканалов. Реализованный режим HDR-кадров (необходим для фотометрии слабых объектов) обеспечивает высокий динамический диапазон и нелинейность видеоканала 0,69% и не имеет аналогов среди фотоприемных систем (других производителей), доступных для приобретения в Российской Федерации. Считанные изображения содержат геометрический шум, вызванный помехами от работы управляющих сигналов мультиплексора и неоднородностью многочисленных каналов считывания. Методы коррекции кадра в реальном времени позволяют минимизировать геометрический шум до значений, сравнимых с ПЗС-фотоприемниками. Для применения ФПУ в методах длинноэкпозиционной фотометрии предусмотрены режимы уменьшения темнового тока, вычитания встроенного нуля и стабилизации усиления видеоканала. Также возможно применение ФПУ в методах быстрой спектроскопии, составе систем адаптивной оптики и быстрых обзорах неба.

Авторы:
Афанасьева И.В., Мурзин В.А., Ардиланов В.И., Иващенко Н.Г., Притыченко М.А. (САО РАН)

Опубликовано:
1. Власюк В.В., Афанасьева И.В., Ардиланов В.И., Мурзин В.А., Иващенко Н.Г., Притыченко М.А., Додонов С.Н., Крупноформатные системы регистрации изображений на базе твердотельных детекторов в оптической астрономии, УФН, 194, 432-445 (2024), doi: 10.3367/UFNr.2023.04.039575
2. Afanasieva I., Murzin V., Ardilanov V., Ivaschenko N., Pritychenko M., Large-format photodetecting system pCam6060 with a GSENSE6060BSI CMOS detector, developed at SAO RAS and optimized for photometric methods, Modern astronomy: from the Early Universe to exoplanets and black holes, Proceedings of the VAK-2024 conference, Aug 25–31, 2024 — Moscow, RIOR, 2024, ISBN 978-5-369-02160-6

Архив достижений по тематике «Аппаратурно-методические разработки»

Астрономическое образование

Архив «Астрономическое образование»