Научная тема: «МАГНИТО-ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ И ПОПУЛЯЦИОННЫЙ СИНТЕЗ ОДИНОЧНЫХ НЕЙТРОННЫХ ЗВЕЗД»
Специальность: 01.03.02
Год: 2011
Отрасль науки: Технические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1.  Разработана оригинальная модель, описывающая популяцию близких молодых нейтронных звезд. На ее основе создан комплекс программ для популяционных расчетов эволюции близких одиночных остывающих нейтронных звезд и произведены расчеты.
  • Определено происхождение большинства близких молодых остывающих нейтронных звезд. Сравнением результатов расчетов с данными наблюдений продемонстрировано, что основная часть этих объектов появилась в Поясе Гулда.
  • Предложен новый тест моделей тепловой эволюции нейтронных звезд, основанный на расчете распределения Log N - Log S этих объектов в окрестности Солнца и сравнении с данными наблюдений. С помощью численного моделирования продемонстрирована эффективность нового метода. Показано, что он компенсирует недостатки традиционного подхода проверки моделей тепловой эволюции. Дляряда моделей рассчитаны диапазоны параметров, позволяющие описать наблюдаемую популяцию.
  • Сделаны предсказания для поиска одиночных остывающих нейтронных звезд с помощью будущих рентгеновских обзоров. Новые источники на более низких потоках будут иметь более высокие температуры, чем объекты "Великолепной семерки" - порядка 200 эВ,и будут располагаться за Поясом Гулда в направлении на богатые ОВ-ассоциации.

2.  Проведен комплексный популяционный синтез молодых одиночных нейтронных звезд в модели с затуханием магнитного поля. Исследована эволюционная связь между популяциями одиночных нейтронных звезд. Исследовано начальное распределение по магнитным полям. Доля магнитаров ограничена величиной порядка 10%.Выделено лог-нормальное распределение по начальным магнитным полям, удовлетворительно описывающее одновременно популяции близких остывающих нейтронных звезд, магнитаров и радиопульсаров. В этой модели среднее поле составляет Ю1325 Гс, дисперсияа = 0.6.

3.  Исследованы особенности магнито-вращательной эволюции старых одиночных нейтронных звезд и получены следующие результаты.

  • Рассчитаны модели эволюции одиночных нейтронных звезд с затуханием магнитного поля на большом масштабе времени для разных моделей затухания. Для разных моделей затухания выделеныдиапазоны параметров, при которых нейтронные звезды выходятна стадию аккреции из межзвездной среды за время, меньшее времени жизни Галактики. При экспоненциальном распаде, начальныхполях порядка 10 Гс, характерном времени распада 10-10 лет инижней границе поля порядка 1095-1011 Гс нейтронные звезды неуспевают выйти на стадию аккреции за время меньшее несколькихмиллиардов лет.
  • Рассчитано распределение по периодам вращения старых одиночных аккрецирующих нейтронных звезд при постоянном магнитномполе с учетом турбулентности межзвездной среды. Характерные периоды составляют несколько месяцев для реалистичных распределений по магнитным полям и скоростям. Для самых ярких низкоскоростных звезд периоды составляют порядка нескольких суток.

4.  Исследована роль двойных систем в формировании параметров одиночных компактных объектов и получены следующие результаты.

  • Изучены каналы образования быстро вращающихся ядер звезд ,которые могут быть прародителями магнитаров в тесных двойных системах. Показано, что при сохранении ядром звезды-прародителя значительной части приобретенного углового момента удается объяснить как количество магнитаров, так и факт их одиночности. В рамках сценария с заметной потерей углового момента в процессе эволюции необходимо сделать дополнительные предположения о параметрах дополнительной скорости (кике) при рождении нейтронной звезды. Необходим кик перпендикулярно плоскости орбиты с величиной > 400 км с    .
  • Рассмотрено влияние двойственности звезд-прародителей на распределение углов между осью вращения и направлением пространственной скорости для разных параметров кика. Рассчитано, в каких областях на плоскости угол-скорость доминируют одиночные пульсары, родившиеся в двойных системах. Такие источники чаще имеют углы > 15 - 20°, а также преобладают среди объектов со скоростями < 30 км с    .

5.  Исследованы некоторые аспекты эволюции массивных двойных систем и получены следующие результаты.

  • Предложена методика поиска близких молодых черных дыр, образовавшихся в распавшихся после взрыва сверхновой двойных системах, по убегающим звездам. Рассчитаны области локализациидля четырех объектов.
  • Построен и проанализирован спектр масс массивных нейтронных звезд в двойных системах, выделены типы систем, в которых наиболее вероятно их появление. Галактический темп формирования нейтронных звезд с барионной массой > 1.8 М0 составляет примерно (6 - 7) 10~7 в год.

6.  Даны оценки темпа гигантских вспышек магнитаров. По результатам обработки каталога BATSE темп вспышек с энерговыделениемв начальном импульсе > 0.5 10 эрг составляет < 1/10 - 1/30 вгод на галактику. Темп вспышек с энерговыделением в начальноми мпульсе > 10    эрг составляет < 1/1000 в год на галактику.

Список опубликованных работ
1.Manchester R N, Hobbs G B, Teoh A, Hobbs M, The Australia Telescope National Facility Pulsar Catalogue, Astron. J. 129 1993 (2005)

2.Веский В С, Радиопульсары Успехи Физ. Наук 1869 1169 (1999)

3.Веский В С, Магнитогидродинамические модели астрофизических струйных выбросов, Успехи Физ. Наук 180 1241 (2010)

4.Mereghetti S, X-ray emission from isolated neutron stars, in: High-Energy Emission from Pulsars and their Systems (Astrophysics and Space Science Proc.) (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2011) p. 345

5.Treves A, Popov S B, Colpi M, Prokhorov M E, Turolla R, The Magnificent Seven: Close-by Cooling Neutron Stars?, in: Proc. of "X-ray astronomy 2000" (Eds. R Giacconi, L Stella, S Serio, ASP Conf. Series vol. 234) (San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2001) p.225

6.Kaplan D L, Nearby, Thermally Emitting Neutron Stars, in: "40 Years of Pulsars: Millisecond Pulsars, Magnetars and More" (ASP Conf. Series Vol. 983, Eds С Bassa, Z Wang, A Cumming, V M Kaspi) (2008) p. 331

7.Halpern J P, Gotthelf E V, Spin-Down Measurement of PSR J1852+0040 in Kesteven 79: Central Compact Objects as Anti-Magnetars, Astrophys. J. 709 436 (2010)

8.Mereghetti S, The strongest cosmic magnets: soft gamma-ray repeaters and anomalous X-ray pulsars, Astron. Astrophys. Rev. 15 225 (2008)

9.McLaughlin M A et al., Transient radio bursts from rotating neutron stars, Nature 439 817 (2006)

10.Popov S B, Turolla R, Isolated neutron stars: An astrophysical perspective, in: Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop On Superdense QCD Matter and Compact Stars (NATO Science Series. II. Mathematics, Physics and Chemistry. Eds. D. Blaschke and D. Sedrakian. Vol. 197) (2006) p. 53

11.Popov S B, The zoo of neutron stars, Phys. Part. Nuc. 39 1136 (2008)

12.Predehl P et al., eROSITA on SRG, in: Space Telescopes and Instrumentation 2010: Ultraviolet to Gamma Ray (Eds. M Arnaud, S S Murray, T Takahashi) (Proc. of the SPIE vol. 7732, 2010) p. 77320U

13.Cappelluti N et al., eROSITA on SRG: a X-ray all-sky survey mission, arXiv: 1004.5219 (2010)

14.Pavlinsky M et al., Spectrum-Roentgen-Gamma astrophysical mission, in: Space Telescopes and Instrumentation 2008: Ultraviolet to Gamma Ray (Eds. M J L Turner, К A Flannagan) (Proc. of the SPIE vol. 7011, 2008) p. 70110H

15.Arefiev V et al., Hard x-ray concentrator experiment for Spectrum-X-Gamma mission, in: Space Telescopes and Instrumentation II: Ultraviolet to Gamma Ray (Eds. M J L Turner, G Hasinger) (Proc. of the SPIE vol. 6266, 2006) p. 62663L

16.Попов С Б, Прохоров М Е, Популяционный синтез в астрофизике Успехи Физ. Наук 177 1179 (2007)

17.Потехин А Ю, Физика нейтронных звезд, Успехи Физ. Наук 180 1279 (2010)

18.Lattimer J, Prakash M, What a Two Solar Mass Neutron Star Really Means arXiv: 1012.3208 (2010)

19.Яковлев Д Г, Левенфиш К П, Шибанов Ю А, Остывание нейтронных звезд и сверхтекучесть в их недрах, Успехи Физ. Наук 169 825 (1999)

20.Yakovlev D G, Gnedin О Y, Kaminker A D, Potekhin A Y, Cooling of superfluid neutron stars in: WE-Heraeus seminar on neutron stars, pulsars, and supernova remnants (MPE Report 278, Eds W Becker, H Lesch, J Trumper) (Garching bei Munchen: Max-Plank-Institut fur extraterrestrische Physik, 2002) p.287

21.Kaminker A D, Yakovlev D G, Gnedin О Yu, Three types of cooling superfluid neutron stars: theory and observations Astron. Astrophys. 383 1076 (2002)

22.Popov S B, Grigorian H, Turolla R, Blaschke D, Population synthesis as a probe of neutron star thermal evolution, Astron. Astrophys. 448 327 (2006)

23.Colpi M, Geppert U, Page D, Period clustering of the anomalous X-ray pulsars and magnetic field decay in magnetars Astrophys. J. 529 L29 (2000)

24.Willems B, Kolb U, On the detection of pre-low-mass X-ray binaries, Mon. Not. R. Astron. Soc. 343 949 (2003)

25.Ng С Y, Romani R W, Birth Kick Distributions and the Spin-Kick Correlation of Young Pulsars, Astrophys. J. 660 1357 (2007)

26.Rankin J, Further Evidence for Alignment of the Rotation and Velocity Vectors in Pulsars, Astrophys. J. 664 443 (2007)

27.Arzoumanian Z, Chernoff D F, Cordes J M, The Velocity Distribution of Isolated Radio Pulsars Astrophys. J. 568 289 (2002)

28.Popov S B, Colpi M, Prokhorov M E, Treves A, Turolla R, Young close-by neutron stars: the Gould Belt vs. the Galacic disc, Astrophys. Space Sci. 299 117 (2005)

29.Schwope A D, Hasinger G, Schwarz R, Haberl F, Schmidt M, The isolated neutron star candidate RBS1223 (1RXS J130848.6+212708), Astron. Astrophys. 341 L51 (1999)

30.Popov S B, Prokhorov M E, Colpi M, Treves A, Turolla R, Young isolated neutron stars from the Gould Belt, Astron. Astrophys. 406 111 (2003)

31.Hoogerwerf R, de Bruijne J H J, de Zeeuw P T, On the origin of the О and B-type stars with high velocities. II. Runaway stars and pulsars ejected from the nearby young stellar groups, Astron. Astrophys. 365 49 (2001)

32.Posselt B, Popov S B, Haberl F, Trumper J, Turolla R, Neuhauser R, Boldin P A, The needle in the haystack: where to look for more isolated cooling neutron stars (Corrigendum), Astron. Astrophys. 512 id.C2 (2010)

33.Popov S B, Pons J A, Miralles J A, Boldin P, Posselt B, Population synthesis studies of isolated neutron stars with magnetic field decay Mon. Not. R. Astron. Soc. 401 2675 (2010)

34.Muno M P, Gaensler В M, Nechita A, Miller J M, Slane P O, A Search for New Galactic Magnetars in Archival Chandra and XMM-Newton Observations Astrophys. J. 680 639 (2008)

35.Popov S B, Prokhorov M E, Formation of massive skyrmion stars, Astron, Astrophys 434 649 (2005)