От теории к практике: о вопросах фундаментальной физики в наблюдениях: анализ вариаций во времени (3) - презентация

1 От теории к практике: о вопросах фундаментальной физики в наблюдениях: анализ вариаций во времени (3)

2 10 7 см ~ наносекунды дуги D~5кпк Наблюдать непосредственно будет еще долго невозможно

3 Шум – важный метод диагностики событий, которые наблюдать сложно Например, шумы в двигателе

4

5 Уравнения состояния нейтронных и кварковых звезд. Нужны измерения радиусов

6 R-отношение масс (орбиты) W-прецессия орбиты Pb-торможение за счет ГВ r,s – замедление времени вблизи одной НЗ Лучший случай - PSR J

7

8 Массы нейтронных звезд

9 Как измерить размеры нейтронных звезд? 12-15км Остывающие НЗ. Площадь?

10 Общая теория относительности Метрика Шварцшильда Шварцшильдовский радиус Гравитационный сдвиг энергии Для пов.Земли (относительно бесконечности) Для БК

11 ? Линии с красным смещением 0.35?

12 Для аккрецирующих нейтронных звезд? Температура?

13 Временная информация `

14 Обсерватория UHURU ( ) 900 кв.см Открытие пульсара Cen X-3

15 Почему быстрая переменность? Частоты вращения НЗ – до 700Гц!

16 Термоядерное горение атмосферы (взрыв)

17 Без ТО ОТО без вращ. ОТО с вращ. Гравитационная аберрация Скорость движения поверхности НЗ ~0.1c!

18 Релятивистская аберрация

19 Примеры расчета пульсов Пример реального пульса

20 Квазипериодические осцилляции -> сильное гравитационное поле? Эпицикл. частота Кеплер. частота

21 Эффекты увлечения системы отсчета Gravity-Probe-B (результат 2011 г)

22 Эффекты увлечения системы отсчета? ?

23 Кеплеровские частоты? Эпициклические частоты? Частоты прецессии систем отсчета?

24 Сложность 1. Методы работы с временнЫми кривыми

25 Преобразование Фурье Запись через тригонометрические функции

26 Примеры разложений

27 Открытие пульсаций во время взрыва Фурье образ кривой блеска

28 Всплеск рентг. излучения от взрыва Пик на его Фурье образе

29

30 Сложность 2. Малое количество фотонов Самая главная проблема астрофизики - малые потоки фотонов от объектов Самый яркий объект рентгеновского неба Sco X-1 Следующий по яркости Крабовидная туманность Основное количество объектов исследований ~10 фот./сек/кв.см ~1 фот./сек/кв.см ~1 фот./сек/ 100 кв.см

31 Темпы счета фотонов – Пуассоновский процесс Во временных рядах неизбежен шум Необходимы спец. методы работы с шумом

32 Фурье анализ зашумленной яркости объектов Пример – чистая синусоида

33 Реальный пример осцилляций: борьба с шумом

34 ~1600 кв.см Обсерватория EXOSAT ( ) ~2000 кв.см

35 Обсерватория RXTE ( ) ~6400 кв.см

36 Проект для ESA LOFT ~10 кв.м Проект для NASA AXTAR ~3 кв.м

37 Рентгеновский микрофон Проект, предлагаемый ИКИ РАН ~10 кв.м

38 Сложность 3. Точности часов

39 Рубидиевые часы ±1 x Цезиевые часы 1 x ,420,405,752 Гц - 21 см! Водородный стандарт ±5×10 16 секунда за 63 млн.лет 2010 год Al + точность Точности современных часов

40 Карта галактики 21 см (нейтральный водород)

41 Поиск грав. волн от слияния массивных ЧД

42 Телескоп Аресибо Открытие грав. волн a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation Nobel Prize 1993

43 Первое открытие планет вне Солнечной системы

44 Радиоастрономическая обсерватория «Зеленчукская»

45 Сложность 4. Поправки ко времени

46 Общая теория относительности Метрика Шварцшильда Шварцшильдовский радиус Гравитационный сдвиг энергии Для пов.Земли (относительно бесконечности) Для БК

47 На высоте 500 км теряется 8.5 мсек в год! Гравитационное изменение времени

48 Гравитационное изменение времени Эксперимент Паунда и Ребки

49 Поправки на барицентр Солнечной системы -учет движения Земли и спутника

50 Сложность 3. Возможности реальных инструментов

51 Проблема мертвого времени dt(мертвое время) Расстояние между событиями не может быть меньше dt

52 Экстремальный пример: сверхвспышка На этом уровне скорость счета событий отрезается мертвым временем

53 Изменение за счет мертвого времени: Шум остается почти такой же, а среднее значение потока проседает

54 Проблема мертвого времени Настоящие КПО Влияние мертвого времени

55 Прохождение сигнала, биения

56

57 Sco X-1 Измерения На ракетах 1960ые года (~300 cm 2 ) Аккрецирующие НЗ

58 Как разделить диск и нейтронную звезду? Sco X-1 Измерения 2010 (~6400 cm 2 )

59 Спектр слоя растекания