http://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2011/1286/1286.pdfНаблюдения собственного излучения гамма-всплесков на робот-телескопах МАСТЕР Горбовской Евгений Сергеевич
Аспирант Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия
E–mail: gorbovskoy@sai.msu.ru
Создание роботизированных обсерваторий – одно из самых актуальных и быстро развивающихся направлений современной астрономии. Автоматизированные астрономические комплексы, обладающие широким полем зрения и способностью быстро наводиться в любую точку неба, незаменимы при поиске транзиентных феноменов на небе (гамма-всплесков, вспышек сверхновых и новых звезд и т.п.), когда невозможно заранее предугадать в какой момент и куда следует наводить телескоп.Единственная в России и одна из крупнейших в мире сеть робот телескопов МАСТЕР представляет собой распределенную сеть обсерваторий, расположенных в 5-то точках России от Благовещенска до Кисловодска (Благовещенск, п. Тунка (Бурятия), Кауровка (Свердловская обл), Москва и Кисловодск) и постоянно расширяется[1][2]. Так уже в ближайшем 2011 году в рамках проекта МАСТЕР будет построена новая обсерватория на Канарских островах (Испания),а на университетском спутнике «Михаило Ломоносов» в ноябре 2011г 2 широкопольные камеры запущены в космос.
Программное обеспечение каждого автоматизированного астрономического комплекса имеет свою специфику, определяемую решаемой задачей, т.е. не может быть универсальным. Тем более универсальные методы не работают в сверхшироких полях (используемых нами), где многие методы классической астрономии разбиваются о кривизну поля, количество обрабатываемой информации и пр.
В состав системы МАСТЕР входят 2 класса инструментов: широкопольные телескопы МАСТЕР (45-см. инструменты, с глубокой проницающей способностью и потоком данных ~ 20 Gb/ночь) и сверхширокопольных камер (~1 Tb/ночь). Принципы обработки изображений с данных инструментов в целом схожи, однако если исходная информация с первых может (и должна быть (по астрономическим причинам)) сохранена, со сверхширокопольных камер должна обрабатываться в режиме реального времени и не сохраняется. Стоит заметить что разработанные алгоритмы будут применяться для анализа данных с ШОК (широкопольная оптическая камера) в проекте университетского спутника «Михаило Ломоносов».
Результатами работы системы уже стали многократные ( опубликовано более 130 GNC-циркуляров (см. список не реферируемых публикаций)) наблюдения гамма-всплесков, в том числе и первые в мире. С помощью камер сверхширокого поля с 2008г. были произведены синхронные наблюдения шести гамма-всплесков и получены важные верхние пределы. Недавно, с помощью новых телескопов в Кисловодске, удалось впервые в мире оценить оптическую поляризацию собственного излучения GRB091127 в первую минуту после всплеска; и в связи с на порядок возросшим, по сравнению с предыдущими годами, потенциалом системы, вскоре, критическая для многих теорий задача о поляризации собственного излучения гамма-всплесков будет решена. Так только за сентябрь 2010г. сетью МАСТЕР было произведено 4 наблюдения собственного излучения гамма-всплесков (почти четверть из всех имеющихся к настоящему времени наблюдений в миру). Важно, что для двух всплесков GRB100901A и GRB100906A было зарегистрировано оптическое излучение, показывающее существенное различие между ними. Особо важно, что для GRB100906A телескопом МАСТЕР в Тунке, впервые в мире, измерена поляризация собственного излучения!!! Физическая природа новых данных сейчас обсуждается и является предметом для новых исследований.
Также впервые в России системой МАСТЕР, при помощи авторских программ, были открыты сверхновые звезды (SN2005bv, 2005ee, ... , 2010iz и многие другие). Сейчас сверхновые звезды открываются ежемесячно. Более детально эти открытия и др. открытия описаны в статьях [1],[2] приложенных к данной работе. Как хорошо известно сверхновые звезды типа Ia являются ―стандартными свечами‖, что активно используется в современной космологии для измерения расстояний во Вселенной, а так же исследования особенностей ее расширения.. На всех обсерваториях в рамках постоянного обзора звездного неба, начат мониторинг сверхновых звезд типа Ia. К настоящему моменту (окт. 2010г. ) проведена многоцветная фотометрия ~80 сверхновых звезд типа Ia, которые используются для детектирования космической энергии вакуума (темной энергии).
Группой МАСТЕР было обнаружено уникальное явление - оптическая вспышка (повышение оптической светимости гамма-всплеска после начала монотонного его падения) у GRB060926 [6]. Замечательно, что благодаря синхронным наблюдениям рентгеновского телескопа Свифт и наблюдениям в белом свете системы МАСТЕР впервые в мире получен спектр излучения в диапазоне от 1 эВ до 1 кэВ. Спектр оказался единым степенным, характерным для синхротронного механизма. Нами была предложена новая теоретическая модель гамма-всплесков, в рамках которой получили естественное объяснения явления оптических и рентгеновских вспышек и прекурсоров, регистрируемые ранее у других всплесков. (Недавно зарегистрированные GRB100901A и GRB100906A, находятся в стадии обработки)
До сих пор, все существующие модели гамма-всплесков, самых мощных и загадочных явлений во вселенной, не рассматривали временное поведение ―центральной машины‖ (т.е. объекта, коллапс которого и приводит к выделению гигантских энергий) и ее действие сводилось к минимуму – точечному, мгновенному взрыву. Однако космические и наземные наблюдения последних лет (в том числе и авторские) явно указывали на обратное. ―Центральная машина‖ работает долго. Настоящая работ а – одна из первых попыток (и, надо сказать, очень удачная) детально, на основе простых физических принципов, без привлечения дополнительных гипотез, рассмотреть процесс коллапса ядра звезды в черную дыру и описать временное поведение ―центральной машины‖. Входными параметрами теории являются - масса, момент вращения и магнитное поле коллапсара. Модель включает приближенное описание следующих эффектов: центробежную силу, релятивистские эффекты метрики Керра, давления ядерной материи, диссипацию вращательного момента из-за присутствия магнитных полей, уменьшение дипольного магнитного момента вследствие эффектов сжатия и эффектов ОТО (черная дыра не имеет волос), нейтринное охлаждение, замедление времени и эффекты гравитационного красного смещения. Модель позволяет описать временное поведение «центральной машины» и демонстрирует качественное разнообразие типов такого поведения в природе.
Развитая теория применяется к объяснению наблюдаемых особенностей гамма-всплесков всех типов. В частности, модель позволяет унифицировать явление прекурсоров, рентгеновских и оптических вспышек и появление плато на временах в несколько тысяч секунд. Кроме того, интерпретация феномена длинного рентгеновского плато, позволяет говорить о том, что космические рентгеновские телескопы на протяжении около тысячи секунд наблюдали излучение объекта с характерным размером меньше гравитационного радиуса. При этом время из-за эффектов ОТО замедляется в 13(!) раз[4]. Заметим, что это не противоречит теории относительности, так как для быстро вращающихся объектов горизонт событий деформируется и в пределе уменьшается в 2 раза. Таким образом, показано, что наблюдения гамма-всплесков могут послужить ключом для исследования черных дыр.
Наша модель так же предсказывает ряд сопутствующих явлений гамма-всплесков, которые могут наблюдаться и которые уже наблюдаются [5][6]. Например, множественность прекурсоров, с объяснением которых в более ранних моделях возникали сложности.
Данная работы выполнена в рамках ПНР 3.12 и поддержана фондом «Династия»
Литература
1. Gorbovskoy E, Ivanov K, Lipunov V, et al ―Transient detections and other real-time data processing from wide-field chambers MASTER-VWF‖, Advances in Astronomy, vol. 2010, Article ID 917584, 17 pages, 2010. doi:10.1155/2010/917584
2. В.М.Липунов, В.Г.Корнилов, Е.С.Горбовской, и др. ―Оптические наблюдения гамма-всплесков, открытие сверхновых звезд 2005bv, 2005ее, 2006ak и поиск транзиентов на телескопе-роботе МАСТЕР" Астрономический журнал, 2007, т.84, N12
3. Lipunov, V.; Gorbovskoy, E. «An Extra Long X-Ray Plateau in a Gamma-Ray Burst and the Spinar Paradigm» Astrophisical Journal Letters 2007, ApJ...665L..97L
4. В.М.Липунов, В.Г.Корнилов, Е.С.Горбовской, и др.― Открытие оптической вспышки гамма-всплеска GRB060926 телескопом-роботом МАСТЕР: возможное образование предельно-вращающейся черной дыры.‖ Письма в ―Астрономический журнал‖, 2008, 34(3), 167
5. Lipunov, V. M.; Gorbovskoy, E. S. ―Spinar paradigm and the central engine of gamma-ray bursts‖ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2008, V.383(4), 1397.
