| Поляриметрический метод определения магнитных полей вблизи компактных объектов
Диссертация
Автор: Пиотрович, Михаил Юрьевич
Название: Поляриметрический метод определения магнитных полей вблизи компактных объектов
Справка: Пиотрович, Михаил Юрьевич. Поляриметрический метод определения магнитных полей вблизи компактных объектов : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.03.02 Санкт-Петербург, 2006 144 c. : 61 06-1/481
Объем: 144 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2006
Содержание:
Введение
1 Классические методы измереиия магиитиых полей в астрофизике: преимущества и недостатки
11 Эффекты Зеемана и Ханле
12 Метод круговой спектрополяриметрии излучения в лиииях
13 Измерение интегральной широкополосной линейной поляризации
14 Круговая поляризация излучения непрерывного спектра
15 Измерение спектра линейно поляризованного излучения, учет фарадеевского вращения плоскости поляризации в процессе электронного рассеяния
2 Поляризационные эффекты излучения околозвездных оболочек и протяженных аккрецнонных структур (теоретические расчеты)
21 Оптически тонкая оболочка с дипольным магнитным полем
22 Оптически толстая оболочка с дипольным магнитным полем
23 Обсуждение результатов расчетов для сферических оболочек с дипольным магнитным полем
24 Конусообразные оболочки (джеты)
25 Оптически тонкая замагниченная конусообразная оболочка с радиальным магнитным полем
26 Конусная оболочка с азимутальным магнитным полем
27 Основные результаты расчетов для конусообразных оболочек
28 Поляризация излучения астрофизических объектов с истечением вещества при наличии магнитного поля паркеровского типа
3 Определение магнитных полей некоторых астрофнзнческих объектов
31 Поляризация излучения горячих звезд и звезд Вольф-Райе: оценка величины магнитного поля
32 Поляризация излучения, возникающая в истекающем веществе катаклизмических переменных
33 Поляризация излучения системы Cyg X-1/HDE
34 Собственная поляризация системы SS
39 Поляризация излучения сверхновых звезд Гамма-всплески: релятивистские джеты Джеты в активных галактических ядрах О роли синхротронного излучения Магнитные поля активных галактических ядер из каталога SDSS ЗЮОсновные выводы
4 Спектрополяриметрия и инфракрасная фотометрия магнитных белых карликов: иоляризация вакуума и ридберговские состояния в магнитном ноле
41 Введение
Введение:
В диссертационной работе выполнены расчеты степени поляризации и величины позиционного угла излучения, рассеянного в замагниченной оболочке вокруг центрального источника излучения, В отличие от классических работ [1] и [2], в диссертации учтен эффект фарадеевского поворота плоскости поляризации в процессе распространения рассеянного излучения. Учет выполнен с применением метода, разработанного Ю.Н. Гнединым и Н.А. Силантьевым [3] Конечный размер источника излучения принят во внимание. В результате данной работы разработана оригинальная методика определения величины магнитного поля в центральном источнике излучения (звезда, центральная область аккреционного вещества вокруг нейтронной звезды или черной дыры) по зависимости степени поляризации от длины волны излучения. Результаты теоретических расчетов применены к конкретным астрофизическим системам с целью определения величины магнитного поля в этих объектах. К таким объектам относятся: горячие О и В-звезды, компактные объекты в рентгеновских тесных двойных системах, сверхновые и активные ядра галактик, а также квазары, которые являются сверхмассивными черными дырами. В связи с запуском будущей рентгеновской обсерватории XEUS выполненные расчеты ожидаемой линейной поляризации излучения релятивистских компактных объектов могут быть использованы для интерпретации будущих результатов наблюдений этой рентгеновской обсерватории. Величина степени поляризации рентгеновского излучения и ее зависимость от длины волны позволяют, в принципе, отличить керровскую черную дыру от шварцшильдовской. Актуальность темы Изучение поляризованного излучения различных космических объектов (планет, звезд, галактик, межзвездного и межгалактического пространства) имеет фундаментальное значение в процессе исследования Вселенной. Прогресс поляриметрической техники позволяет измерять все более слабые степени поляризации. Важнейшим достижением последнего времени является разработка специальной техники для измерения круговой поляризации излучения различных астрофизических объектов.Поляриметрические наблюдения дают нам важную информацию о свойствах небесных тел. Поскольку рассеяние света приводит, как правило, к возникновению поляризованного рассеянного излучения, то уже достаточно давно было известно, что наблюдение поляризованного излучения звездных систем позволяет исследовать структуру и геометрию областей, в которых имеет место рассеяние. В частности, тесные двойные системы с рассеивающим веществом между звездами или в окрестности одной из звезд являются наиболее подходящими мишенями для подобных наблюдений. В этом случае, собственная поляризация системы, порожденная рассеянием света на электронах, может быть, выделена на фоне постоянной межзвездной поляризации (возникающей в результате воздействия межзвездной пылевой материи на свет звезды) посредством наблюдения ожидаемых вариаций собственной поляризации, возникающих в результате орбитального движения звезд в двойной системе. Другими источниками собственной поляризации являются газ, плазменные джеты, аккреционные диски и околозвездные оболочки. Свойства поляризованного излучения космических объектов сильно зависят от химического состава этих объектов. Все типы вещества (неионизированный атомарный или молекулярный газ, слабо или сильно ионизованная плазма, горячая магнитоактивная плазма, пыль и т.п.) заметно отличаются в плане поляризационных свойств собственного и рассеянного излучения. Собственная поляризация излучения астрофизических объектов может возникать в результате различных физических процессов, таких как: релеевское рассеяние на атомах, молекулах и малых частицах пыли, рассеяние на крупных пылевых частицах, электронное (томсоновское) рассеяние в полностью ионизованной плазме, циклотронное и синхротронное излучение, прямой и обратный эффекты Комптона. Одним из наиболее выдающихся достижений астрофизики было открытие нейтронных звезд и магнитных белых карликов с очень большими магнитными полями Ю*-10 и 10- 10 Гс соответственно. Оценки величины магнитного поля были изначально получены в предположении, что в процессе коллапса и образования этих звезд поток магнитного поля сохраняется. В частности, для нейтронных звезд прямое экспериментальное подтверждение в виде циклотронной линии в рентгеновском диапазоне было получено Трюмпером в 1978 году при наблюдении рентгеновского источника Her Х-1, являющегося вращающейся, замагниченной нейтронной звездой.Магнитные поля нейтронных звезд и белых карликов существенно больше магнитных полей обычных звезд, а также тех полей, которые могут быть получены в лабораторных условиях. Столь большие поля приводят к проявлению квантовых эффектов при взаимодействии излучения и вещества. Таким образом, классический подход к описанию процессов такого взаимодействия становится неприменимым. Кроме того, очень сильное магнитное поле приводит к появлению новых поляризационных процессов, которые не играют важной роли для обычных звезд. Эти процессы связаны с релятивистскими квантовыми эффектами. Цель диссертации Основной целью данного исследования является разработка метода определения магнитных полей компактных объектов (черных дыр, нейтронных звезд, белых карликов) по данным спектрополяриметрических наблюдений и приложение этого метода к конкретным астрофизическим объектам с целью определения их магнитных полей, а также некоторых других физических характеристик. Дополнительной задачей является выполнение спектрополяриметрических наблюдений магнитных белых карликов с целью исследования эффектов поляризации вакуума и ридберговских состояний атомов в сильных магнитных полях, а также разработка нового метода проверки космологических моделей по результатам прямого измерения величины магнитного поля в окрестности активных ядер галактик и квазаров. Научная новизна В данной работе выполнены теоретические расчеты зависимостей степени поляризации и позиционного угла от длины волны излучения, рассеянного в околозвездных оболочках и протяженных аккреционных структурах вокруг горячих звезд и компактных объектов. В расчетах учитывался эффект фарадеевского поворота плоскости поляризации на длине свободно пробега по отношению к рассеянию на электронах. Впервые выполнены детальные расчеты для магнитного поля паркеровского типа.
|