Исследование дискретных радиоисточников в сантиметровом диапазоне длин волн тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

ГГ)

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.Н.ЛЕБЕДЕВА АСТРОКОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

На правах рукописи УДК 523.164

Журавлев Владимир Иванович

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ РАДИОИСТОЧНИКОВ В САНТИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН Специальность 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия

Автореферат Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Астрокосмическом Центре Физического института им. П.НЛебедева Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Попов М.В. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Комберг Б.В. (АКЦ ФИАН) доктор физико-математических наук Шоломицкий Г.Б. (ИКИ)

Ведущая организация:

Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга

Ъ »ш^ХлЯти. в ^

Защита состоится часов на заседании

Диссертационного Совета Д 002.39.01 Физического института им. П.НЛебедева Российской Академии наук по адресу: Москва В-333, Ленинский проспект, 53

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФИАН Автореферат разослан "_"_1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физ.-мат. наук Ю.А.Ковалев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Данная работа посвящена вопросам обработки и интерпретации наблюдательных данных, полученных на крупнейших телескопах в области сантиметрового диапазона длин волн. В отличие от метрового диапазона, где в большей степени преобладает излучение от протяженных областей, характеризующих прошлое состояние объектов и их внешние протяженные области, сантиметровые обзоры включают в себя значительное число переменных объектов, отождествляемых с центральными областями радиоисточников. Значительные успехи в проведении поисковых обзоров в сантиметровом диапазоне длин волн в последнее десятилетие позволили получить богатую информацию о свойствах дискретных внегалактических радиоисточников, которые характеризуются малыми угловыми размерами и высокой поверхностной яркостью, что делает эти объекты важными для наблюдательной космологии. Проблемы, решение которых связано с исследованием дискретных радиоисточников, охватывают вопросы теории строения и эволюции родительских ядер, задачи морфологической связи между ядром и протяженными областями радиоизлучения, вопросы анизотропии распределения, классификации и статистического анализа радиоисточников, вопросы строения межгалактической среды. С другой стороны, геометрические Характеристики Вселенной, пространственное распределение радиоисточников, возможная эволюция их характеристик во времени переплетены, что с самого начала определило сложность интерпретации наблюдательных данных.

Ситуация усложнилась из-за наличия селекционных эффектов, связанных с ограничением ансамбля по потоку, который определяется не только светимостью и удаленностью объектов, но также их ориентацией относительно наблюдателя. Сравнение теоретических моделей с наблюдаемыми проявлениями позволяет проверить рассматриваемую теоретическую схему и тем самым облегчить понимание всей совокупности проблем. Сопоставление накопленных наблюдательных данных с разными теоретическими представлениями о природе дискретных радиоисточников является в настоящее время актуальной научной проблемой. Цель работы.

Цель работы заключалась в разработке методики и программного обеспечения для обработки многолетних наблюдений глубокого поискового обзора РАТАН-600 и в сопоставлении полученных данных с сантиметровыми обзорами ИКАО, а также в исследовании угловой анизотропии распределения радиоисточников с плоскими спектрами в близких сверхскоплениях и выявлении ограничений, налагаемых на характер инжектируемых из родительского ядра частиц, ответственных за формирование протяженных структур. Научная новизна работы.

Разработан и реализован новый метод картографирования радиообзоров и процедура выделения дискретных радиоисточников. Проведено картографирование полоски обзора небесной полусферы шириной около 50' к югу от небесного экватора и получен каталог радиоисточников на частоте 3.9 ГГц. Впервые исследована анизотропия распределения дискретных радиоисточников с плоским спектром в сантиметровом диапазоне длин волн.

Полученные оценки радиосветимости и радиуса корреляции в пространстве локализованных объектов свидетельствуют о том, что наиболее вероятными кандидатами на отождествление в кратных подсистемах в сверхскоплениях являются сейфертовские галактики с взаимодействующими активными ядрами. Отмечена корреляция между радиосветимостью и наблюдаемой протяженностью внешних компонент в двойных квазарах. Показано, что эволюция асимметрии внешних компонент может быть понята в рамках flipflop модели.

Научная и практическая ценность работы.

Учет полученных в диссертационной работе результатов полезен при численном моделировании формирования крупномасштабной структуры Вселенной и при рассмотрении теоретических моделей радиовыбросов квазаров. Разработанная методика обработки глубокого поискового обзора РАТАН-600 на частоте 3.9 ГГц может быть использована для обработки аналогичных наблюдений. Апробация работы.

Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на 23 Всесоюзной радиоастрономической конференции "Галактическая и внегалактическая радиоастрономия" (Ашхабад, 1991); 25 Радиоастрономической конференции (Пущино, 1993); Научных сессиях АКЦ ФИАН (Пущино, 1991; 1995; 1996; 1997); "Современные проблемы в астрофизике" (Москва, 1996); 14 конференции "Актуальные проблемы внегалактической астрономии" (Пущино, 1997).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, пяти приложений и содержит 19 рисунков и 4 таблицы, включая список литературы из 96 библиографических ссылок. Объем диссертации составляет 108 страниц. На защиту выносятся следующие результаты:

1.Разработана методика картографирования и процедура выявления дискретных источников для обработки глубокого обзора РАТАН-600. Даны аналитические выражения для ошибок координат и потоков и приводится оценка достоверности радиоисточников.

2.С помощью разработанной методики картографирования и выделения дискретных радиоисточников получены 24 радиокарты, охватывающие область обзора, и каталог радиоисточников на частоте 3.9 Ггц.

З.Обнаружена крупномаштабная анизотропия распределения радиоисточников на частоте 4.85 ГГц с плоским спектром (а14. 4 85<0.5) на частоте 4.85 ГГц в направлении супергалактической плоскости в северной части небесной полусферы. 4.Из сопоставления амплитуд корреляционных функций для радиоисточников с плоским спектром, рассчитанных для двух областей - содержащей супергалактическую плоскость и расположенной на высоких супергалактических широтах показано, что имеется избыток корреляционных пар в диапазоне потоков 150400 мЯн, возможно, связанный с близкими скоплениями. Оценка пространственного радиуса корреляции радиоисточников хорошо согласуется с радиусом корреляции тесных пар сейфертовских галактик.

5.Анализ асимметрии в радиоизображениях двойных протяженных квазаров, отождествляемых с источниками из обзора 3CR и 4С, указывает на возможную морфологическую связь внешних компонент с физическими условиями в родительских ядрах.

6.Различие асимметрии внешних компонент квазаров и применимость к ним flip-flop модели позволило заключить, что с уменьшением светимости возраст квазаров увеличивается, и объяснить в рамках этой модели некоторые наблюдаемые особенности в их структуре.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Ведении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы и перечисляются основные результаты, выносимые на защиту.

В Главе 1 даются основные технические параметры аппаратуры и методика проведения наблюдений глубокого поискового обзора. Приводится описание форматов системы регистрации данных. Для обработки слабых сигналов разработана методика редактирования одномерных сканов и двумерных массивов. К оригинальным данным применялась процедура фильтрации с подавлением дрейфа и обеспечения помехозащищенности сигнала на разных пространственных масштабах. Получена зависимость полуширины диаграммы направленности антенны в зависимости от склонения. Особое внимание уделено задаче картографирования наблюдательных данных, решение которой стало возможно с появлением мощных вычислительных машин. С помощью модельных расчетов решена задача минимизации флуктуаций шумов без значительного увеличения полуширины отклика точечного

источника на плоскости радиокарты. Описана процедура выявления дискретных радиоисточников. Приводится каталог обнаруженных источников и профили отдельных участков радиокарт. Получены ошибки в определении координат прямого восхождения и склонения, а также дается ошибка плотности потока в зависимости от отношения сигнала к шуму, диаграммы направленности антенны, числа проходов по каждому скану и ошибок дискретизации. С учетом дифференциальной полноты рассмотрен подсчет источников и его сопоставление с ранними данными.

Во Главе 2 исследована анизотропия распределения радиоисточников с плоским спектром (а<0.5). Список источников был получен в результате обработки согласно методике, изложенной в Главе 1, радиокарт двух обзоров NRAO на частотах 1.4 и 4.85 ГГц для большей части северной небесной полусферы (около 6 стер) с предельными потоками 150 и 25 мЯн соответственно. Рассмотрены возможные селекционные эффекты. Проведено моделирование каталогов с учетом эффектов селекции, присущих исследуемой области. Проанализировано поведение угловой корреляционной функции в зависимости от потока. Показано, что в некоторых областях потока двухточечная корреляционная функция с большим запасом значимости отлична от нуля. Отмечается избыток корреляционных пар вблизи супергалактической плоскости в диапазоне потоков 400-800 мЯн и на высоких супергалактических широтах (больше 10°) в пределах 150-400 мЯн. Корреляция источников в Местном сверхскоплении позволила оценить предельную глубину тесных пар по красному смещению. По этим данным угловая двухточечная корреляционная функция была пересчитана в пространственную при условии, что разброс

радиоисточников по светимости является небольшим. Полученные оценки светимости и радиуса корреляции источников позволили говорить о возможной природе исследуемых объектов. Смещение корреляционного интервала для источников вне супергалактической плоскости в сторону меньших потоков, а также смещение ближайших соседей с сторону меньших угловых расстояний отражают пространственное распределение радиоисточников в более отдаленных скоплениях.

В Главе 3 рассматриваются морфологические особенности радиоисточников. Исследуется наблюдаемая асимметрия в радиоизображениях двухкомпонентных протяженных квазаров на частотах 1.4 и 4.85 ГГц, имеющих отождествление с источниками из обзоров 3CR и 4С, в зависимости от их радиосветимости. Сопоставляются наблюдаемые проявления асимметрии с теоретическими моделями, ранее обсуждавшиеся в литературе. Показано, что наблюдаемые морфологические особенности можно объяснить с помощью flip-flop модели с определенным соотношением временных параметров. При этом число изменений направления радиовыбросов возрастает с трех для квазаров с радиосветимостью Р>1028 вт гц-1 до пяти при Р<1028 вт гц-1. Обсуждаются особенности структуры радиоисточников в рамках этой модели.

В Заключении суммируются основные результаты работы.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1.Журавлев В.И., Ларионов М.Г., Получение GZ - списка на основе радиокарт обзора НРАО на 4.85 ГГц и совместное исследование его с Зеленчукским и другими обзорами, XXIII Всесоюзная радиоастрономическая конференция "Галактическая и внегалактическая радиоастрономия", Тез. докл., 1-3 октября 1991, Ашхабад, 28-29.

2.Журавлев В.И., Ларионов М.Г., Составление и исследование GZ -списка обзора НРАО, Астрон. Ж., 1992, 62, 449-460.

3.Берлин А.Б., Журавлев В.И., Ларионов М.Г., Нижельский H.A., Парийский Ю.Н., Сидоренков В.Н., Обзор участка небесной сферы в диапазоне склонений 0° -0°50' на частоте 3900 МГц, XXV Радиоастрономическая конференция, Тез. докл., 20-24 сентября 1993, Пущино, 19-20.

4.Журавлев В.И., Ларионов М.Г., Подсчеты радиоисточников глубокого обзора участка южной небесной полусферы, XXV Радиоастрономическая конференция Тез. докл., 20-24 сентября 1993, Пущино, 20-21.

5.Журавлев В.И. Ларионов М.Г., Статистическая зависимость logN-logS для глубокого обзора участка южной небесной полусферы, Письма в Астрон. Ж., 1994, 20, 83-84.

ö.Larionov M.G., Parijskij Yu.N., Zhuiavlev V.l., Sidorenkov V.N., Berlin A.B., Nizhel'skii N.A., A 3.9 GHz Survey for Declination -1° to 0°, Asrton. Astrophys. Suppl., 1994, 1M, 119-127.

7.Журавлев В.И., Ларионов М.Г., Методика получения списка объектов глубокого обзора участка южного неба, Препринт N41 ФИАН, 1995,3-15.

8.Журавлев В.И., Якимов В.Е., Исследование видимого распределения радиоисточников на небесной сфере, Сб. Доклады, представленные на годичную сессию Ученного Совета АКЦ ФИАН (Пущино, февраль 1995), ФИАН, 1996, 71-73.

9.Журавлев В.И., Эволюция квазаров в рамках модели "перекидного рубильника", Препринт N27, ФИАН, 1997, 3-23.

10.Zhuravlev V.I., Fetisova T.S., The sky distribution of radio sources with flat spectra, Astron. Astrophys. Trans., 1997, 12, 281-288.

055(02)2 Ротапринт ИКИ PAH

Москва. 117810, Профсоюзная. 84/32

Подписано к печати 15.09.9? /

Заказ 989 Формат 70x108/32 Тираж -/00 0/ f уч.-изд.л