Вселенная и РадиоАстронЮ.Ю. Ковалев

Астрокосмический центр Физического институтаим. П.Н. Лебедева Российской Академии наук

Династия-201414 апреля 2014 г.

Угловое разрешение телескопов – возможность изучать мелкие детали

одиночного радиотелескопа примерно равно длине волны наблюдения разделить на диаметр зеркала: λ/D

интерферометра примерно равно длине волны наблюдения разделить на расстояние между телескопами: λ/B

А интерферометра Космос-Земля может улучшить разрешение еще больше.

Радиотелескопы по всему миру наблюдают квазары не только ради интереса ученых

Выброс релятивистской плазмы в галактике Дева А

15 ГГц VLBA+VLA картаHST изображениеCredit: F. Duccio Macchetto/NASA/ESA

Как двигаются материки?

Границы основных плит показаны зелеными линиями

1 см/год

Параметры вращения Земли – необходимая информация для точной работы

ГЛОНАСС / GPSНаправление полюса мира

Реальная длительность суток:отличие от 24 часов

Радиус перигея: 10-50 тысяч км, апогея: 330-360 тысяч км. Наклонение орбиты 51.6о

Методы измерения параметров орбиты: радиометрия, (полу-) замкнутая петля, лазерная дальнометрия, оптические измерения положения Спектр-Р, РСДБ измерения вектора состояния.

Станции управления:Уссурийск и Медвежьи озера.

Полетели...

РадиоАстрон: базовая информация Космический радиотелескоп: диаметр 10 метров Запуск в 2011 г. Диапазоны частот: 0.3, 1.6, 5, 22 (18-25) ГГц Наивысшее разрешение (1.3 см): ~7 μas. Орбита: перигей 1-50,000 км, апогей ~300,000 км, период ~9 дней; эволюционирующая Пять методов определения параметров орбиты, включая Доплер, лазерные измерения, РСДБ Требования на точность восстановления орбиты: расстояние до 500 м, скорость до 2 см/с. Ожидаемое время жизни: 5 лет Станции управления: Уссурийск, Медвежьи озера. Станции слежения: Пущино, Россия; Green Bank, США; ожидается: Южная Африка. Ширина потока научных данных с КРТ: 128 Mbps. Два метода временной синхронизации: по бортовому (незамкнутая петля) и наземному (замкнутая петля) водородному стандарту. Программные корреляторы: АКЦ, DiFX-Bonn, JIVE SFXC.

Станции слежения и сбора научной информации: РФ и США

Пущино22 метра

Грин Бэнк43 метра

Наземное РСДБ плечоРоссийская сеть Квазар, Евпатория (Украина), Effelsberg, Medicina, Yebes,

WSRT, GBT, Arecibo, VLA, Usuda, EVN, VLBA, и др.

1.3 см: счастливое завершение испытанийКвазар 2013+370, 0.25 ED, время накопления 1 мин

6 см: КРТ-WSRT 1.3 см: КРТ-Effelsberg

Sensitivity improvements from original estimates – about the factor of 2

Российский бортовой активный водородный стандарт успешно работает на орбите уже около 2 лет!

Квазар

Обзор ядер галактик

Наземное РСДБ, 2 см: Med Tb = 1012 K, maxTb (предел!) =5·1013 K.Результаты обзора VSOP на 6 см –

аналогичны.

При учете релятивистского усиления (для Лоренц-фактора до 50), предел яркости из обратного Компотона не нарушается.

Но! Много пределов Tb.Tb (K)

Задача обзора яркости ядер галактик (яркостных температур): Измерить размеры и яркость ядер галактик.Проверить предел на обратный Комптон эффект. Возможно только с

помощью наземно-космического РСДБ. Уход на Земле на более высокие частоты решить задачу не поможет.

Критически важно для проверки механизма излучения.

MOJAVE15 GHzVLBA

Квазар 3C273

Результаты РадиоАстрон 18 смРазмер ядра: < 270 µas (микросекунд дуги);Яркостная температура: ~>1014 K.

1.3 смРазмер ядра:около 23 µas (микросекунд дуги);рекорд углового разрешения в мировой астрономииЯркостная температура: ~>4·1013 K.

2 000 µas

VLBA, 2 см

Обзор ядер активных галактикпредварительные выводы

Получены детектирования на экстремальных базах до 27 диаметров Земли, с угловым разрешением до 13 микросекунд дуги более 60 ядер галактик.

Мерцания на межзвездной среде нас “не убивают”. Исследуем диапазон Tb, недоступный ранее. Типичные

оценки яркостной температуры ядер пока: от 1013 до >1014 K. Много. Варианты объяснения: Тяжелые частицы – требует очень эффективного ускорения и

больших магнитных полей Когерентные процессы – как? Непрерывное ускорение частиц Хитрая геометрия основания струи – не очень спасает δ~100 – выше типичных оценок из РСДБ кинематики.

РадиоизображениеКвазар 0716+714расстояние: 1.6 Гпк.

Ширина сопла струи: 1 световой год

Черные дыры: Дева А2-3 февраля 2013 г.: первый эксперимент с крупнейшими наземными телескопами.Февраль 2014: картографирование.

Миллиметрон...

Пульсар

1. Лаборатория экстремальной физики.

2. Прожектор, просвечиающий межзвездную среду.

3. Самые точные часы.

4. Проверка ОТО и гравтиационная астрономия.

Улица, фонарь, аптека... или Галактика, пульсар, свободные электроны

Многокомпонентное изображение пульсара в созвездии Паруса (расстояние 960 св. лет) 10 мая 2012 г за 10 минут наблюдений на волне 18 см, проекция базы Радиоастрон – Паркс (Австралия) около 200 000 км. Это изображение непрерывно меняется, но его статистические параметры повторяются на соседних временных интервалах и даже при наблюдениях 18 мая 2012 г. Предположение: турбулентные сгустки плазмы фокусируют излучение пульсаров в множество мелких пятен.

Chandra

Рекорды миссии РадиоАстрон Впервые реализован наземно-космический интерферометр на длинах волн 92 см и 1.3 см. Впервые в космосе реализованы жесткая зеркальная антенна диаметром 10 м и водородный стандарт частоты. Впервые реализована «передача фазы» между диапазонами, увеличивающая чувствительность на коротких волнах. Впервые реализован интерферометр с проекциями баз:

20 диаметров Земли (92 см, пульсары), 27 диаметров Земли (18 см, квазары), 24 диаметров Земли (6.2 см, квазары), 14 диаметра Земли (1.3 см, квазары)

самый крупный измерительный инструмент в истории человечества. Достигнуто рекордное в астрономии угловое разрешение 13 микросекунд дуги.

СПАСИБО

вопросы?

Статистика обнаружения интерференционных откликов квазаров

18 см: 23 ED 1642+690 (RA-GBT); 75% детектирований.

6 см: 22 ED 0059+581 (RA-Ef); 70% детектирований.

1.3 см: 8.1 ED, 3C273 (RA-GBT и RA-VLA); Абсолютный рекорд углового разрешения: 27 µas; 30% детектирований.

28

Путешествия в пространстве и времениЧерные дыры и кротовые норы…

Открытие пульсаров

Пульсар 0329+54: этого быть не должно!КРТ - GBT; 92 см; база 100,000-200,000 км

Один из самых близких внегалактических джетов в галактике Дева А (Virgo A)

Измеряем массу ядра

Наблюдения аккреционных дисков:

Измерение движение пятен, по закону Кеплера / Ньютона, дает массу черной ядра:

~1012 Mсолн./пк3