Предлагаемый проект направлен на поиск и изучение жестких галактических рентгеновских транзиентов, длинных гамма-всплесков с разнесенными эпизодами эмиссии, сверхдлинных гамма-всплесков, кандидатов в события приливного разрушения в окрестностях черных дыр, вспышек в солнечном рентгеновском и гамма-излучении и «залимбовых» солнечных вспышек в данных отечественных экспериментов «ГЕЛИКОН» (2001-2005) и «КОНУС-РФ» (2009) и продолжающегося с 1994 г совместного российско-американского космического эксперимента «Конус-ВИНД».
В ходе проекта будет выполнен поиск, классификация и анализ ранее не выявленных жестких рентгеновских и мягких гамма-транзиентов в уникальном по объему и длительности непрерывных наблюдений массиве данных в диапазоне 20 кэВ - 15 МэВ. На их основе планируется создать каталог транзиентных событий, зарегистрированных с 1994 г. по настоящее время в экспериментах Конус и Геликон, который может быть использован, в частности, для поиска совпадающих во времени событий неэлектромагнитной природы (регистрация нейтрино высоких энергий, гравитационных волн).
В результате интерпретации и обобщения полученной в ходе работы новой информации и имеющихся к настоящему времени наблюдательных данных предполагается существенно расширить объем знаний о широком классе физических и астрофизических явлений. Обнаружение и анализ относительно слабых гамма-всплесков, наблюдавшихся в фоновом режиме эксперимента Конус-ВИНД позволит пополнить набор гамма-всплесков с известным красным смещением, наблюдавшихся в широком спектральном диапазоне. Анализ взаимосвязи временных и спектральных характеристик сильных длинных гамма-всплесков с разнесенными во времени эпизодами эмиссии позволит внести вклад в развитие тепловых и нетепловых моделей генерации их излучения. Вопрос природы источников уникальных сверхдлинных гамма-всплесков до конца не ясен, они могут являться как продолжением популяции классических длинных гамма-всплесков, вызванных коллапсом ядер сверхмассивных звезд, так и относиться к событиям приливного разрушения звёзд сверхмассивными черными дырами в центрах галактик.
Определение свойств и частоты появления подобных уникальных событий позволит помочь в понимании генерации гамма-излучения при приливном разрушении звёзд вблизи сверхмассивных черных дыр и при коллапсе ядер сверхмассивных звёзд. Результаты длительных непрерывных наблюдений вспышек жестких галактических транзиентов (Cyg. X-1, V404 Cygni) важны для понимания временной эволюции этих объектов и механизмов формирования гамма-излучения вблизи чёрных дыр.
В проекте впервые предлагается совместить исследования тонкой временной и пространственной структуры жесткого рентгеновского излучения солнечных вспышек на основе данных спектрометра Конус-Винд (временное разрешение от 2 мс, диапазон энергий 20 кэВ -15 МэВ) с измерениями RHESSI (пространственное разрешение от 2-х угловых секунд). Непрерывные измерения жесткого рентгеновского и гамма – излучения солнечных вспышек на протяжении более 22 лет спектрометром Конус-Винд представляют уникальную возможность проведения сравнительного анализа различных классов вспышек. Подобный анализ стимулирует проведение модельных расчетов системы пучок – плазма, вычисление функции распределения быстрых электронов и реконструкции магнитного поля. Также актуальным является изучение тонкой временной структуры солнечных вспышек в гамма-диапазоне. Совместный анализ данных рентгеновского и гамма-излучения солнечных вспышек с их гиросинхротронным излучением представляется новым весьма перспективным подходом для решения задач ускорения электронов и протонов в солнечных вспышках.
Ожидаемые результаты
Будет проведен анализ многолетних непрерывных наблюдений в экспериментах Конус-ВИНД, Геликон и Конус-РФ с целью обнаружения не выявленных ранее транзиентных событий. Особое внимание будет уделено слабым событиям большой длительности (от сотен секунд до суток и более). Будет проведена идентификации и классификации обнаруженных транзиентов на основе их длительности, спектрального состава излучения и возможной области локализации на небесной сфере с привлечением данных одновременных наблюдений других космических экспериментов (CGRO-BATSE, Swift-BAT/XRT, Fermi-GBM, INTEGRAL-SPI-ACS, RHESSI, GOES и др.) и определены кандидаты в солнечные события, длинные и сверхдлинные гамма-всплески, события приливного разрушения, жесткие галактические транзиенты. Доступный для астрофизического сообщества с сайта ФТИ им. Иоффе в сети интернет, каталог обнаруженных транзиентных событий может быть использован, в частности, для поиска совпадающих во времени событий неэлектромагнитной природы (регистрация нейтрино высоких энергий, гравитационных волн).
Будет проведен детальный анализ излучения гамма-всплесков с известным красным смещением, наблюдавшихся в фоновом режиме эксперимента Конус-ВИНД (20-1500 кэВ). В результате анализа спектральных данных таких событий совместно с данными прибора Swift-BAT, ведущего наблюдения в существенно более узком диапазоне энергий (15-150 кэВ) будут получены уточненные, за счет расширенного энергетического диапазона наблюдений, оценки временных, спектральных и энергетических параметров всплесков в космологической системе отсчета.
Будет проведен поиск, детальный временной и спектральный анализ кандидатов в сверхдлинные гамма-всплески, зарегистрированных в эксперименте Конус-ВИНД. Будет проведен анализ совокупности спектральных, временных и энергетических характеристик сверхдлинных гамма-всплесков с учетом вновь обнаруженных событий и ранее опубликованных данных и сделаны выводы в пользу возможных моделей их источников.
Будет проведен детальный временной и спектральный анализ гамма-всплесков с разнесенными во времени эпизодами эмиссии на основе широкого класса моделей теплового и нетеплового механизма излучения.
Будет проведен детальный временной и спектральный анализ событий - кандидатов в жесткие галактические рентгеновские транзиенты (Cygnus-X1, V404 Cygni и др.).
На основе данных измерений в диапазонах жесткого рентгеновского и гамма-излучения (Конус-ВИНД, RHESSI, Fermi), и наземных телескопов в радио и оптическом диапазонах будет:
- проведен отбор и анализ солнечных вспышек с тонкой временной структурой,
- определена пространственная структура источников жесткого рентгеновского излучения,
- восстановлены энергетические спектры электронов в диапазоне энергий 20 кэВ – 2 МэВ,
- определены границы энергетического спектра, наличие изломов в спектрах,
- определены временные задержки потоков в разных энергетических диапазонах и их спектр,
- оценены физические параметры ускоренных электронов и плазмы.
Для солнечных вспышек с одиночным локальным источником (по даным RHESSI) будут проанализированы пространственные и временные изменения жесткого рентгеновского излучения на основе данных Конус-Винд.
Будет развита модель переноса ускоренных электронов в плазме вспышечной петли с целью интерпретации тонкой временной и пространственной структуры жесткого рентгеновского и гамма-излучения.
По данным GOES, IRIS и Конус-ВИНД будет проведен анализ солнечных событий, сопровождающихся либо только мягким, либо только жестким рентгеновским излучением.
Исходя из результатов измерений гамма-излучения в континууме и в линиях в экспериментах Конус–ВИНД и Геликон, и радиоизлучения в диапазоне ГГц будет развита модель одновременного ускорения электронов и протонов в солнечных вспышках.
Будет выполнен поиск и определены кандидаты в залимбовые солнечные вспышки в данных фонового режима эксперимента Конус-ВИНД (20-1500 кэВ) и осуществлен поиск сопутствующих данных других спектральных диапазонов (микроволновом, оптическом, жестком гамма-диапазоне, потоков солнечных частиц) и пространственной информации. На основании совместного анализа данных определен набор истинных залимбовых вспышек.
