Исследование области центра Галактики в рентгеновском диапазоне энергий при помощи позиционно-чувствительной пропорциональной камеры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.02, доктор физико-математических наук Павлинский, Михаил Николаевич

• Павлинский, Михаил Николаевич
• доктор физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Павлинский, Михаил Николаевич

ЧАСТЫ.

ОБСЕРВАТОРИЯ «ГРАНАТ».

1. РАЗРАБОТКА ТЕЛЕСКОПА АРТ-П.

1.1 Введение.

1.2 Метод кодированной апертуры.

1.3 Оптическая схема телескопа.

2. МНОГОПРОВОЛОЧНАЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНАЯ КАМЕРА.

2.1 Конструкция.

2.2 Экспериментальные исследования детектора.

2.3 Моделирование.

3. ТЕЛЕСКОП АРТ-П.

3.1 Режимы работы телескопа АРТ-П.

4. НАЗЕМНАЯ И ПОЛЕТНАЯ КАЛИБРОВКА.

4.1 Наземная калибровка.

4.1.1 Энергетическая калибровка.

4.1.2 Координатная калибровка.

4.1.3 Диаграмма направленности коллиматора.

4.2 Полетная калибровка.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование области центра Галактики в рентгеновском диапазоне энергий при помощи позиционно-чувствительной пропорциональной камеры»

5. РЕНТГЕНОВСКАЯ КАРТА 5°х5° ОБЛАСТИ ЦЕНТРА ГАЛАКТИКИ.53

5.1 Введение.53

5.2 История обзора области Галактического центра телескопом АРТ-П.53

5.2.1 Весна 1990 г.54

5.2.2 Осень 1990 г.57

5.2.3 Весна и осень 1991 г., весна 1992 г.60

5.3 Новые источники, обнаруженные на карте телескопа АРТ-П.60

5.3.1 GRS1741.9-2853 . 61

5.3.2 GRS1747-312.61

5.3.3 GRS1734-292 . 64

5.3.4 GRS1736-297.65

5.4 Переменность источников постоянного излучения.66

5.4.1 1Е1740.7-2942 . 67

5.4.2 А1742-294.71

5.4.3 SLX1744-299/300. 73

5.4.4 1Е1743.1-2843.73

5.4.5 Sgr А*.73

6. ПРОТЯЖЕННЫЙ ИСТОЧНИК ДИФФУЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.76

6.1 Введение.76

6.2 Наблюдения и техника анализа изображений.77

6.3 Результаты.78

6.4 Обсуждение.80

6.5 Томсоновское рассеяние в молекулярных облаках.81

6.6 Линия излучения железа и температура газа.82

6.7 Спектральные характеристики.83

6.8 Рентгеновская светимость ядра Галактики.84

7. РЕНТГЕНОВСКИЕ ВСПЛЕСКИ.86

7.1 Каталог всплесков по данным телескопа АРТ-П.86

7.1.1 Введение.86

7.1.2 Методы анализа.87

7.1.3 Результаты.89

7.2 Источник SLX1732-304 в шаровом скоплении Терзан 1.108

7.2.1 Введение.108

7.2.2 Наблюдения.109

7.2.3 Рентгеновский всплеск.113

7.2.4 Результат.116

7.3 Рентгеновские барстеры SLX1744-299/300.117

7.3.1 Открытие нового барстера SLX1744-299.117

7.3.2 Временной профиль и энергетический спектр вспышки от SLX1744-299. 119

7.3.3 Рекуррентное время SLX1744-300.121

7.3.4 Обсуждение.122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ЧАСТИ II.123

ЧАСТЬ III.126

ПРОЕКТ «СПЕКТР-РЕНТГЕН-ГАММА».127

8. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА ПРИБОРА ФРД.131

8.1 Введение.131

8.2 Многопроволочная пропорциональная камера.131

8.3 Логика отбора «полезных» событий в приборе.135

8.4 Моноблок электроники.137

8.5 Блок электропитания детектора.137

8.6 Основные характеристики детектора ФРД.138

9. ДЕТЕКТОР ФРД В ТЕЛЕСКОПЕ СОДАРТ.139

9.1 Эффективная площадь и чувствительность телескопа СОДАРТ с детектором ФРД в фокальной плоскости.139

9.1.1 Зеркальная система телескопа СОДАРТ.139

9.1.2 Эффективная площадь зеркальной системы и ФРД.140

9.1.3 Чувствительность телескопа СОДАРТ с детектором ФРД.142

9.2 Энергетическое разрешение детектора.142

9.2.1 Энергетические спектры. .142

9.2.2 Энергетическое разрешение.145

9.3 Координатное разрешение.148

9.4 Моделирование изображения фокусного пятна зеркальной системы телескопа СОДАРТ на детекторе ФРД.151

10. МОНИТОР «СПИН-Х».153

10.1 Введение.153

10.2 Описание монитора «Спин-Х».154

10.2.1 Детектор.156

10.2.2 Оптическая схема. .158

10.2.3 Моноблок электроники. .158

10.3 Моделирование наблюдений монитором «Спин-Х».159

10.3.1 Модель.159

10.3.2 Регистрация гамма-всплесков. .161

10.3.3 Долговременные наблюдения постоянных источников. .165

10.3.4 Регистрация рентгеновских вспышек. .166

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ЧАСТИ III.168

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.169

Часть I

Астрономический Рентгеновский Телескоп

АРТ-П

ОБСЕРВАТОРИЯ «ГРАНАТ»

В начале 80-х годов четыре страны СССР, Франция, Дания и Болгария приступили к разработке комплекса научной аппаратуры для проекта высокоапогейного спутника «Гранат». Предполагалось сделать специализированную астрофизическую обсерваторию, включающую семь приборов: французский гамма-телескоп с кодированной апертурой «Сигма», рентгеновский телескоп с кодированной апертурой АРТ-П, рентгеновский спектрометр АРТ-С, датский рентгеновский монитор всего неба WATCH, два гамма -всплесковых детектора «Конус» и французский PHEBUS и комплекс приборов на поворотной платформе «Подсолнух», который разрабатывался совместно со специалистами из Болгарии.

НПО им.С.А.Лавочкина отвечало за разработку космического аппарата, в основу которого был положен последний из двадцати шести аппаратов серии «Венера».

Первого декабря 1989г. обсерватория «Гранат» была выведена на орбиту ракетоносителем «Протон». Орбита имела следующие параметры: апогей - 200000 км, перигей 500 км, период - 4 суток, наклонение 51°.5. Космический аппарат имел трехосную «солнечно-звездную» ориентацию, точность наведения 5', точность стабилизации ±30'. Раз в сутки с Земли проводился 4-х часовой сеанс связи во время которого осуществлялось управление космическим аппаратом, переориентация аппарата на новый объект исследования и сбор научной информации, которая накапливалась в дежурном режиме между сеансами связи. Каждые четвертые сутки аппарат приближался к Земле и на время прохождения радиационных поясов Земли комплекс научной аппаратуры отключался.

Обсерватория «Гранат» проработала на орбите 9 лет, вместо гарантированного одного года. Более 500 сеансов наблюдения были выполнены рентгеновским телескопом с кодированной апертурой АРТ-П.

Заключение диссертации по теме «Астрофизика, радиоастрономия», Павлинский, Михаил Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ЧАСТИ III

В ходе большой коллективной работы при непосредственном участии автора были разработаны и изготовлены два прибора - фокальный рентгеновский детектор ФРД телескопа СОДАРТ и широкоугольный рентгеновский монитор «Спин-Х» проекта «Спектр-Рентген-Гамма».

В ходе этой работы были решены следующие задачи:

- разработана и изготовлена многопроволочная пропорциональная камера, имеющая улучшенные характеристики, энергетическое разрешение -17% на энергии 6 кэВ и пространственное разрешение ~0.6 мм (FWHM) (и в том и в другом случае в ~1.5 раза лучше чем у МПК телескопа АРТ-П), ~30% эффективность регистрации излучения на энергии 2 кэВ;

- разработан детектор, имеющий 1/65536 с временное разрешение (выше в 256 раз чем у телескопа АРТ-П), 25 мкс «мертвое» время (в 23 раза ниже чем у телескопа АРТ-П), записывающий непрерывно полезную информацию в бортовую память без каких-либо перерывов со скоростью до 104 отсч/с;

- разработан фокальный детектор телескопа СОДАРТ который в сочетании с зеркальными системами имеет максимальную эффективную площадь ~830 см2 на энергии 6.4 кэВ и >20 см2 в диапазоне энергий 1.4-20.7 кэВ, чувствительность -З.ЗхЮ"6 Краб (или ~10"13 эрг с"1 см"2) на уровне 5а за время экспозиции 104 с (в 300 раз чувствительнее телескопа АРТ-П), возможность наблюдать в поле зрения один яркий рентгеновский источник с потоком до ~5.2 Краб (или ~1.7х10"7 эрг с"1 см"2);

- на основе вновь разработанной многопроволочной камеры разработан широкоугольный рентгеновский монитор «Спин-Х» с использованием апробированных методов кодированной апертуры;

- выбрана оптимальная оптическая схема с неполным кодированием, учитывающая поле зрения, угловое разрешение, линейные размеры и пространственное разрешение детектора для регистрации и локализации источников гамма-всплесков, обзора больших участков неба в поисках новых транзиентных источников и долговременных наблюдений ярких Галактических источников, в том числе рентгеновских барстеров.

- создана математическая модель монитора «Спин-Х», учитывающая оптическую схему телескопа и реальные характеристики детектора, проведено моделирование методом Монте-Карло функциональных возможностей монитора «Спин-Х», показано, что ожидаемое количество гамма-всплесков, которые сможет зарегистрировать и локализовать прибор «Спин-Х», составляет величину 10 вспл./год.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Павлинский, Михаил Николаевич, 2000 год

1. Абли (Abies J.G.) // Proc. of the Astron. Soc. of Australia, 1968, v.4, p. 172.

2. Аптекарь и др. (Aptekar R.L., Golenetskii S.V., Ilyinskii V.N. et al.) // AIP Conf. Proceed. 1992, V.265, P.317.

3. Аушенбах (Aschenbach B.) // Proc. 31st SPIE Annual International Symposium, San Diego, Calif., Aug. 1987.

4. Бабалян Г.Г., Павлинский M.H., Ямбуренко H.C., и др., П Препринт ИКИ АН СССР, Пр-173 8, 1991.

5. Базинска и др. (Basinska Е., Lewin W., Sztajno М. et al.) // Astrophys.J., 1984, v.281. p.337.

6. Бали и Левенталъ (Bally J., Leventhal M.) // IAU Circ., №5228, 1991.

7. Белиан и др. (Belian R., Conner J., Evans W.) // Astrophys. J. (Letters), 1976, v. 206. p.35.

8. Бринкман и др. (Brinkman А.С. et al.) // Non Thermal and Very High Temperature Phenomena in X-ray Astronomy, (eds Perola G.C., Salvati M.), Roma: Instituto Astronomico, Univerita "La Sapienza", 1985, p.261.

9. Боррелъ и др. (Borrel V., Bouchet L., Jourdan E., et al.) // Astrophys. J., 1996, v.462. p.754.

10. Буше и др. (Bouchet L., Mandrou P., Roques J.P., et al.) // Astrophys. J., 1991, v.383. p.45.

11. Бэнд и др. (Band D., Matteson J., Ford L. et al.) // Astrophys. J., 1993, v.413, p.281.

12. Вайнштейн Л.А. и Сюняев PA. II Письма в Астрон. журн. 1980, т.6, с.353.

13. Байт и др. (White N., Stella L. Parmar A.) // Astrophys.J., 1988, v.324, p.363.

14. Ван Парадайз (Van Paradijs J.) // Nature, 1978. v.274. p.650.

15. Ван Парадайз и др. (Van Paradijs J., Verbunt R., Van der Linden Т., et al.) // Astrophys. J. (Letters), 1980, v.241. p. 61.

16. Ван Парадайз (Van Paradijs 3.) // «Х-ray Binaries» (eds. Lewin W., van den Heuvel, van Paradijs J.), Cambridge Univ. Press, 1995, p.536.

17. Ватсон и др. (Watson M., Willingale R., Grindlay J., Hertz P.) // Astrophys. J., 1981, v.250. p.142.

18. Вебинк (Webbink R.) // «Dynamics of Star Cluster», IAU, eds. Goodman J. and Hut P., 1985, p.541.

19. Вейскопф (Weisskopf M.) // Proc. SPIE, 1993, v. 1742, p.2

20. Вестегаард и др. (Westergaard N.J., Polny J., F.E., Christensen F.E., et al.) // Proc. SPIE 3113 (eds Hoover R. and Walker A.B.). 1997.P.458.

21. Вильсон и др. (Wilson A., Carpenter G., Eyles C., et al.) // Astrophys. J., 1977, v.215. p.lll.

22. Вихлинин. (Vikhlinin A.) // Astrophys. J., 1998, v.505, p.12322