Астрономия. Исследования космического пространства
Строение и эволюция Вселенной.По измерениям на 6-метровом телескопе БТА, космическом телескопе им. Хаббла и на 100-метровом радиотелескопе Института радиоастрономии им. Макса Планка изучено пространственное расположение 450 галактик в пределах до 10 Мегапарсек. В местной Вселенной выявлены большие объемы пространства, полностью свободного от галактик. При этом светимость вещества и плотность водородной массы в наших окрестностях оказались в 1,5-2 раза выше их средних значений во Вселенной, а локальная плотность барионной массы составляет всего 2 % от критической плотности Вселенной. Это значение в 2 раза меньше средней барионной плотности в соответствии с теорией нуклеосинтеза (т.н. «местный парадокс барионной массы»). (САО РАН, Астрономическая обсерватория Киевского национального университета, Украина, Институт радиоастрономии им. Макса Планка, Германия)
В спектрах квазаров различного возраста, соответствующего их пространственному удалению, обнаружено изменение систем линий поглощения различных молекул с квазипериодической временной структурой на масштабе 500±200 млн. лет.
По наблюдениям на 8-метровом телескопе VLT ESO для квазара Q 1232+282 определены лучевые концентрации молекулярного водорода (H2) и изотопного (HD). Исследован процесс рекомбинации первичной водородной плазмы при различных значениях космологических параметров; выполнено теоретическое исследование механизмов образования и разрушения молекул в ранние космологические эпохи. Детально исследована сверхтонкая структура вращательных переходов в молекуле орто-воды, которые соответствуют наиболее мощным космическим мазерам на больших космологических расстояниях. (ФТИ РАН)
В рамках эффективной теории гравитации предложено решение проблемы космологической постоянной, которая зависит от состояния физического квантового вакуума. Если вакуум находится в полном равновесии, она тождественно равна нулю; при отклонении от равновесия космологическая постоянная пропорциональна плотности энергии возмущения. При наличии квазичастиц космологическая постоянная имеет порядок плотности энергии материи. (ИТФ РАН)
По теоретическим исследованиям динамики гравитационно-связанных мелкомасштабных сгустков темной материи на ранних стадиях эволюции Вселенной получена остаточная функция масс таких сгустков в гало нашей Галактики. Показано, что около 0.1 % сгустков для всех диапазонов масс до настоящего времени не подвергаются приливному разрушению, а излучение от их аннигиляции может вносить существенный вклад в наблюдаемый космический фон. (ИЯИ РАН)
Структура галактик.Показано, что для большинства галактик масса темного гало в пределах радиуса галактики сопоставима или превышает массу диска, а отношение массы к светимости связано с показателем цвета звездного населения. Для линзовидных галактик слабое звездообразование в современную эпоху, по-видимому, связано с предшествующим динамическим разогревом диска и быстрым исчерпанием газа в диске. Для галактики NGC 2681 на 6-метровом телескопе БТА получена кривая вращения звездного компонента вплоть до расстояний 0.5 килопарсек от центра и определена ориентация внешнего диска галактики. (ИНАСАН, САО РАН)
Построена теория образования в галактиках спиральных рукавов и звездного эллипсоида в центре (бар), основанная на представлении о звездном диске как системе взаимодействующих звездных орбит и объясняющая одновременное существование спиральной структуры и бара в одной галактике. (ИНАСАН)
Релятивистские астрофизические объекты.На международной астрофизической обсерватории ИНТЕГРАЛ благодаря высокой чувствительности телескопов с кодирующей апертурой открыто 10 новых галактических рентгеновских источников и 9 вспышек транзиентных источников, построена новая рентгеновская карта центра Галактики в диапазоне 15-40 кэВ. Открыт новый класс объектов с аномально сильным фотопоглощением, исключающим их наблюдение ранее в стандартном диапазоне. По наблюдениям объекта IGR J16318-4848 установлено, что он является нейтронной звездой в паре с массивной звездой-спутником, обладающей очень плотным и холодным звездным ветром. (ИКИ РАН)
В результате фотометрических, спектральных и радионаблюдений яркого послесвечения внегалактического гамма-всплеска GRB 030329 получена рекордная по продолжительности кривая изменения оптического блеска; исследованы спектральные особенности и круговая поляризация послесвечения в радиодиапазоне. Сравнение с теоретическими расчетами показывает, что гидродинамическая эволюция головной ударной волны происходит в звездном ветре на стадии перед сверхновой, что является подтверждением гипотезы о взрыве сверхновой звезды в качестве причины явления гамма-всплеска. (ГАО, САО, ИПА РАН, АКЦ ФИАН, ГАИШ МГУ)
Выполнена программа координированных радио, инфракрасных, оптических и рентгеновских наблюдений микроквазара с черной дырой SS 433. На обсерватории ИНТЕГРАЛ зарегистрированы рентгеновские затмения и переменность источника в результате прецессии. Показано, что SS 433 имеет жесткий рентгеновский спектр, несмотря на сверхкритический режим аккреции. Данные наблюдений свидетельствуют о сильной неоднородности релятивисткой струи плазмы в виде серии малых плотных сгущений. (ИКИ, САО, ГАО, ИПА РАН, ГАИШ МГУ, Астрономический институт СПбГУ, Казанский госуниверситет)
Исследована сдвиговая вязкость в коре нейтронной звезды с учетом корреляции ядер; определены p-моды колебаний внешней коры нейтронной звезды высокой мультиполярности. На основе эффектов сверхтекучести барионов выполнено моделирование внутреннего строения и тепловой эволюции аккрецирующих нейтронных звезд в тесных двойных системах. На примере ряда мягких рентгеновских транзиентов (в частности, SAX J1808/4-3658) показано, что ядро нейтронной звезды содержит нуклоны и/или гипероны, но не содержит ни пионных, ни каонных конденсатов, ни кварковой плазмы. (ФТИ РАН)
Строение и эволюция звезд.На основе модели химической и динамической эволюции ядер молекулярных облаков и двумерного метода переноса излучения в линиях молекул исследована динамика коллапсирующих ядер и облаков, удерживаемых от коллапса магнитным полем. Определена геометрическая, химическая и кинематическая структура и эволюционный статус ряда дозвездных объектов и протопланетных дисков. (ИНАСАН)
На 6-метровом телескопе БТА и других телескопах проведены спектральные и поляриметрические исследования более 1000 инфракрасных источников, среди которых выявлена популяция горячих звезд, окруженных плотной пылевой оболочкой. Значительная поляризация излучения молодых переменных звезд объясняется несферической пылевой оболочкой с неоднородной внутренней структурой. (ГАО, САО РАН)
На 6-метровом телескопе БТА для молодой звезды Т Тельца измерено продольное магнитное поле в 150 Гаусс; поскольку для формирования истекающих газовых струй поле самой звезды является слишком слабым, это свидетельствует о значительной роли магнитного поля внешнего аккреционного диска. (САО РАН)
Для ядра планетарной туманности FG Стрелы за 10 лет наблюдалось 11 глубоких минимумов блеска, при которых цвет звезды становится более голубым, что свидетельствует о рассеянии света сгустками пыли в околозвездном пространстве. (ГАИШ МГУ)
На 6-метровом телескопе БТА для звезды R2688 на эволюционной стадии после ветви гигантов измерена поляризация излучения до 52%. Показано, что очень высокая степень поляризации возникает вне атмосферы сверхгиганта в биполярной оболочке туманности. (САО РАН)
На 6-метровом телескопе САО и телескопе АЗТ-24 ГАО выполнены спектрально-поляриметрические и инфракрасные наблюдения магнитных белых карликов. Обнаруженный дефицит ИК излучения и зависимость степени линейной поляризации от длины волны могут быть объяснены как эффекты поляризации вакуума сильным магнитным полем. (ГАО, САО РАН)
Солнце.На орбитальной обсерватории КОРОНАС-Ф во время спада текущего 23-го цикла активности в октябре-ноябре 2003 г. зарегистрированы наиболее крупные солнечные вспышки и геомагнитные бури за период более 12 лет. Наблюдались гамма-излучение до 100 МэВ и потоки нейтронов из атмосферы Солнца; исследованы временные профили рентгеновского излучения вспышек и эволюция их энергетических спектров. В корональных дырах на уровне фотосферы Солнца выявлена мультиполярная структура магнитного поля, состоящая из корональных петель высотой до 30 тыс. км. Показано также, что даже при самых мощных вспышках рост ультрафиолетового излучения в полосе 120 нм не превышает нескольких процентов. Подготовлен массив 300 тыс. изображений и объемных спектров Солнца, каталог спектральных линий в диапазоне 285-335 Å. (ИЗМИРАН, ФИАН, ИСЗФ, СО РАН, Крымская астрофизическая обсерватория)
Обнаружен эффект двойного плазменного резонанса в солнечной короне, который служит причиной возникновения тонкой структуры частотного спектра радиоизлучения в виде параллельно дрейфующих квазигармонических полос на фоне континуума (т.н. «зебра-структура»). Совпадение частот наблюдаемых полос с частотами двойного плазменного резонанса, соответствующими изменению магнитного поля вдоль силовых линий, позволяет измерять магнитные поля в активной области. (ИПФ РАН, Астрофизический институт Потсдам, Германия)
В динамических спектрах солнечных вспышек обнаружена низкочастотная модуляция потока радиоизлучения с периодом около 300 с, которая совпадает с 5-минутными осцилляциями токонесущих корональных арок в фотосфере. Обнаруженный эффект указывает на тесную связь структур в цепи «фотосфера – хромосфера - корона» посредством электрических токов. (ИПФ, ГАО РАН, ННГУ, Технический университет Хельсинки, Финляндия).
Создан комплексный информационный ресурс по активности Солнца, включающий базы данных по магнитным полям солнечных пятен и продленные ряды индексов солнечной активности. (ГАО РАН)
Планетные системы.По данным спектральных и радиоинтерферометрических измерений в мазерных и тепловых линиях молекул метанола и CS определены массы центральных звезд в кеплеровских протопланетных дисках. По профилю линий мазерного источника исследовано пространственное расположение метанольных конденсаций – протопланет. (АКЦ ФИАН)
В течение полного марсианского года (687 земных суток) российским детектором нейтронов высоких энергий ХЕНД на борту орбитального КА «Марс Одиссей» измерена сезонная динамика конденсации и сублимации углекислого газа атмосферы Марса в разных точках планеты. В прошедшем марсианском голу масса выпавшего СО2-снега составила около 4×1012 тонн на северной и около 6×1012 тонн на южной полярной шапке. Общая доля атмосферы Марса, выпадающая в виде твердой фазы на поверхность планеты, в максимуме достигает 25 %. (ИКИ РАН совместно с NASA)
Для ряда спутников Юпитера и Сатурна построены модели разбрызгивания их ледяной поверхности под воздействием магнитосферной плазмы и образования приповерхностной кислородной атмосферы. Образующиеся при этом орбитальные торы нейтрального газа недавно были открыты межпланетными миссиями. (ИНАСАН)
На оптическом телескопе обсерватории Скинакас (о. Крит) на основе серии из нескольких тысяч электронных снимков, полученных методом коротких экспозиций, построено изображение ранее неизвестной части поверхности Меркурия с разрешением 100 км, соответствующим дифракционному пределу. На долготе 280оW обнаружено большое кратерное «море», превышающее крупнейшее лунное Море Дождей и имеющее ударное происхождение. (ИКИ РАН)
На основе геометрической близости орбит среди астероидов, сближающихся с Землей, выделены астероидные рои. Показано, что в результате миграции астероидов в сторону Солнца с высокой вероятностью происходит их выпадение на одну из внутренних планет. (ИНАСАН)
Предложен физический механизм и разработана модель сейсмо-гидро-электромагнитных взаимодействий полей в системе "литосфера - гидросфера - атмосфера", начиная с сейсмического возбуждения в верхней мантии и океанической коре, возникновения электромагнитных сигналов на дне океана, его поверхности и в атмосфере, вплоть до ионосферы. Предложены методы электромагнитного мониторинга океанических сейсмических событий. Два оперативных прогноза сильных сейсмических событий на Камчатке подтвердились. (ИЗМИРАН, ИКИР ДВО РАН)
Астрономические инструменты и методы. В рамках программ международного сотрудничества комплексы российской научной аппаратуры установлены на борту миссий «Марс-Экспресс» ЕКА (запущен 02.06.2003 г.) и «Mars Exploration Rover» NASA (запущен 07 и 10.07.2003 г.). (ИКИ РАН)
Введен в строй пункт РСДБ сети LFVN на базе радиотелескопа РТ-64 в Медвежьих Озерах. По наблюдениям на РСДБ сети на длинах волн 18 и 6 см построены изображения квазаров и лацертид, осуществлена РСДБ локация поверхности Марса, для ряда высокоорбитальных космических объектов определены их орбиты, размеры конструкций и параметры собственного вращения. (ГАО РАН, НИРФИ, ННГУ, ОКБ МЭИ)
Разработаны методы глобального детектирования ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения с использованием алгоритмов фазированных антенных решеток в схеме прямой и обратной GPS- радиоинтерферометрии. Проведена калибровка алгоритмов GPS-интерферометрии на Иркутском радаре некогерентного рассеяния. (ИЗФ СО РАН)
Создана широкоугольная (20о) система высокого временного разрешения (0,13 с) для обнаружения в реальном времени быстропеременных астрономических объектов – оптических вспышек гамма-всплесков, вспыхивающих и сверхновых звезд, околоземных тел естественного и искусственного происхождения. (САО, ИКИ РАН)
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА