Задачи от Пущинской обсерватории

Задачи по поиску и исследованию пульсаров и транзиентов

Несмотря на десятки лет исследования одиночных пульсаров и их выборок до сих пор нет определенности даже с механизмом излучения импульсов. Ясно, что видимое излучение импульсов образуется быстро движущимся электроном в переменных магнитных и электрических полях. Однако чистое циклотронное, изгибное, синхротронное излучения не описывают совокупность наблюдаемых деталей. Более того, в 2022 году опубликованы статьи, в которых говорится об обнаружении объектов с периодом 77 секунд (длительность импульса сотни миллисекунд) и 18.8 минуты (длительность импульса одна минута). На зависимости P/Pdot эти объекты находятся за так называемой линией смерти. То есть их период и производная периода таковы, что они не должны излучать в радиодиапазоне. В 2006 и 2007 годах появились публикации с обнаружением импульсного излучения галактических (вращающиеся радиотранзиенты (RRAT) – специфические пульсары с не очень ясной природой) и внегалактических (быстрые радиовспышки (FRB) – не очень ясно что из себя представляют) объектов.

То есть современное развитие техники (телескопов с большим полем зрения, большими полосами, возможностью длительных рядов наблюдений) привело к открытию новых объектов. Пульсары загадочные объекты. Помимо неясного механизма излучения, нет понимания их общего количества в Галактике (уже наблюдаемое количество пульсаров плохо коррелирует с известным количеством вспышек сверхновых, которые должны их породить), нет ясности с функцией светимости на низких частотах, с распределением разных выборок пульсаров относительно плоскости Галактики, с временем жизни нейтронной звезды как радиопульсара и масса других вопросов.

В Пущино уже 8 лет ведется мониторинговый обзор по поиску и исследованию пульсаров и транзиентов. Группа небольшая и масса задач, которые можно было бы решить с помощью имеющего обзора, остается неохваченной.

Исследования отдельных объектов (по накопленным мониторинговым наблюдениям)

магнетары (пульсары со сверхбольшим магнитным полем). Загадочна как эволюция магнетаров, так и их свойства на разных частотах;
радиоизлучение от рентгеновских пульсаров. Рентгеновские пульсары считаются радиоспокойными. Источник рентгеновского излучения – это аккреция вещества на вращающуюся нейтронную звезду. Однако, для ряда из них обнаружено радиоизлучение. Почему какие-то рентгеновские пульсары являются радиопульсарами, а какие-то нет является предметом исследования;
радиоизлучение от гамма пульсаров. В отличие от рентгеновских пульсаров гамма излучение по своей природе происхождения похоже на радиоизлучение. Однако, очень небольшая часть гамма пульсаров показывает радиоизлучение и наоборот.
оценка плотности потока пульсаров. В ходе проводимого обзора обнаруживается как известные, так и новые пульсары. Многие из новых пульсаров настолько слабы, что получить их средний профиль не удается, а само обнаружение показано на спектрах мощности усредненных за годы наблюдений. Нужно разработать способ оценки плотности потока из спектров мощности. (Данная работа скорее не на диплом, а на кандидатскую диссертацию);

Исследования выборок пульсаров

сравнение обзоров, проведенных на лучших в мире радиотелескопах на разных частотах показывает, что часть объектов, видимых на низких частотах, отсутствует на высоких частотах, и наоборот, 15-20% пульсаров, видимых на высоких частотах, отсутствует на низких частотах. Внятного объяснения этому факту нет. Из предполагаемых гипотез – это слишком плоский или слишком крутой спектр, особенности конуса излучения и другие. Нужно провести глобальное исследование;
оценка локального спектрального индекса пульсаров. Спектральный индекс в зависимости плотность потока от частоты наблюдений - S(ν) завязан на физику пульсара. В статьях, где пытаются строить эту зависимость, можно увидеть, что плотности потока на одной частоте в оценках разных авторов отличаются в разы, а иногда и в десятки раз. Столь сильные расхождения могут быть связаны как с собственной переменностью пульсара (т.е., измеряем в разное время, а у пульсара разная плотность потока за разные даты), так и с внешней переменностью (среда на луче зрения между пульсаром и нами искажает поток – межзвездные и межпланетные мерцания). Предлагается попытка измерить сп.индекс на частотном интервале 2.5 МГц за много лет и усреднить его (если способ окажется рабочим, то есть выход на диссертацию)

Исследование межзвездной среды

на настоящий момент в мониторинговом обзоре наблюдается больше 200 пульсаров. Излучение пульсаров проходя через межзвездную среду искажается и наблюдаются мерцания и другие явления. Вообще говоря, речь идет о прохождении излучения в случайно-неоднородных средах. Изучая эти мерцания (переменность излучения), можно восстанавливать среду на луче зрения, и, в целом в Галактике.

Всякое разное.

помимо перечисленного есть и еще масса задач, но не описываю их. Например: исследование пульсаров со спорадическим излучением; исследование рассеяния импульсов пульсаров; поиск пульсаров с интерпульсами; поиск соосных ротаторов; фарадеевское вращение плоскости поляризации по наблюдениям пульсаров; исследование импульсов RRAT с высоким частотно-временным разрешением; поиск интерпульсного излучения RRAT; построение LogN/LogS для пульсаров и другие.

Переменность излучения AGN на низких частотах

Переменность излучения компактных радиоисточников может быть собственной, связанной с разным темпом аккреции вещества на ЧД, а может быть внешней, связанной с прохождением излучения через межгалактическую и межзвездную среду. В одной из работ, сделанной в ПРАО удалось показать, что для исследованных активных ядер переменность вызвана мерцаниями на межзвездной среде. Извлеченные угловые размеры порядка 10 мс и оценка яркостной температуры дает значения больше, чем 1012, т.е. больше комптоновского предела. Предлагается провести массовые исследования ядер галактик, определить для каких из них наблюдается собственная переменность, для каких переменность вызвана межзвездной средой (по объему всей работы – это кандидатская диссертация, но можно взять несколько источников и исследовать их и не заниматься всей выборкой, состоящей из 500 источников). Сами наблюдения будут браться из данных по мониторингу в проекте «Космическая Погода» (интервал наблюдений уже больше 8 лет).

Более мелкие задачи

моделирование пульсаров. Создать псевдопульсары у которых случайным образом распределены амплитуды импульсов, периоды, меры дисперсии наложить их на реальные записи. Попытаться найти эти псевдопульсары разными способами;

моделирование вращающихся радиотранзиентов (RRAT) и быстрых радиовспышек (FRB). Моделируется мера дисперсии (т.е. реальное уширение импульса в частотном канале), рассеяние (с учетом того, что рассеяние меняется в широких пределах на заданной DM). Импульсы накладываются на реальные записи и затем ищутся. Тестируются разные виды поиска;

сделать калькулятор, работающий через веб-интерфейс и считающий расстояние до пульсара исходя из его меры дисперсии. Сами программы доступны в сети, но они то работают, то нет. Нужно взять доступный код и разобраться в его работе.

написать и испытать нейронную сеть, которая кластеризует данные из своих соображений. То есть на входе наши данные, на выходе разбивка этих данных по произвольным (выбранным самой сетью) признакам. Идея в том, что рассортируй данные на свой вкус, быть может мы увидим что-то очень уникальное.

Техподдержка сайта | API