Вселенная и РадиоАстрон Ю.Ю. Ковалев Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук Династия-2014 14 апреля 2014. - презентация

1 Вселенная и Радио Астрон Ю.Ю. Ковалев Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук Династия апреля 2014 г.

2 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.

3 Радиотелескопы по всему миру наблюдают квазары не только ради интереса ученых

4 Выброс релятивистской плазмы в галактике Дева А 15 ГГц VLBA+VLA карта HST изображение Credit: F. Duccio Macchetto/NASA/ESA

5 Как двигаются материки? Границы основных плит показаны зелеными линиями 1 см/год

6 Параметры вращения Земли – необходимая информация для точной работы ГЛОНАСС / GPS Направление полюса мира Реальная длительность суток: отличие от 24 часов

7 Радиус перигея: тысяч км, апогея: тысяч км. Наклонение орбиты 51.6 о

8 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.

9 Полетели...

10 Радио Астрон: 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.

11 Станции слежения и сбора научной информации: РФ и США Пущино 22 метра Грин Бэнк 43 метра

12 Наземное РСДБ плечо Российская сеть Квазар, Евпатория (Украина), Effelsberg, Medicina, Yebes, WSRT, GBT, Arecibo, VLA, Usuda, EVN, VLBA, и др.

13 1.3 см: счастливое завершение испытаний Квазар , 0.25 ED, время накопления 1 мин 6 см: КРТ-WSRT 1.3 см: КРТ-Effelsberg

14 Sensitivity improvements from original estimates – about the factor of 2 Российский бортовой активный водородный стандарт успешно работает на орбите уже около 2 лет!

15 Квазар

16 Обзор ядер галактик Наземное РСДБ, 2 см: Med Tb = K, maxTb (предел!) =5·10 13 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. T b (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. MOJAVE 15 GHz VLBA

17 Квазар 3C273 Результаты Радио Астрон 18 см Размер ядра: < 270 µas (микросекунд дуги); Яркостная температура: ~>10 14 K. 1.3 см Размер ядра: около 23 µas (микросекунд дуги); рекорд углового разрешения в мировой астрономии Яркостная температура: ~>4·10 13 K µas VLBA, 2 см

18 Обзор ядер активных галактик предварительные 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 T b, недоступный ранее. Типичные оценки яркостной температуры ядер пока: от до >10 14 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.

19 Радиоизображение Квазар расстояние: 1.6 Гпк. Ширина сопла струи: 1 световой год

20 Черные дыры: Дева А 2-3 февраля 2013 г.: первый эксперимент с крупнейшими наземными телескопами. Февраль 2014: картографирование. Миллиметрон...

21 Пульсар 1. Лаборатория экстремальной физики. 2. Прожектор, просвечивающий межзвездную среду. 3. Самые точные часы. 4. Проверка ОТО и гравитационная астрономия.

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

23 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 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

24

25 Рекорды миссии Радио Астрон 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.

26 СПАСИБО вопросы?

27 Статистика обнаружения интерференционных откликов квазаров 18 см: 23 ED (RA-GBT); 75% детектирований. 6 см: 22 ED (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 28 Путешествия в пространстве и времени Черные дыры и кротовые норы…

29 Открытие пульсаров

30

31 Пульсар : этого быть не должно! КРТ - GBT; 92 см; база 100, ,000 км

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

33 Измеряем массу ядра Наблюдения аккреционных дисков: Измерение движение пятен, по закону Кеплера / Ньютона, дает массу черной ядра: ~10 12 M слон. /пк 3