СТРУКТУРА - Лаборатория проблем физики космоса

В лаборатории проводятся теоретические исследования по следующим направлениям:

• Пульсары: строение и эволюция магнитосферы, механизм радиоизлучения
• Происхождение космических лучей сверхвысоких энергий и их распространение
• Статитистическая гидродинамика, проблема турбулентности
• Распространение радиоволн в плазме
• Механизмы генерации и распространения космического излучения
• Роль потоков частиц высоких энергий в механизме атмосферных разрядов
• Формирование и структура струйных выбросов
• Звёздная динамика, эволюция сверхмассивных чёрных дыр, структура галактик
• Крупномасштабная структура темной материи
• Исследование электродинамических процессов в нейтронных звездах и пульсарах
• Неравновесная статистическая физика и бозе-эйнштейновская конденсация света
• Микрогидродинамика и антипузыри

Результаты научной деятельности. 2016г.

1. Проведен последовательный анализ эволюции радиопульсаров при учете изменения угла наклона как в модели ограниченных токовых потерь, так и для МГД модели. Определены статистические свойства интеримпульсных радиопульсаров. Показано, что их распределение не противоречит ни одной их моделей. Однако для модели ограниченных токовых потерь следует предположить, что функция рождения радиопульсаров (при малых периодах) однородна по углу наклона и линейно зависит от периода вращения, а в МГД-модели - что функция рождения радиопульсаров неоднородна по углу наклона и не зависит от периода вращения.
2. Развитая ранее теория распространения радиоволн в магнитосфере пульсара была применена для анализа эффектов, приводящих к аномальным поляризационным профилям отдельных пульсаров. Было показано, что в случае, если отрыв излучения за счет эффекта предельной поляризации происходит достаточно глубоко в магнитосфере нейтронной звезды,  круговая поляризация как обыкновенной (O), так и необыкновенной (X) волны действительно может менять свой знак. Этот  эффект, как и генерация излучения с различных высот может объяснить наблюдаемое у некоторых пульсаров отклонение от последовательности  O-X-O в трехгорбых профилях, предсказываемые в модели полого конуса. Кроме того, объясняется наличие горба в кривой хода позиционного угла недалеко от центра некоторых пульсаров с двугорбыми профилями. Также показано, что теория позволяет объяснить наблюдаемые профили интеримпульсных пульсаров, а также особенности разброса значений позиционного угла в индивидуальных импульсах. Еще одной важной особенностью радиоизучения пульсаров является смещение  кривой хода позиционного угла от центра среднего профиля, который в некоторых случаях демонстрирует слабую зависимость от частоты наблюдения. Мы показали, что эффекты распространения действительно не обязательно изменяют  положение этой кривой при изменении частоты.
3. Показано, что плотность заряда в нейтронной звезде не равна обычной плотности Гольдрайха-Джулиана и может значительно ее превышать. Это говорит о возможной связи между изменением топологии внутреннего магнитного поля и наблюдаемой активностью нейтронных звезд .
4. Рассчитана частота событий приливного разрушения звёзд сверхмассивными чёрными дырами в галактиках, прошедших через стадию слияния и образования двойной чёрной дыры.
5. Исследована эволюция магнитного поля аккрецирующих нейтронных звезд. Затухание магнитного поля связано с проникновением и усилением полоидальной компоненты магнитного поля, создаваемого электрическим током, сопровождающим аккрецию вещества на звезду.
6. Показано, что происхождение как Галактических, так и внегалактических космических лучей, имеет одну и тоже природу. Ускорение заряженных частиц до сверхвысоких энергий происходит в релятивистских джетах, испускаемых активными галактическими ядрами.
7. Исследован процесс инжекции частиц из фоновой плазмы при стохастических механизмах ускорения типа Фермиевского. Показано, что число ускоренных частиц зависит от температуры фоновой плазмы. Результаты исследований применены для объяснения относительно однородного распределения космических лучей в Галактическом диске, где температура фоновой плазмы увеличивается по мере удаления от Галактического центра. Рассмотренный эффект может частично компенсировать падение плотности источников (сверхновых) на периферии Галактического диска, что, возможно, приводит к указанному выше квазиоднородному распределению космических лучей.
8. Предложена модель, объясняющая рентгеновское послесвечение в источнике SWIFT J1644+57. В направлении этого источника наблюдалась мощная вспышка рентгена, которую связывают с приливным разрушением звезды черной дырой. Интенсивность вспышки упала до нуля через 500 дней после ее начала. Однако затем появилось практически стационарное рентгеновское излучение, которое наблюдалось в течение почти четырех лет. Мы предположили, что это послесвечение связано с Томсоновским рассеянием (Комптоновским эхо) первичных фотонов на электронах фонового газа. Если наша модель подтвердится, то это будет первой регистрацией Комптоновского эха на космологических расстояниях.
9. Рассмотрена природа гамма излучения от двух объектов в центре Галактики. Это излучение возможно связано со взаимодействием космических лучей с облаками молекулярного газа (р-р столкновения) Однако вблизи этих облаков не наблюдаются источники космических лучей. По этой причине эти объекты получили название «темных ускорителей». Мы рассмотрели возможности отождествления этого гамма излучения с космическими лучами.
10. Исследованы статистические свойства бесконечных произведений случайных изотропно распределенных матриц. Найден формализм, позволяющий получать простые выражения для Ляпуновского спектра и обобщенных Ляпуновских показателей произвольных изотропных континуальных произведений с конечным корреляционным временем и дискретных произведений. Применимость данного метода к негауссовым распределениям делает его полезным для широкого спектра задач.
11. На установке “Гроза”, расположенной на Тянь-Шанской высокогорной научной станции ФИАН, проведены измерения проникающих излучений различной природы в периоды грозовой активности. На различных детекторах установки измерялись потоки электронов и нейтронов, радио и гамма- излучения, а также электрическое поле и его вариации. Детально измерена временная структура всех видов излучений в режиме мониторинга с временным интервалом записи 10 секунд, а также в триггерной моде с временным разрешением 160 микросекунд. Определены энергетические спектры электронов и гамма-квантов на различных стадиях развития грозового разряда. Показана значительная разница в величинах относительных потоков излучений в зависимости от временного разрешения регистрирующей аппаратуры (совместно с ОЯФА и ТШВНС).