Нейтронные звезды в оптическом и инфракрасном диапазонах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

005049086

Даниленко Андрей Андреевич

Нейтронные звезды к оптическом и инфракрасном диапазонах

На правах рукописи

Специальность 01.03.02 - астрофизика и звёздная астрономия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

7 ФЕВ 2013

Санкт-Петербург 2013

005049086

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук и Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном политехническом университете.

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

Шибанов Юрий Анатольевич

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Гнедин Юрий Николаевич (Главная астрономическая обсерватория РАН, заместитель директора) доктор физико-математических наук, профессор Малов Игорь Федорович (Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН, главный научный сотрудник)

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Защита состоится «_28_» февраля 2013 г. в 14°° на заседании диссертационного совета Д 002.205.03 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук.

Автореферат разослан «28_» января 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Красильщиков А. М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Нейтронные звезды (НЗ) - слабые оптические объекты, как правило слабее 23 звездной величины. К настоящему моменту, в оптическом и ближнем инфракрасном (ИК) диапазонах обнаружено всего 25 нейтронных звёзд. Для сравнения, около 2000 НЗ обнаружено в радио диапазоне, около двух сотен в рентгеновском, и около сотни в 7-лучах. Наиболее детально изучен пульсар в Крабовидной туманности, самый яркий пульсар со звездной величиной ту — 1G.6. Также неплохо изучены в оптическом и ближнем ИК диапазонах пульсары B0G5G ! 14, .10437-471, В0540—G9.3, В0833-45 (пульсар в созвездии Парусов или Вела) и J0633 1 174G (Геминга). Еще меньше мы знаем об излучении пульсаров в среднем ИК (диапазоне обсерватории Spitzer). В этом диапазоне до сих нор был обнаружен только пульсар в Крабовидной туманности [1], а также два аномальных рентгеновских пульсара (АРГ1), 4U 0142 I Gl [2] и 1Е 2259 I 58G [3]. Оба АРП демонстрируют избыток ИК излучения но сравнению с оптическим, в то время как спектр пульсара в Крабовидной туманности хорошо следует единому степенному закону от ультрафиолетового (УФ) до среднего ИК диапазона.

В итоге, имеющиеся данные пока не позволяют сделать определенные выводы о механизме излучения пульсаров в оптическом и ИК диапазонах. Поэтому получение новых данных об излучении НЗ и этих диапазонах весьма актуально.

Движущиеся со сверхзвуковыми скоростями НЗ идентифицируются в оптическом диапазоне также по На-туманностям типа головной ударной волны. Всего обнаружено семь таких туманностей. Прогресс в понимании этих объектов важен как с 'точки зрения возможности исследовать параметры пульсаров и окружающей их межзвездной среды, так и с 'точки зрения изучения физики бесетолкновительных ударных волн, что являе тся одной из центральных задач астрофизики. При 'том что спектроскопические наблюдения представляются наиболее перспективными для изучения На-туманностей, до сих пор такие наблюдения были проведены всего для -трех туманностей. Таким образом, спектроскопия На-туманностей вокруг пульсаров -также очень актуальна.

Цели работы. Поиск и идентификация пульсаров в оптическом и инфракрасном диапазонах. Анализ распределения энергии их излучения по спектру в данных диапазонах и сравнение с данными, полученными в других диапазонах. Исследование взаимодействия быстро движущихся НЗ с межзвездной средой посредством спектроскопии На-туманностей вокруг 'таких НЗ. Оценка скоростей -таких НЗ и расстояний до них. Для выполнения поставленных целей использовались данные, полученные с помощью телескопов, которые обладаю'!' максимальными угловым разрешением и чувствительностью. В частности, были проведены наблюдения на телескопах Very Large Telescope (VLT), Telescopio Nationale Galileo (TNG) и Большом Телескопе Азимутальном РАН (БТА). Также использовались данные из архивов орбитальных обсерваторий Spitzer, Chandra, XMM-Newton и наземных телескопов CTIO и KPNO.

Научная новизна. Впервые: (1) проведено отождествление пульсаров Вела и Геминга в среднем ИК диапазоне; (2) обнаружен оптический источник, кандидат в оптический двойник пульсара J1357—6429; (3) установлены глубокие

верхние пределы на оптические потоки пульсара Л1048—5832; (4) обнаружена линия Н7 и исследован профиль линии На излучения туманности Гитара.

Достоверность результатов. Представленные в диссертации результаты получены с использованием самых современных и апробированных методов наблюдений, обработки и анализа данных. Также достоверность обеспечена сравнением результатов, еде это возможно, с результатами других авторов и с данными в других диапазонах.

Научная и практическая ценность. Полученные наблюдательные данные пригодны,для непосредственного сравнения с теоретическими моделями и с результатами других наблюдении. Результаты данной работы могут применяться для теоретического моделирования излучения пульсаров, а также для планирования дальнейших более детальных наблюдений исследованных объектов и поиска других пульсаров в оптическом и ПК диапазонах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обнаружение линии Н7 в спектре туманности Гитара вокруг пульсара В2224 I 05 и получение новой оценки величины межзвездного поглощения в направлении на пульсар. Исследование профиля линии На этой туманности и получение новых оценок скорости пульсара В2224 ! G5 и расстояния до него.

2. Обнаружение точечного источника оптического излучения, вероятно связанного с пульсаром Л1357—6429. Измерение потоков оптического излучения этого источника. Определение глубоких верхних пределов для потоков оптического излучения пульсара J1048—5832 и получение новой оценки величины межзвездного поглощения в направлении на пульсар. Анализ многоволновых спектров этих пульсаров с учетом оптических данных. Доказательство того, что оба пульсара являются неэффективными в оптическом диапазоне и, вместе с пульсаром Вела, образуют минимум на эмпирической зависимости «оптическая эффективность-возраст».

3. Отождествление пульсаров Вела и Геминга в среднем инфракрасном диапазоне и измерение потоков их инфракрасного излучения. Анализ многоволновых спектров этих пульсаров с учетом инфракрасной области и обнаружение избытка их инфракрасного излучения по сравнению с оптическим.

Апробация работы и публикации. Результаты, вошедшие в диссер тацию, получены в период с 2005 по 2012 годы и опубликованы в -трех статьях и в тезисах ряда конференций. Результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: Всероссийская школа для молодых ученых "Современные методы астрономической спектроскопии" (Нижний Архыз, 2000); Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра" (Москва, 2000, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012); Всероссийская астрономическая конференция "От эпохи Галилея до наших дней" (Нижний Архыз, 2010); MODE-SNR-PWN Workshop (Bordeaux, 2010); CompStar School and Workshop (Catania, 2011); International conference on the Physics of Neutron Stars (С.-Петербург, 2011); "Electromagnetic radiation from pulsars and magnetars" (Zielona Gora, 2012);

Всероссийская молодежная астрономическая конференция "Наблюдаемые проявления эволюции звезд" (Нижний Архыз, 2012); SNR-PWN Workshop (Montpellier, 2012); на семинарах сектора теоретической астрофизики ФТИ им. А. Ф. Иоффе.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 140 страниц текста, в том числе 32 рисунка и 14 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 145 наименований.

Основное содержание работы

Во Введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулированы цели и научная новизна работы, достоверность результатов, их практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1 является обзорной. В ней рассказывается о свойствах пульсаров в оптическом диапазоне и характеристиках приборов, использовавшихся для получения результатов диссертации. Наблюдения проводились на телескопах БТА (Большой Телескоп Азимутальный, 6 м), TNG (Telescopio Nationale Galileo, 3.58 м) и VLT (Very Large Telescope, 8.2 м) Наблюдения на БТА и TNG проводились в полосе На, a на VLT в полосах VRI. Использовались данные в среднем ИК диапазоне из архива космической обсерватории Spitzer, рентгеновские данные из архивов космических обсерваторий Chandra и XMM-Newton и оптические данные из архивов наземных телескопов СТЮ (Cerro Tololo Inter-American Observatory, 4 м) и KPNO (Kitt Peak National Observatory, 4 м). Также описаны методы редукции наблюдательных данных, особенности фотометрии слабых объектов, абсолютной и относительной астрометрии.

Глава 2 посвящена исследованию На-туманности типа головной ударной волны вокруг пульсара В2224+65 (туманности Гитара). В разделе 2.1 речь идет о предыдущих исследованиях туманности Гитара и аналогичных На-туманностей, обнаруженных вокруг других пульсаров. Всего известно семь таких туманностей, и спектральные наблюдения проведены лишь для трех из них. Полученные спектры показали, что головные ударные волны вокруг пульсаров - это «бальмеровские», или безызлучательные ударные волны [4-6]. Они также наблюдаются в некоторых молодых остатках сверхновых (ОСН) [7].

Безызлучательными называются волны, излучение которых не влияет на динамику газа за ударным фронтом [8]. Существующие модели [7] предсказывают характерную двухкомпонентную структуру линий в спектре безыз-лучательных ударных волн. Одна компонента, узкая (~ 10 км с"1), связана с излучением медленных нейтральных атомов межзвездной среды, которое возбуждается соударениями с ускоренными на ударном фронте протонами и электронами. Вторая компонента, широкая (~ 100-1000 км с-1), связана с излучением быстрых нейтральных атомов, продуктов реакций перезарядки между медленными атомами и быстрыми протонами за фронтом ударной

6

с

_о

сЗ

"о о

Q

22:26:00.0 50.0 25:40.0

Right ascension

Рис. 1. Изображение поля туманности Гитара в полосе Но из архива 4 м телескопа KPNO. Стрелками показаны яркая «голова» и более тусклое «тело» Гитары, а также яркий филамент, расположенный к югу, природа которого до сих пор не известна и, в том числе, обсуждается в диссертации. Прямые линии показывают расположение щели спектрографа.

волны. Исследование структуры линии позволяет одновременно определить параметры (скорость и расстояние) соответствующих пульсаров и исследовать физику ударной волны, поскольку излучение безызлучательной ударной волны, в отличие от излучения излучательных волн, формируется непосредственно за ударным фронтом и потому несет информацию о бесстолкнови-тельных процессах, происходящих на фронте. Важно, что мы в принципе можем измерить расстояние до пульсара и его тангенциальную скорость с очень хорошей точностью, гораздо точнее, чем это возможно для ударных волн в ОСН. Тщательно изучив свойства головных ударных волн вокруг пульсаров, мы в будущем сможем откалибровать формулы, используемые для описания ударных волн в ОСН, что, в том числе, позволит точнее определять расстояния до соответствующих ОСН, а значит и их возраст.

В разделе 2.2 описаны основные параметры использовавшихся приборов и условия наблюдений. Спектроскопия среднего разрешения с длинной щелью, с номинальным разрешением 57 км с-1, в диапазоне 6232-6888 А, проводилась на телескопе TNG (3.6 м), при этом полная ширина на половине высоты (full width at half maximum, FWHM) На линии неба составила 74 км с-1, что дает

фактическое спектральное разрешение. На Рис. 1 показано как была расположена щель во время наблюдений. К сожалению, условия наблюдений, прежде всего атмосферное поглощение, были крайне нестабильными. Это связано с песком из Сахары, который несет ветер прямо над Канарскими островами. местом расположения телескопа. Из 12 экспозиций, было выбрано лишь пять, в течении которых условия наблюдений были наилучшими. Суммарное время этих пяти экспозиций составило 11.4 кс. Это достаточно много, но нужно учитывать, что даже для лучших пяти экспозиций поглощение было значительным. Из-за крайне нестабильных условий, сколь-нибудь надежно откалибровать данные TNG по потоку не представляется возможным, но это в данном случае не так критично, так как для нас было важно прежде всего исследовать профиль линии На.

Также на 6 метровом телескопе БТА Российской Академии Наук были проведены наблюдения с низким разрешением (~ 450 км с-1) в более широком диапазоне, 3100-7300 А. Полное время экспозиции составило 7.2 кс и главной целью было обнаружить линию Н7, что не было сделано в предыдущих наблюдениях [5]. Щель была расположена примерно также, как при наблюдениях на TNG (см. Рис. 1).

В разделе 2.3.1 обсуждается спектр, полученный на TNG, где видны линия На «головы» Гитары и запрещенные линии [N II] АА6717, 6731 и [S II] АА6548, 6584 яркого филамента [AS]. В разделе 2.3.2 исследуется профиль линии На яркой «головы» Гитары. Профиль хорошо описывается одной гауссианой, и таким образом состоит из одной компоненты. Это достаточно неожиданно с точки зрения существующей модели излучения бальмеровских ударных волн и наблюдений бальмеровских ударных волн в ОСН, которые говорят, что всегда наблюдаются обе компоненты с отношением полных потоков, примерно равным единице [7]. FWHM гауссианы равна 162 ± 7 км с-1, значит эта единственная компонента является широкой компонентой, т.к. максимальная ширина узкой компоненты не может быть больше ~ 50 км с^1 [71. Отношение полных потоков широкой и узкой компонент равно \ь/\п > 7. Оказалось, что линия На «головы» Гитары также немного сдвинута в голубую сторону спектра, и сдвиг равен Д = —(10 ± 4) км с-1. Используя параметры линии На, можно оценить скорость ударной волны, vs = 203 ± 9 км с-1, и угол между нормалью к поверхности ударной волны и лучом зрения, i ~ 85°. Отсюда также можно оценить скорость пульсара, vp ~ 200 км с-1, и, учитывая собственное движение (182 ± 3) х Ю-3 угл. сек. год-1 [9], расстояние до пульсара, D ~ 230 пк. Это значительно меньше расстояния по мере дисперсии (dispersion measure, DM), D ~ 1.7 кпк [9].

В разделе 2.3.3 обсуждается спектр низкого разрешения, полученный на БТА [A4]. В результате наблюдений, кроме линий На и Н/3, на уровне ~ 3.5а впервые удалось обнаружить линию Н7. Отношение полных потоков На/Н/3 = 6.0 ± 0.7 в пределах ошибок согласуется с полученным в предыдущих наблюдениях значением На/Н/3 = 5.5 ± 0.5 [5]. Сравнив наблюдаемое отношение На/Н7 ~ 17 с теоретическими пределами 7.5 < На/Н7 < 9.0 [10], мы получили оценку на величину межзвездного поглощения в видимом диапазоне, Ау < 1. Эта оценка сильнее той, что получается из сравнения наблюдаемого отношения На/Н/3 с теоретическими пределами 3 < На/Н/3 < 5

[10], Ау < 1-65. Кроме того, наша оценка лучше согласуется с оценкой Ау < 0.5, следующей из ограничения на колонковую плотность водорода, Nf¡ < 0.9 х 1021 см-2, полученного в рентгеновских наблюдениях с обсерваторией Chandra [11]. Если оценивать колонковую плотность по мере дисперсии, Nh ~ DM(0.03 х 1021) см-2, предполагая степень ионизации вдоль луча зрения равной 0.1, получим, учитывая DM = 36.079 пк см"3 [12], NH ~ 1.1 х 1021 см"2 и Ау ~ 0.6. Исходя из последней оценки для Ау, можно получить "внутреннее" значение На/Н/3 ~ 4.2.

В разделе 2.3.4 обсуждается спектр яркого филамента. Наблюдаемые отношения [S II]/Ha ~ 1.45 и [N II]/Ha ~ 0.76 свидетельствуют, что источником возбуждения скорее всего является ударная волна, а не фотоионизация. Эти отношения часто используются для того, чтобы отличить ОСН от зон Н II и планетарных туманностей [13]. Кроме того [S II] 6717/6731 ~ 1.48 соответствует электронной плотности 10-100 см-3 [13], типичной для старых ОСН. Таким образом, спектральные наблюдения указывают на то, что яркий филамент, скорее всего, принадлежит некоторому ОСН, не связанному с пульсаром

Результаты главы обсуждаются в разделе 2.4. Неожиданными представляются наши оценки скорости и расстояния, а также отношения 1ь/1п. Подробно обсуждается, как можно согласовать наши результаты с тем, что уже известно о туманности Гитара и других На-туманностях вокруг пульсаров, а также о безызлучательных ударных волнах в целом. Также обсуждаются дальнейшие наблюдения, которые помогут прояснить ситуацию.

В главе 3 речь идет об исследовании пульсара J1048—5832. В разделе 3.1 обсуждаются важнейшие свойства пульсара. Пульсар J1048—5832 имеет период обращения Р = 124 мкс, характеристический возраст тс = Р/2Р = 20400 лет и связанную с замедлением вращения скорость потери энергии Е = 2 х 103G эрг с-1; он был открыт в радио диапазоне [14], а затем обнаружен и в рентгеновском диапазоне [15]. Также в рентгеновском диапазоне была обнаружена туманность вокруг пульсара [15]. На телескопе VLT были проведены наблюдения с целью отождествления пульсара и его туманности в оптическом диапазоне, а также изучения свойств его оптического излучения.

В разделе 3.2.1 описаны условия наблюдений. В полосах V и R были получены глубокие, 24 кс и 16.8 кс, изображения PSR J1048—5832. Качество изображения во время наблюдений менялось от 0'.'4 до l'.'O. Первичная редукция данных была произведена с помощью стандартных процедур пакетов IRAF и MIDAS. Астрометрия описана в разделе 3.2.2. Ошибки астрометриче-ской привязки для оптических изображений составили < 0?2. Также описана астрометрия архивных рентгеновских изображений. Фотометрическая калибровка описывается в разделе 3.2.3.

В разделе 3.3.1 поле пульсара в полосе V, составленное из двух чипов ПЗС матрицы прибора FORS2, сравнивается с изображениями в полосах 8 и 24 мкм из архива обсерватории Spitzer и изображением в полосе На, полученным на 4 м телескопе СТЮ. Обсуждается протяженная темная структура, видимая в полосах V и На вокруг положения пульсара, вероятно связанная с газо-пылевыми облаками HII-комплекса Карина, на границе которого находится пульсар.

fÖLn

со ^

LT) fC^ 1Л ГО^О

ж гН рн О

, яМ

ГО 1Л {Jim Й о

-н гН

В CQ

(D

о

■ t

ф!

О В

Log т [ years ]

-2

X 00 .

-6

-8

> ' ...... 1 ■ ' -

_ -

* J Ш ▼

- A V -

•f 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1

- 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ▼

<11 ►

- Ш -

А * Y

■ I ш х ф

ф

3 4 5 6 7 8 9 Log х, [ years ]

Рис. 2. Рентгеновские и оптические светимости (слева) и эффективности (справа) различных пульсаров в зависимости от возраста.

В разделе 3.3.2 исследуется непосредственная окрестность пульсара. Рядом с положением пульсара обнаружено несколько точечных источников. Фотометрия оптических изображений и построенная по результатам этой фотометрии диаграмма цвет-величина, включающая около 3500 звезд поля, обсуждаются в разделе 3.3.3. Оказалось, что один из источников вблизи пульсара имеет несколько необычный, по сравнению с подавляющим большинством звезд поля, цвет. Обсуждается связь источника с морфологической особенностью рентгеновской туманности, так называемым «виспом» (wisp). В результате наблюдений нам не удалось обнаружить PSR J1048—5832 в оптическом диапазоне, но зато удалось поставить предельно жесткие (исходя из возможностей современных приборов) и информативные верхние пределы на яркость пульсара Л1048—5832 в оптических полосах, V > 28™4 и R > 28™1.

В разделе 3.3.5 описан анализ рентгеновских данных из архивов обсерваторий Chandra и XMM-Newton. Ранее, в работе [15], спектр пульсара фактически не исследовался, а исследовался только суммарный спектр туманности и пульсара. Мы заново проанализировали рентгеновские данные, чтобы сравнить полученные верхние пределы с рентгеновским спектром пульсара и, как следствие, получили оценку величины Nu в направлении на PSR ,11048—5832. Эта оценка получилась несколько ниже той, что приведена в работе [15]. Из сравнения оптических и рентгеновских изображений видно, что юго-восточная область рентгеновской туманности перекрывается с темной, очевидно сильно поглощенной, областью на оптических изображениях. Нами был проанализирован рентгеновский спектр юго-восточной области. В результате, было установлено, что Nu для этой области действительно заметно (статистически значимо) выше, чем Nh для пульсара. В разделе 3.3.6, используя так называемые звезды красного сгущения в качестве стандартных свечей, мы построили зависимость поглощение-расстояние в направлении на PSR J1048—5832, которая вместе с оценкой расстояния по мере дисперсии поз-

Рис. 3. Фрагмент изображения поля пульсара J1357—6429, полученного на VLT в полосе I. Показаны эллипсы ошибок рентгеновских и радио- положений пульсара. Показан оптический кандидат, а также фоновые звезды.

волила нам независимо оценить величину межзвездного поглощения, Ау « 2. Это согласуется с оценкой по Nh, полученной из анализа рентгеновского спектра пульсара, и меньше значения Ау » 5, которое следует из анализа суммарного спектра пульсара и туманности.

В разделе 3.3.7 анализируется многоволновой спектр пульсара, построенный с учетом оптических верхних пределов и оценки на межзвездное поглощение.

Полученные данные позволили нам установить верхний предел на оптическую светимость пульсара. Lopt < 1028'9 эрг с-1, откуда также следует ограничение на отношение оптической светимости к Е, т.е. эффективность пульсара, r/opt < КГ™ В разделе 3.4 обсуждаются результаты и перспективы дальнейших наблюдений. На Рис. 2 оптические и рентгеновские светимости и эффективности различных пульсаров показаны в зависимости от возраста. Видно, что PSR J1048—5832, также как и пульсар Вела, является неэффективным в рентгеновском и оптическом диапазонах.

Глава 4 посвящена наблюдениям пульсара J1357—6429. В разделе 4.1 обсуждаются важнейшие свойства этого пульсара. Пульсар ,11357—6429 был открыт в обзоре Паркса (the Parkes multi-beam survey of the Galactic plane) и имеет P = 166 мкс, тс = P/2P 7300 лет и Ё = 3.1 x 1036 эрг с'1 [16]. Затем пульсар был обнаружен в рентгеновском диапазоне с помощью орбитальных обсерваторий Chandra и XMM-Newton [17; 18]. Кроме того, в рентгеновском диапазоне была обнаружена протяженная туманность [17-20] и с высокой значимостью подтверждены рентгеновские пульсации [19; 20]. По результатам наблюдений, проведенных на орбитальной обсерватории Fermi, перио-

дические пульсации были открыты также в диапазоне ГэВ [20]. Также был обнаружен менее яркий и более протяженный рентгеновский плерион [19; 21], который пространственно совпадает с протяженным источником излучения в диапазоне ТэВ, HESS J1356-645 [21]. Источник HESS J1356-645 предположительно является так называемой реликтовой пульсарной туманностью. Также HESS J1356—64 пространственно совпадает с радио плерионом, кандидатом в OCH G309.8—2.6.

В разделе 4.2.1 описаны условия наблюдений. Поле пульсара J1357— 6429 наблюдалось в полосах V, R и / на телескопе VLT. Времена экспозиций в полосах V, R и I составили 12.3 кс, 7.6 кс и 7.8 кс соответственно. Качество изображения в полосах V, R и I составило и 0'.'59, 0'.'52 и 0'.'44 соответственно. В разделе 4.2.2 описана астрометрия. Ошибка астромет-рической привязки составила < 0'.'2 для обоих координат для изображений во всех полосах. Также описывается астрометрическая привязка рентгеновских изображений, взятых из архива обсерватории Chandra, точность которой составила О'.'б, что соответствует номинальной точности наведения. В разделе 4.2.3 описывается фотометрическая калибровка. Были получены следующие верхние пределы на обнаружение точечного источника на уровне За: Vup « 28m5, Rup « 28m0 и Iup и 2?.n2.

В разделе 4.3.1 обсуждается обнаруженный в пределах эллипса ошибок рентгеновского положения пульсара точечный источник, кандидат в пульсары (или оптический кандидат) [А2; A3; А7]. На Рис. 3 показан фрагмент изображения в полосе I. В разделе 4.3.2 представлены результаты поиска пульсарной туманности. Следов пульсарной туманности в оптическом диапазоне обнаружено не было. В разделе 4.3.3 описываются результаты фотометрии. Звездные величины оптического кандидата составили V — 27I.n3 ± 0m3, R = 25'."52 ± 0т07 и I = 24т13 ± 0т05. В разделе 4.3.4 обсуждаются диаграммы цвет-величина и цвет-цвет. Диаграмма цвет^цвет, построенная примерно для тысячи звезд поля, показана на Рис. 4. Цвета оптического кандидата несколько отличаются от цветов звезд поля, в частности, тех, что находятся в окрестности рентгеновского и радио положений пульсара. Согласие положения оптического кандидата с рентгеновским положением пульсара и необычные цвета свидетельствуют в пользу справедливости отождествления объекта с пульсаром.

В разделе 4.3.5 обсуждается многоволновой спектр пульсара с учетом из-

Рис. 4. Диаграмма цвет-цвет для звезд поля пульсара Л357—6429. Оптический кандидат обозначен буквой С. Также показаны фоновые звезды, отмеченные на Рис. 3. Разными цветами показаны эмпирические кривые главной последовательности поглощенные с нулевой, средней и максимальной в данном направлении Галактики величинами, Ау = 0, 2.0 и 5.9.

меренных оптических потоков кандидата. Чтобы точнее оценить поглощение и расстояние до пульсара, мы заново проанализировали рентгеновские данные и, используя тот же метод звезд красного сгущения, что применялся нами для PSR J1048—5832, построили зависимость поглощение-расстояние в направлении на PSR J1357—6429. Результаты анализа рентгеновских данных согласуются с представленными в работах [19; 20]. Из сравнения рентгеновских данных и зависимости поглощение-расстояние мы заключили, что расстояние до PSR J1357—6429 находится в пределах 2-2.5 кпк, а Лу и 0.8.

В разделе 4.4 обсуждаются полученные результаты. Если отождествление оптического кандидата с PSR J1357—6429 справедливо, это приводит к двум важным следствиям.

Во-первых, угловое расстояние между положением оптического кандидата и радио-положением пульсара, измеренным 9 годами ранее, 1'.'5 ± СУ/32 (Рис. 3), на расстоянии 2-2.5 кпк соответствует скорости 1600-2000 км с-1. Направление предполагаемого собственного движения приблизительно совпадает с направлением отрезка, соединяющего положение пульсара и центр источника HESS J1356—64, а также с направлением, в котором вытянут хвост рентгеновской туманности [18; 19]. Реальность собственного движения подтверждается наличием существенного сдвига между рентгеновским и радио [16] положениями пульсара, а также между двумя рентгеновскими положениями, полученными в разные эпохи (см. Рис. 3). Если будущие наблюдения подтвердят высокое собственное движение PSR J1357—6429 и удастся измерить его параллакс, мы возможно получим самый быстрый пульсар из известных на данный момент, что очень важно для понимания природы высоких скоростей нейтронных звезд [9; 22].

Во-вторых, оптические потоки, исправленные за межзвездное поглощение, дают необычно крутой оптический спектр, со степенным индексом а„ ~ 5, чего не наблюдалось ранее для пульсаров. Это обстоятельство работает против справедливости отождествления. Если же отождествление подтвердится, PSR J1357—6429 станет исключительно интересен также благодаря своему крутому оптическому спектру.

Мы также оценили светимость и эффективность пульсара J1357—6429 в оптическом диапазоне, Lopt и 1029'2 эрг с-1 и T]opt « 10"7-3, и нанесли соответствующие точки на графики, представленные на Рис. 2. Как видно из Рис. 2, PSR J1357-6429 является неэффективным в рентгеновском и оптическом диапазонах. Таким образом, наблюдения PSR J1048—5832 и PSR J1357—6429 подтверждают, что все пульсары с возрастом примерно равным возрасту Белы (104 лет) имеют низкую эффективность в рентгеновском и оптическом диапазонах. Заметим, что минимум, наблюдаемый в зависимостях рентгеновской и оптической эффективностей от возраста, не наблюдается для эффективности в гамма-диапазоне [23].

В главе 5 речь идет об открытии инфракрасного излучения известных пульсаров Вела и Геминга. В разделе 5.1 обсуждаются важнейшие свойства пульсаров, известные из предыдущих наблюдений. Вела и Геминга были идентифицированы в различных спектральных диапазонах, от ближнего ИК диапазона до гамма-лучей. Оба пульсара демонстрируют слабый избыток излучения в ближнем ИК диапазоне по сравнению с излучением в оптическом

Рис. 5. Фрагмент ИК изображений поля пульсара Вела ~ 20" х 25", полученных прибором VLT/ISAAC в полосах J и Я (левая колонка) и прибором Spitzer/IRAC в полосах 3.6 и 5.8 мкм (правая колонка). Показано положение пульсара Вела. Стрелкой показано направление его собственного движения. Крестами отмечены радио-положепия пульсара на эпохи наблюдений с VLT и обсерваторией Spitzer. Точечный узло-подобный объект «ol», протяженный в юго-западном направлении объект «counter jet?» и две фоновые звезды «о2» и «оЗ» отмечены на изображении в полосе Я. Контуры на изображении в полосе 3.6 мкм - это линии постоянной интенсивности изображения в полосе ,/.

диапазоне (см. Рис. 6). Чтобы проверить, являются ли эти особенности реальными, мы проанализировали архивные широкополосные изображения, полученные орбитальным телескопом Spitzer в диапазоне 3.6-160 мкм, и сравнили их с данными в других спектральных диапазонах.

В разделе 5.2.1 описаны полные времена экспозиций в различных полосах, полученные обсерваторией Spitzer, поля зрения, размеры пикселей ПЗС матриц. В полосах 3.6 и 5.8 мкм на уровне значимости ~ (4-5)er обнаружен точечный источник, положение которого согласуется с положением пульсара Вела, и в полосе 3.6 мкм на уровне 2ет виден источник, положение которого согласуется с положением пульсара Геминга [AI; А5; А6]. В разделе 5.2.2 описана астрометрия. Для аккуратного сравнения положений обнаруженных источников с соответствующими положениями пульсаров в радио и оптическом диапазонах, известными с очень хорошей точностью [24-27], была произведена абсолютная астрометрическая привязка. Ошибка положения (1er) составила < 0"Л для обеих координат (при размере пиксела 1'.'2).

В разделе 5.3.1 подробно анализируются изображения пульсара Вела. На Рис. 5 показаны изображения окрестности пульсара Вела в полосах 3.6 и 5.8 мкм в сравнении с аналогичными изображениями, полученными телескопом VLT в полосах J и К [28]. Точечный источник, видимый в полосах 3.6 и 5.8 мкм, расположен в пределах неопределенности положения пульсара по данным в ближнем ИК. Следов пульсарной туманности на изображениях обсерватории Spitzer обнаружено не было, но в полосе 8 мкм была обнаружена структура коррелирующая с рентгеновским и радио- плерионом [29].

43.5; 3 -

Spitzer/IRAC

(lililí ' ■

Crab -

;Т24|ЛТ

Vela

oN* liP

ib

bß О

0-

Mips

.и І і І І І І І І І и

-H-

2; 1 j

-1:

Geminga-

13 13.5 14 14.5 15

Log V [ Hz ]

Рис. 6. Слева: Спектры пульсаров Краб, Вела и Геминга в диапазоне от ближнего ИК до УФ, с учетом поправки на межзвездное поглощение. Вверху: Аппроксимация исправленного за межзвездное поглощение спектра пульсара Вела суммой вкладов от самого пульсара, который описывается степенным законом {синяя штриховая линия), и пылевого диска, переизлучающего рентгеновское излучение пульсара (красная штриховая линия). Приведены значения внутреннего и внешнего радиусов диска, и Й,,,х, а также температуры на внутреннем радиусе, Тіп.

В разделе 5.3.2 описан анализ изображений пульсара Геминга. Изображения в полосе 3.6 мкм, где обнаружен точечный источник, сравниваются с изображением в полосе / полученным с телескопом Subaru [30]. Пульсар имеет высокое собственное движение, (178 ± 2) х КГ3 угл. сек. год-1 [27], и поэтому мы можем ожидать, что за шесть лет прошедших между наблюдениями на Subaru (2001 год) и на Spitzer положение пульсара сместилось на « 1"22. Положение точечного источника согласуется с ожидаемым в пределах ошибок. Следов рентгеновской пульсарной туманности, как и в случае Велы, в среднем ИК диапазоне обнаружено не было.

В разделе 5.3.3 описаны результаты фотометрии обнаруженных источников. В тех полосах, где никаких источников обнаружено не было, были получены верхние пределы. В разделе 5.3.4 дано описание многоволновых спектров пульсаров с учетом потоков и верхних пределов в среднем ИК диапазоне.

14 14.5 Log V [ Hz ]

Т. = 834+/-63 к:

- power-law,

- а = 0.01

irradiated disk: R. = 0.28 +/- 0.05 R

in SI

R = 1.4+/-0.4 R

На Рис. 6 спектры пульсаров от УФ диапазона до диапазона 24 мкм сравниваются с аналогичным спектром пульсара в Крабовидной туманности. Как видно, спектры обоих пульсаров, в отличие от пульсара в Крабовидной туманности, демонстрируют избыток ИК излучения по сравнению с оптическим. Особенно это справедливо для пульсара Вела. Таким образом избыток ИК излучения по сравнению с оптическим, ожидаемый согласно данным в ближнем ИК диапазоне [28; 30], подтверждается данными обсерватории Spitzer и оказывается значительным (по крайней мере для пульсара Вела) в среднем ИК диапазоне.

В разделе 5.4 обсуждаются полученные результаты. Обсуждаются возможные причины столь сильного избытка ИК излучения: реликтовые диски, переизлучающие рентгеновское излучение пульсара (см. Рис. 6), пространственно неразрешенные структуры пульсарного ветра, и пульсарные магнитосферы.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации:

1. В спектре низкого разрешения туманности Гитары, полученном на телескопе БТА, впервые обнаружена линия Н7, что позволило ограничить величину межзвездного поглощения, Ау < 1. Это согласуется с ограничением на величину колонковой плотности, Nu, следующем из рентгеновских данных, а также с оценкой Nh по мере дисперсии. Спектроскопия среднего разрешения, выполненная на телескопе TNG, позволила впервые исследовать профиль линии На яркой «головы» туманности Гитара и оценить его ширину в 162 ± 7 км с-1. На основании этого были получены новые независимые оценки скорости пульсара В2224+65, vpsr ~ 200 км с-1, угла наклонения его траектории к лучу зрения, г ~ 85°, а также расстояния до пульсара, D ~ 230 пк. Это расстояние в несколько раз меньше значения 2 кпк, которое получено по мере дисперсии.

2. Пульсар J1048—5832 не был обнаружен на глубоких оптических изображениях поля вплоть до 28 звездной величины. Пульсар расположен в регионе, относящемся к HII-комплексу Карина, который заполнен клочковатыми, плотными газо-пылевыми облаками. Величина межзвездного поглощения здесь может существенно меняться даже на масштабе 10". Верхние пределы и анализ рентгеновских данных показывают, что оптические потоки пульсара не превышают экстраполяцию степенного рентгеновского спектра в оптический диапазон, что также наблюдается для других пульсаров. Сравнение верхнего предела на эффективность в полосе V, tjv = Ly/E < Ю-7,4, с соответствующими значениями для других пульсаров показывает, что пульсар J1048—5832 является неэффективным в оптическом диапазоне, как и пульсар Вела.

3. Обнаружен оптический кандидат для пульсара J1357—6429. Он имеет чрезвычайно высокую тангенциальную скорость и необычайно крутой оптический спектр. Светимость и эффективность пульсара в полосе V составляют Ly = 1.5 х 1029 эрг с-1 и г]у = 4.8 х Ю-8 соответственно, он является неэффективным в оптическом диапазоне и вместе с пульсарами Вела и J1048—5832 образует выраженный минимум в зависимостях г/у от возраста. То же наблюдается и для рентгеновской эффективности. Это может означать, что в оптическом и рентгеновском диапазонах действует один и тот же механизм излучения.

4. Пульсар Вела идентифицирован в двух каналах, 3.6 и 5.8 мкм, телескопа Spitzer. Оказалось, что этот пульсар демонстрирует сильный избыток ИК излучения по сравнению с оптическим. То же верно и для более слабого пульсара Геминга, хотя он и был обнаружен только на уровне ~ 2<т и только в одном канале 3.6 мкм.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

A1 The Vela and Geminga pulsars in the mid-infrared / A. A. Danilenko, D. A. Zyuzin, Yu. A. Shibanov, S. V. Zharikov // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. - 2011. - Vol. 415. - Pp. 867-880 A2 Possible optical counterpart of PSR J1357-6429 / A. Danilenko, A. Kirichenko, R. E. Mennickent, G. Pavlov, Yu. Shibanov, S. Zharikov, D. Zyuzin // Astronomy and Astrophysics. - 2012. - Vol. 540. - P. A28 A3 Optical observations of PSR J1357-6429 field / A. Kirichenko, A. Danilenko, R. E. Mennickent, G. Pavlov, Yu. Shibanov, S. Zharikov, D. Zyuzin // Astronomical Society of the Pacific Conference Series. - 2012. - Vol. 466. - P. 29

A4 Оптический спектр туманности типа головной ударной волны вокруг высокоскоростного пульсара PSR В2224+65 / А. А. Даниленко, В. Н. Комарова, Ю. А. Шибанов, А. В. Моисеев // Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра". Программа и тезисы -Москва, ИКИ РАН, 2006 - С. 8-9 А5 Пульсары Вела и Геминга в среднем инфракрасном диапазоне / А. А. Даниленко, Д. А. Зюзин, С. В. Жариков, Ю. А. Шибанов // Всероссийская астрономическая конференция "От эпохи Галилея до наших дней". Тезисы докладов - Нижний Архыз, САО РАН, 2010 - С. 74 А6 The Vela and Geminga pulsars in the mid-infrared / A. Danilenko, Yu. Shibanov, D. Zyuzin, S. Zharikov // International conference on the physics of neutron stars. Book of abstracts - Saint-Petersburg, Publishing house of Polytechnical University, 2011 - P. 32 A7 A likely optical counterpart of PSR J1357-6429 / A. Kirichenko, A. Danilenko, Yu. Shibanov, S. Zharikov, D. Zyuzin // International conference on the physics of neutron stars. Book of abstracts - Saint-Petersburg, Publishing house of Polytechnical University, 2011 - P. 71 A8 Спектроскопия Н-альфа туманностей типа головной ударной волны вокруг пульсаров / А. Даниленко, Ю. Шибанов, П. Лундквист, Е. Сол-лерман, Н. Лундквист, Г. Меллема, В. Комарова, А. Моисеев, Е. Олива // Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра". Программа и тезисы - Москва, ИКИ РАН, 2012 - С. 41

Литература, цитируемая в автореферате

[1] Sandberg A., Sollerman J. Optical and infrared observations of the Crab Pulsar and its nearby knot // Astronomy and Astrophysics. — 2009. — Vol. 504,- Pp. 525-530.

[2] Wang Z., Chakrabarty D., Kaplan D. L. A debris disk around an isolated young neutron star // Nature. - 2006. - Vol. 440. - Pp. 772-775.

[3] A Mid-Infrared Counterpart to the Magnetar IE 2259 I 586 / D. L. Kaplan, D. Chakrabarty. Z. Wang, S. Waehter // Astrophysical Journal. — 2009.— Vol. 700. - Pp. 149-154.

[4] Aldcroft, T. L., Romani R. W., Cordes J. M. Spectroscopy of the companion and how-shock nebula of PSR, 1957 I 20 // Astrophysical Journal. — 1992. — Vol. 400. - Pp. C38-64G.

[5] Cordes J. M., Romani R. IV., Lundrjren S. C. The Guitar nebula - A bow shock from a slow-spin, high-velocity neutron star // Nature. — 1993. — Vol. 362. - Pp. 133-135.

[6] The Balmer-dominated Bow Shock and Wind Nebula Structure of 7-ray Pulsar PSR ,11741-2054 / R. W. Romani, M. S. Shaw, F. Camilo et al. // Astrophysical Journal. - 2010.- Vol. 724. - Pp. 908-914.

[7] Raymond J. C. Optical and UV Diagnostics of Supernova Remnant Shocks // Space Science Reviews. - 2001. - Vol. 99. - Pp. 209-218.

[8] McKee C. F., Hollenbach D. J. Interstellar shock waves // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. - 1980,- Vol. 18. - Pp. 219-262.

[9] A statistical study of 233 pulsar proper motions / G. Hobbs, D. R. Lorimer, A. G. Lyne, M. Kramer // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2005. - Vol. 360. - Pp. 974-992.

[10] Chevalier R. A., Kirshner R. P., Raymond J. C. The optical emission from a fast shock wave with application to supernova remnants // Astrophysical Journal. - 1980. - Vol. 235. - Pp. 18G-195.

[11] Hui C. V., Decker IV. X-ray emission properties of the old pulsar PSR B2224 ! 65 /'/ Astronomy and Astrophysics. - 2007. - Vol. 467. - Pp. 12091214.

[12] Long-term timing observations of 374 pulsars / G. Hobbs, A. G. Lyne, M. Kramer et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society.— 2004,- Vol. 353,- Pp. 1311-1344.

[13] Osterbrock D. E. Astrophysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei. — 1989.

[14] A high-frequency survey of the southern Galactic plane for pulsars /' S. Johnston, A. G. Lyne, R,. N. Manchester et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. ~ 1992. - Vol. 255. - Pp. 401-411.

[15] Chandra and XMM-Newt.on Observations of the Vela-like Pulsar B1046 58 / M. E. Gonzalez, V. M. Kaspi, M. J. Pivovaroff, B. M. Gaensler // Astrophysical Journal. - 2006. - Vol. 652. - Pp. 569-575.

[16] The Very Young Radio Pulsar J1357-6429 / F. Camilo, R. N. Manchester, A. G. Lyne et al. // Astrophysical Journal. - 2004,- Vol. 611.- Pp. L25-L28.

Discovery of X-ray emission from the young radio pulsar PSR, ,J1357-6429 / P. Esposito, A. Tiengo, A. de Luca, F. Mattana // Astronomy and Astrophysics. - 2007. - Vol. 467. - Pp. L45-L48.

Zavlin V. E. First X-Ray Observations of the Young Pulsar J1357-G429 11 Astrophysical Journal. - 2007. - Vol. 665,- Pp. L143-L146.

X-Ray Observations of the Young Pulsar ,11357-6429 and Its Pulsar Wind Nebula / C. Chang, G. G. Pavlov, O. Kargaltsev, Y. A. Shibanov // Astrophysical Journal. — 2012. — Vol. 744. — P. 81.

Discovery of gamma- and X-ray pulsations from the young and energetic PSR J1357-6429 with Fermi and XMM-Newton / M. Lemoine-Goumard, V. E. Zavlin, M.-H. Grondin et. al. // Astronomy and Astrophysics. — 2011. — Vol. 533. - P. A102.

Discovery of the source HESS J1356-645 associated with the young and energetic PSR J1357-6429 / H.E.S.S. Collaboration, A. Abramowski,

F. Acero et al. // Astronomy and Astrophysics.— 2011.— Vol. 533.— P. A103.

Getting Its Kicks: A VLBA Parallax for the Hyperfast Pulsar C1508 I 55 / S. Chatterjee, W. H. T. Vlemmings, W. F. Brisken et al. /'/' Astrophysical Journal. - 2005. - Vol. 630. - Pp. L61-L64.

The First Fermi Large Area Telescope Catalog of Gamma-ray Pulsars / A. A. Abdo, M. Ackei *niami, M. Ajello ct al. // Astrophysical Journal Supplement Series. — 2010. - Vol. 187. - Pp. 460-494.

Dignami G. F., Caraveo P. A., Mercghetti S. The proper motion of Geminga's optical counterpart // Nature. - 1993. - Vol. 361. - Pp. 704-706.

The Distance to the Vela Pulsar Gauged with Hubble Space Telescope Parallax Observations / P. A. Caraveo, A. De Luca, R. P. Mignani,

G. F. Bignami // Astrophysical Journal. - 2001.- Vol. 561.- Pp. 930-937.

The Vela Pulsar's Proper Motion and Parallax Derived from VLBI Observations / R. Dodson, D. Legge, J. E. Reynolds, P. M. McCulloch // Astrophysical Journal. - 2003. - Vol. 596. - Pp. 1137-1141.

Faherty J., Walter F. M., Anderson J. The trigonometric parallax of the neutron star Geminga // Astrophysics and Space Science.— 2007.— Vol. 308,- Pp. 225-230.

The Vela pulsar in the near-infrared / Y. A. Shibanov, A. B. Koptsevich, J. Sollerman, P. Lundqvist // Astronomy and Astrophysics. — 2003. — Vol. 406. - Pp. 645-655.

The radio nebula surrounding the Vela pulsar / R. Dodson, D. Lewis, D. McConnell, A. A. Deshpande // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. - 2003. - Vol. 343. - Pp. 116-124.

[30] Subaru optical observations of the two middle-aged pulsars PSR, B0656 1-14 and Geminga / Y. A. Shibanov, S. V. Zharikov, V. N. Komarova et al. // Astronomy and Astrophysics. - 2006. - Vol. 448. - Pp. 313-326.

Подписано в печать 22.01.2013. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 10218b.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812)297-57-76

Введение

1 Объекты и методы исследований

1.1 Оптическое и инфракрасное излучение нейтронных звезд.

1.2 Нсс-туманности вокруг нейтронных звезд.

1.3 Телескопы, приборы и методы наблюдений.

1.3.1 Оптические телескопы

1.3.2 Орбитальные обсерватории.

1.4 Обработка и анализ оптических данных.

1.4.1 Первичная обработка.

1.4.2 Фотометрия.

1.4.3 Анализ спектральных данных.

2 Спектроскопия туманности «Гитара»

2.1 Введение

2.2 Наблюдения и обработка данных.

2.3 Результаты.

2.3.1 2-мерный спектр, полученный на TNG.

2.3.2 Структура линии На «головы» Гитары.

2.3.3 Спектр Гитары низкого разрешения и линия Н7.

2.3.4 Спектроскопия яркого филамента.

2.4 Обсуждение.

3.2 Наблюдения и обработка данных.39

3.2.1 Наблюдения .39

3.2.2 Астрометрическая привязка.40

3.2.3 Фотометрическая калибровка.41

3.3 Результаты.41

3.3.1 Обзор поля пульсара.41

3.3.2 Исследование окрестности пульсара.42

3.3.3 Фотометрия и диаграмма цвет-величина.43

3.3.4 Кандидат в компаньоны субструктуры пульсарной туманности . 45

3.3.5 Анализ рентгеновского спектра.46

3.3.6 Межзвездное поглощение.47

3.3.7 Многоволновой спектр и светимости .49

3.4 Обсуждение.58

3.5 Заключение к главе.59

4 Гамма-пульсар J1357—6429 в оптическом диапазоне 60

4.1 Введение .60

4.2 Наблюдения и обработка данных .63

4.2.1 Наблюдения .63

4.2.2 Астрометрия.64

4.2.3 Фотометрическая калибровка.65

4.3 Результаты.65

4.3.1 Обнаружение кандидата в пульсары .65

4.3.2 Поиск пульсарной туманности.67

4.3.3 Фотометрия. . 68

4.3.4 Диаграммы цвет-величина и цвет-цвет.69

4.3.5 Многоволновой спектр .78

4.3.6 Спектральный анализ рентгеновских данных.78

4.3.7 Звезды красного сгущения и соотношение Ау-расстояние.79

4.4 Обсуждение.83

4.5 Заключение к главе.89

5 Пульсары Вела и Геминга в среднем инфракрасном диапазоне 90

5.1 Введение .90

5.2 Наблюдения и обработка данных.93

5.2.1 Данные телескопа Spitzer.93

5.2.2 Астрометрия.95

5.3 Результаты.96

5.3.1 Морфология поля пульсара Вела.96

5.3.2 Морфология поля пульсара Геминга .105

5.3.3 Фотометрия кандидатов в пульсары.110

5.3.4 Многоволновые спектры .112

5.4 Обсуждение результатов.115

5.4.1 Природа избытков ИК излучения.115

5.4.2 Следы пульсарной туманности в среднем ИК диапазоне.124

5.5 Заключение к главе.125

Заключение 126

Литература 128

Введение

Актуальность темы диссертации. Нейтронные звезды (НЗ) - слабые оптические объекты, как правило слабее 23 звездной величины. К настоящему моменту, в оптическом и ближнем инфракрасном (ИК) диапазонах обнаружено всего 25 нейтронных звёзд. Для сравнения, около 2000 НЗ обнаружено в радио диапазоне, около двух сотен в рентгеновском, и около сотни в 7-лучах. Наиболее детально изучен пульсар в Крабовидной туманности, самый яркий пульсар со звездной величиной ту = 16.6. Также неплохо изучены в оптическом и ближнем ИК диапазонах пульсары В0656+14, J0437—471, В0540—69.3, В0833—45 (пульсар в созвездии Парусов или Вела) и J0633+1746 (Геминга). Еще меньше мы знаем об излучении пульсаров в среднем ИК (диапазоне обсерватории Spitzer). В этом диапазоне до сих пор был обнаружен только пульсар в Крабовидной туманности [1], а также два аномальных рентгеновских пульсара (anomalous x-ray pulsars, АХР), 4U 0142+61 [2] и IE 2259+586 [3]. Оба аномальных рентгеновских пульсара демонстрируют избыток ИК излучения по сравнению с оптическим, в то время как спектр пульсара в Крабовидной туманности хорошо следует единому степенному закону от ультрафиолетового (УФ) до среднего ИК диапазона.

В итоге, имеющиеся данные пока не позволяют сделать определенные выводы о механизме излучения пульсаров в оптическом и ИК диапазонах. Поэтому получение новых данных об излучении НЗ в этих диапазонах весьма актуально.

Движущиеся со сверхзвуковыми скоростями НЗ идентифицируются в оптическом диапазоне также по На-туманностям типа головной ударной волны. Всего обнаружено семь таких туманностей. Прогресс в понимании этих объектов важен как с точки зрения возможности исследовать параметры пульсаров и окружающей их межзвездной среды, так и с точки зрения изучения физики бесстолкновительных ударных волн, что является одной из центральных задач астрофизики. При том что спектроскопические наблюдения представляются наиболее перспективными для изучения На-туманностей, до сих пор такие наблюдения были проведены всего для трех туманностей. Таким образом, спектроскопия На-туманностей вокруг пульсаров также очень актуальна.

Цели работы. Поиск и идентификация пульсаров в оптическом и инфракрасном диапазонах. Анализ распределения энергии их излучения по спектру в данных диапазонах и сравнение с данными, полученными в других диапазонах. Исследование взаимодействия быстро движущихся НЗ с межзвездной средой посредством спектроскопии На-туманностей вокруг таких НЗ. Оценка скоростей таких НЗ и расстояний до них. Для выполнения поставленных целей использовались данные, полученные с помощью телескопов, которые обладают максимальными угловым разрешением и чувствительностью. В частности, были проведены наблюдения на телескопах Very Large Telescope (VLT), Telescopio Nationale Galileo (TNG) и Большом Телескопе Азимутальном РАН (БТА). Также использовались данные из архивов орбитальных обсерваторий Spitzer, Chandra, XMM-Newton и наземных телескопов СТЮ и KPNO.

Научная новизна. Впервые: (1) проведено отождествление пульсаров Вела и Геминга в среднем ИК диапазоне; (2) обнаружен оптический источник, кандидат в оптический двойник пульсара J1357—6429; (3) установлены глубокие верхние пределы на оптические потоки пульсара J1048—5832; (4) обнаружена линия Н7 и исследован профиль линии На излучения туманности Гитара.

Достоверность результатов. Представленные в диссертации результаты получены с использованием самых современных и апробированных методов наблюдений, обработки и анализа данных. Также достоверность обеспечена сравнением результатов, где это возможно, с результатами других авторов и с данными в других диапазонах.

Научная и практическая ценность. Полученные наблюдательные данные пригодны для непосредственного сравнения с теоретическими моделями и с результатами других наблюдений. Результаты данной работы могут применяться для теоретического моделирования излучения пульсаров, а также для планирования дальнейших более детальных наблюдений исследованных объектов и поиска других пульсаров в оптическом и ИК диапазонах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обнаружение линии Н7 в спектре туманности Гитара вокруг пульсара В2224+65 и получение новой оценки величины межзвездного поглощения в направлении на пульсар. Исследование профиля линии На этой туманности и получение новых оценок скорости пульсара В2224+65 и расстояния до него.

2. Обнаружение точечного источника оптического излучения, вероятно связанного с пульсаром J1357—6429. Измерение потоков оптического излучения этого источника.

Определение глубоких верхних пределов для потоков оптического излучения пульсара J1048—5832 и получение новой оценки величины межзвездного поглощения в направлении на пульсар. Анализ многоволновых спектров этих пульсаров с учетом оптических данных. Доказательство того, что оба пульсара являются неэффективными в оптическом диапазоне и, вместе с пульсаром Вела, образуют минимум на эмпирической зависимости «оптическая эффективность-возраст».

3. Отождествление пульсаров Вела и Геминга в среднем инфракрасном диапазоне и измерение потоков их инфракрасного излучения. Анализ многоволновых спектров этих пульсаров с учетом инфракрасной области и обнаружение избытка их инфракрасного излучения по сравнению с оптическим.

Апробация работы и публикации. Результаты, вошедшие в диссертацию, получены в период с 2005 по 2012 годы и опубликованы в трех статьях и в тезисах ряда конференций. Результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: Всероссийская школа для молодых ученых "Современные методы астрономической спектроскопии" (Нижний Архыз, 2006); Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра" (Москва, 2006, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012); Всероссийская астрономическая конференция "От эпохи Галилея до наших дней" (Нижний Архыз, 2010); MODE-SNR-PWN Workshop (Bordeaux, 2010); CompStar School and Workshop (Catania, 2011); International conference on the Physics of Neutron Stars (С.-Петербург, 2011); "Electromagnetic radiation from pulsars and magnetars" (Zielona Gora, 2012); Всероссийская молодежная астрономическая конференция "Наблюдаемые проявления эволюции звезд" (Нижний Архыз, 2012); SNR-PWN Workshop (Montpellier, 2012); на семинарах сектора теоретической астрофизики ФТИ им. А. Ф. Иоффе.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 140 страниц текста, в том числе 32 рисунка и 14 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 145 наименований.

Заключение

1. В спектре низкого разрешения туманности Гитары, полученном на телескопе БТА, впервые обнаружена линия Н7, что позволило ограничить величину межзвездного поглощения, Ay < 1. Это согласуется с ограничением на величину колонковой плотности, Nff, следующем из рентгеновских данных, а также с оценкой по мере дисперсии. Спектроскопия среднего разрешения, выполненная на телескопе TNG, позволила впервые исследовать профиль линии На яркой «головы» туманности Гитара и оценить его ширину в 162 ± 7 км с-1. На основании этого были получены новые независимые оценки скорости пульсара В2224+65, vpsr ~ 200 км с-1, угла наклонения его траектории к лучу зрения, г ~ 85°, а также расстояния до пульсара, D ~ 230 пк. Это расстояние в несколько раз меньше значения 2 кпк, которое получено по мере дисперсии.

2. Пульсар J1048—5832 не был обнаружен на глубоких оптических изображениях поля вплоть до 28 звездной величины. Пульсар расположен в регионе, относящемся к НИ-комплексу Карина, который заполнен клочковатыми, плотными газо-пылевыми облаками. Величина межзвездного поглощения здесь может существенно меняться даже на масштабе 10". Верхние пределы и анализ рентгеновских данных показывают, что оптические потоки пульсара не превышают экстраполяцию степенного рентгеновского спектра в оптический диапазон, что также наблюдается для других пульсаров. Сравнение верхнего предела на эффективность в полосе V, rjy = Ly ¡Е < Ю-74, с соответствующими значениями для других пульсаров показывает, что пульсар Т1048—5832 является-неэффективным в оптическом "диапазоне, как и пульсар Вела.

3. Обнаружен оптический кандидат для пульсара J1357—6429. Он имеет чрезвычайно высокую тангенциальную скорость и необычайно крутой оптический спектр. Светимость и эффективность пульсара в полосе V составляют Ly = 1.5 х 1029 эрг с-1 и г]у = 4.8 х Ю-8 соответственно, он является неэффективным в оптическом диапазоне и вместе с пульсарами Вела и J1048—5832 образует выраженный минимум в зависимостях г]у от возраста. То же наблюдается и для рентгеновской эффективности. Это может означать, что в оптическом и рентгеновском диапазонах действует один и тот же механизм излучения.

4. Пульсар Вела идентифицирован в двух каналах, 3.6 и 5.8 мкм, телескопа вргЬгег. Оказалось, что этот пульсар демонстрирует сильный избыток ИК излучения по сравнению с оптическим. То же верно и для более слабого пульсара Геминга, хотя он и был обнаружен только на уровне ~ 2сг и только в одном канале 3.6 мкм.

Выражаю благодарность своему научному руководителю Ю. А. Шибанову, а также соавторам совместных публикаций Д. А. Зюзину, С. В. Жарикову, А. Ю. Кириченко, В. Н. Комаровой, А. В. Моисееву, Р. Е. Менникенту, Г. Г. Павлову, Е. Соллерману, П. Лундквисту, Н. Лундквист, Г. Меллеме и Е. Оливе. Спасибо П. С. Штернину, Д. П. Барсукову и Сереже Балашеву за полезные дискуссии и дружеское участие, а также всем сотрудникам сектора теоретической астрофизики и лаборатории астрофизики высоких энергий за прекрасную рабочую атмосферу. Я также благодарен сотрудникам Специальной Астрофизической Обсерватории, в которой была проделана существенная часть работы. Также хочу еще раз отдельно поблагодарить Диму Зюзина и Аиду Кириченко за помощь в оформлении диссертации. Большое спасибо родным и друзьям за поддержку.

1. Sandberg A., Sollerman J. Optical and infrared observations of the Crab Pulsar and its nearby knot // Astronomy and Astrophysics. — 2009. — Vol. 504. — Pp. 525-530.

2. Wang Z., Chakrabarty D., Kaplan D. L. A debris disk around an isolated young neutron star // Nature. 2006. - Vol. 440. - Pp. 772-775.

3. A Mid-Infrared Counterpart to the Magnetar IE 2259+586 / D. L. Kaplan, D. Chakrabarty, Z. Wang, S. Wachter // Astrophysical Journal. 2009. - Vol. 700. - Pp. 149-154.

4. Mignani R. P. Multi-wavelength observations of isolated neutron stars // ArXiv e-prints. — 2009.

5. Shklovsky I. S. Pulsar NP 0532 and the Injection of Relativistic Particles into the Crab Nebula // Astrophysical Journal. — 1970. — Vol. 159. — Pp. L77-L80.

6. Aldcroft T. L., Romani R. Vv., Cordes J. M. Spectroscopy of the companion and bow-shock nebula of PSR 1957 + 20 // Astrophysical Journal. 1992. - Vol. 400. - Pp. 638646.

7. Cordes J. M., Romani R. W., Lundgren S. C. The Guitar nebula A bow shock from a slow-spin, high-velocity neutron star // Nature. — 1993. — Vol. 362. — Pp. 133-135.

8. The Balmer-dominated Bow Shock and Wind Nebula Structure of 7-ray Pulsar PSR J1741-20547 R. W: Romani, M.~S. Shaw; F: Camilo et al. /-/ Astrophysical-Journal.— 2010. Vol. 724. - Pp. 908-914.

9. Panoramic Views of the Cygnus Loop / N. A. Levenson, J. R. Graham, L. D. Keller, M. J. Richter // Astrophysical Journal Supplement Series. — 1998. — Vol. 118. — Pp. 541561.

10. McKee C. F., Hollenbach D. J. Interstellar shock waves // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1980. — Vol. 18. — Pp. 219-262.

11. Raymond J. C. Optical and UV Diagnostics of Supernova Remnant Shocks // Space Science Reviews. 2001. - Vol. 99. - Pp. 209-218.

12. Chandra Multiwavelength Plane (ChaMPlane) Survey: An Introduction / J. E. Grindlay, J. Hong, P. Zhao et al. // Astrophysical Journal. — 2005. — Vol. 635. — Pp. 920-930.

13. Fruchter A. S., Hook R. N. Drizzle: A Method for the Linear Reconstruction of Under-sampled Images // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 2002. — Vol. 114. — Pp. 144-152.

14. Stetson P. B. DAOPHOT A computer program for crowded-field stellar photometry // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1987. — Vol. 99. — Pp. 191-222.

15. Filippenko A. V. The importance of atmospheric differential refraction in spectrophotometry // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1982. — Vol. 94. — Pp. 715-721.

16. Chatterjee S., Cordes J. M. Bow Shocks from Neutron Stars: Scaling Laws and Hubble Space Telescope Observations of the Guitar Nebula // Astrophysical Journal. — 2002. — Vol. 575. Pp. 407-418.

17. Chatterjee S., Cordes J. M. Smashing the Guitar: An Evolving Neutron Star Bow Shock // Astrophysical Journal. — 2004. — Vol. 600. — Pp. L51-L54.

18. Chandra Observations of the Guitar Nebula / D. S. Wong, J. M. Cordes, S. Chatterjee et al. // High Energy Processes and Phenomena in Astrophysics / Ed. by X. D. Li, V. Trimble, & Z. R. Wang. Vol. 214 of IAU Symposium. - 2003. - P. 135.

19. Hui C. Y., Becker W. X-ray emission properties of the old pulsar PSR B2224+65 // Astronomy and Astrophysics. — 2007. — Vol. 467.— Pp. 1209-1214.

20. Kulkarni S. R^, Hester J. J. Discovery of a nebula around PSR1957+20 // Nature. —1988. Vol. 335. - Pp. 801-803.

21. Heng K. Balmer-Dominated Shocks: A Concise Review // Publications of the Astronomical Society of Australia. — 2010. Vol. 27. — Pp. 23-44.

22. Kartasheva T. A., Chunakova N. M. Spectral Atmospheric Transparency in Spetsialnoi-Astrof USSR an from 1974 TO 1976 // Astrofizicheskie Issledovaniia Izvestiya Spetsial'noj Astrofizieheskoj Observatorii. — 1978. — Vol. 10. — P. 44.

23. Harrison P. A., Lyne A. G., Anderson B. New determinations of the proper motions of 44 pulsars // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 1993.— Vol. 261. — Pp. 113-124.

24. Hartigan P., Raymond J., Hartmann L. Radiative bow shock models of Herbig-Haro objects // Astrophysical Journal. — 1987. — Vol. 316. — Pp. 323-348.

25. Chevalier R. A., Kirshner R. P., Raymond J. C. The optical emission from a fast shock wave with application to supernova remnants // Astrophysical Journal. — 1980. — Vol. 235.- Pp. 186-195.

26. Cardelli J. A., Clayton G. C., Mathis J. S. The relationship between infrared, optical, and ultraviolet extinction // Astrophysical Journal. — 1989. — Vol. 345.— Pp. 245-256.

27. Predehl P., Schmitt J. H. M. M. X-raying the interstellar medium: ROSAT observations of dust scattering halos. // Astronomy and Astrophysics. — 1995. — Vol. 293. — Pp. 889905.

28. Long-term timing observations of 374 pulsars / G. Hobbs, A. G. Lyne, M. Kramer et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2004. — Vol. 353. — Pp. 1311-1344.

29. Osterbrock D. E. Astrophysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei. — 1989.

30. Taylor J. H., Cordes J. M. Pulsar distances and the galactic distribution of free electrons // Astrophysical Journal. — 1993. — Vol. 411, — Pp. 674-684.

31. A test of general relativity from the three-dimensional orbital geometry of a binary pulsar / W. van Straten, M. Bailes, M. Britton et al. // Nature. — 2001.— Vol. 412,— Pp. 158-160.

32. Kaplan D. L., van Kerkwijk M. H., Anderson J. The Parallax and Proper Motion of RX J1856.5-3754 Revisited // Astrophysical Journal. 2002. - Vol. 571. - Pp. 447-457.

33. Chevalier R. A., Raymond J. C. Optical emission from a fast shock wave The remnants of Tycho's supernova and SN 1006 // Astrophysical Journal — 1978. —VoL~225T— Pp. L27-L30.

34. Heng K., McCray R. Balmer-dominated Shocks Revisited // Astrophysical Journal.— 2007. Vol. 654. - Pp. 923-937.

35. Balmer-dominated Spectra of Nonradiative Shocks in the Cygnus Loop, RCW 86, and Tycho Supernova Remnants / P. Ghavamian, J. Raymond, R. C. Smith, P. Hartigan // Astrophysical Journal. — 2001. — Vol. 547. — Pp. 995-1009.

36. Wilkin F. P. Exact Analytic Solutions for Stellar Wind Bow Shocks // Astrophysical Journal. 1996. - Vol. 459. - P. L31.

37. Cordes J. M., Lazio T. J. W. NE2001.I. A New Model for the Galactic Distribution of Free Electrons and its Fluctuations // ArXiv Astrophysics e-prints.— 2002.

38. Arzoumanian Z., Chernoff D. F., Cordes J. M. The Velocity Distribution of Isolated Radio Pulsars // Astrophysical Journal. — 2002, — Vol. 568. — Pp. 289-301.

39. Proper-Motion Measurements with the VLA. II. Observations of 28 Pulsars / W. F. Brisken, A. S. Fruchter, W. M. Goss et al. // Astronomical Journal — 2003.— Vol. 126. Pp. 3090-3098.

40. A statistical study of 233 pulsar proper motions / G. Hobbs, D. R. Lorimer, A. G. Lyne, M. Kramer // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2005.— Vol. 360.— Pp. 974-992.

41. Faucher-Giguere C.-A., Kaspi V. M. Birth and Evolution of Isolated Radio Pulsars // Astrophysical Journal. 2006. - Vol. 643. - Pp. 332-355.

42. The proper motion and wind nebula of the nearby millisecond pulsar J0437-4715 / J. F. Bell, M. Bailes, R. N. Manchester et al. // Astrophysical Journal. — 1995.— Vol. 440. Pp. L81-L83.

43. Gaensler B. M., Jones D. H., Stappers B. W. An Optical Bow Shock around the Nearby --Millisecond Pulsar J2124-3358 //-Astrophysical Journal. — 2002, — Vol^580. — Ppr-L137--1.41.

44. Thompson D. J. Gamma ray astrophysics: the EGRET results // Reports on Progress in Physics. 2008. - Vol. 71, no. 11. - P. 116901.

45. The First Fermi Large Area Telescope Catalog of Gamma-ray Pulsars / A. A. Abdo, M. Ackermann, M. Ajello et al. // Astrophysical Journal Supplement Series. — 2010.— Vol. 187. Pp. 460-494.

46. Ray P. S., Fermi Pulsar Search Consortium. Precise Pulsar Timing Using Fermi LAT Data // AAS/High Energy Astrophysics Division #11. — Vol. 42 of Bulletin of the American Astronomical Society. — 2010. — P. 680.

47. A high-frequency survey of the southern Galactic plane for pulsars / S. Johnston, A. G. Lyne, R. N. Manchester et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. 1992. - Vol. 255. - Pp. 401-411.

48. Chandra and XMM-Newton Observations of the Vela-like Pulsar B1046-58 / M. E. Gonzalez, V. M. Kaspi, M. J. Pivovaroff, B. M. Gaensler // Astrophysical Journal. — 2006. — Vol. 652. Pp. 569-575.

49. VLT observations of the two Fermi pulsars PSR J1357-6429 and PSR J1048-5832 / R. P. Mignani, A. Shearer, A. de Luca et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2011. — Vol. 533.- P. A101.

50. Stetson P. B. Homogeneous Photometry for Star Clusters and Resolved Galaxies. II. Photometric Standard Stars // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 2000. Vol. 112. - Pp. 925-931.

51. The peculiar isolated neutron star in the Carina Nebula. Deep XMM-Newton and ESO-VLT observations of <ASTROBJ>2XMM J104608.7-594306</ASTROBJ> / A. M. Pires, C. Motch, R. Turolla et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2012. — Vol. 544. P. A17.

52. The Chandra Carina Complex Project: Deciphering the Enigma of Carina's Diffuse X-ray Emission / L. K. Townsley, P. S. Broos, Y.-H. Chu et al. // Astrophysical Journal Supplement Series. — 2011. — Vol. 194. — P. 15.

53. Stappers B. W., Gaensler B. M., Johnston S. A deep search for pulsar wind nebulae using pulsar gating // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 1999. — Vol. 308. — Pp. 609-617.

54. Glitches in southern pulsars / N. Wang, R. N. Manchester, R. T. Pace et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2000. — Vol. 317. — Pp. 843-860.

55. Fukugita M., Shimasaku K., Ichikawa T. Galaxy Colors in Various Photometric Band Systems // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1995. — Vol. 107. — P. 945.

56. The Crab pulsar in the visible and ultraviolet with 20 microsecond effective time resolution / J. W. Percival, J. D. Biggs, J. F. Dolan et al. // Astrophysical Journal — 1993. — Vol. 407. Pp. 276-283.

57. Arnaud K. A. XSPEC: The First Ten Years // Astronomical Data Analysis Software and Systems V / Ed. by G. H. Jacoby, J. Barnes. — Vol. 101 of Astronomical Society of the Pacific Conference Series. — 1996. — P. 17.

58. Cash W. Parameter estimation in astronomy through application of the likelihood ratio // Astrophysical Journal. 1979. - Vol. 228. — Pp. 939-947.

59. Wachter K., Leach R., Kellogg E. Parameter estimation in X-ray astronomy using maximum likelihood // Astrophysical Journal. 1979. — Vol. 230. — Pp. 274-287.

60. Schlegel D. J., Finkbeiner D. P., Davis M. Maps of Dust Infrared Emission for Use in Estimation of Reddening and Cosmic Microwave Background Radiation Foregrounds // Astrophysical Journal. — 1998. — Vol. 500. — P. 525.

61. Old stellar Galactic disc in near-plane regions according to 2MASS: Scales, cut-off, flare and warp / M. Lopez-Corredoira, A. Cabrera-Lavers, F. Garzon, P. L. Hammersley // Astronomy and Astrophysics. — 2002. Vol. 394. - Pp. 883-899.

62. Rieke G. H., Lebofsky M. J. The interstellar extinction law from 1 to 13 microns // Astrophysical Journal. — 1985. Vol. 288. — Pp. 618-621.

63. The Distance, Mass, and Radius of the Neutron Star in 4U 1608-52 /' T. Giiver, F. Ozel, A. Cabrera-Lavers, P. Wroblewski // Astrophysical Journal— 2010.— Vol. 712.— Pp. 964-973.

64. The Vela pulsar in the near-infrared / Y. A. Shibanov, A. B. Koptsevich, J. Sollerman, P. Lundqvist // Astronomy and Astrophysics. — 2003. — Vol. 406. — Pp. 645-655.

65. Subaru optical observations of the two middle-aged pulsars PSR B0656+14 and Geminga / Y. A. Shibanov, S. V. Zharikov, V. N. Komarova et al. // Astronomy and Astrophysics. 2006. - Vol. 448. - Pp. 313-326.

66. Multiband optical observations of the old PSR B0950+08 / S. V. Zharikov, Y. A. Shibanov, R. E. Mennickent et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2004. — Vol. 417. Pp. 1017-1030.

67. Zavlin V. E., Pavlov G. G. X-Ray Emission from the Old Pulsar B0950+08 // Astro-physical Journal — 2004. Vol. 616. - Pp. 452-462.

68. The Very Young Radio Pulsar J1357-6429 / F. Camilo, R. N. Manchester, A. G. Lyne et al. // Astrophysical Journal. 2004. - Vol. 611. - Pp. L25-L28.

69. Zavlin V. E. First X-Ray Observations of the Young Pulsar J1357-6429 // Astrophysical Journal. 2007. - Vol. 665. - Pp. L143-L146.

70. Discovery of X-ray emission from the young radio pulsar PSR J1357-6429 / P. Esposito, A. Tiengo, A. de Luca, F. Mattana // Astronomy and Astrophysics. — 2007. — Vol. 467. — Pp. L45-L48.

71. X-Ray Observations of the Young Pulsar J1357-6429 and Its Pulsar Wind Nebula / C. Chang, G. G. Pavlov, O. Kargaltsev, Y. A. Shibanov // Astrophysical Journal. — 2012,-Vol. 744,- P. 81.

72. Discovery of gamma- and X-ray pulsations from the young and energetic PSR J1357-6429 with Fermi and XMM-Newton / M. Lemoine-Goumard, V. E. Zavlin, M.-H. Grondin et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2011. — Vol. 533. — P. A102.

73. Discovery of the source HESS J1356-645 associated with the young and energetic PSR J1357-6429 / H.E.S.S. Collaboration, A. Abramowski, F. Acero et al. // Astronomy and Astrophysics. 2011. — Vol. 533. — P. A103.

74. Search for the Optical Counterpart of the Vela Pulsar X-Ray Nebula / R. P. Mignani, A. De Luca, O. Kargaltsev et al. // Astrophysical Journal. — 2003. — Vol. 594. — Pp. 4191. A ril-T1Z I .

75. Bessell M. S. UBVRI photometry. II The Cousins VRI system, its temperature and absolute flux calibration, and relevance for two-dimensional photometry // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1979. — Vol. 91. — Pp. 589-607.

76. Bessell M. S. The late-M dwarfs // Astronomical Journal. — 1991. — Vol. 101. — Pp. 662676.

77. Astrometry and Photometry for Cool Dwarfs and Brown Dwarfs / C. C. Dahn, H. C. Harris, F. J. Vrba et al. // Astronomical Journal. 2002. - Vol. 124. - Pp. 1170-1189.

78. Multiband photometry of Geminga / V. G. Kurt, V. N. Komarova, V. V. Sokolov et al. // Bulletin of the Special Astrophysics Observatory. — 2001. — Vol. 51. — Pp. 21-37.

79. The young pulsar PSR B0540-69.3 and its synchrotron nebula in the optical and X-rays / N. I. Serafimovich, Y. A. Shibanov, P. Lundqvist, J. Sollerman // Astronomy and Astrophysics. 2004. - Vol. 425. - Pp. 1041-1060.

80. Durant M., Kargaltsev O. Pavlov G. G. Multiwavelength Spectroscopy of PSR B0656+14 // Astrophysical Journal. 2011. - Vol. 743. - P. 38.

81. Pulsar PSR B0656+14, the Monogem Ring, and the Origin of the "Knee" in the Primary Cosmic-Ray Spectrum / S. E. Thorsett, R. A. Benjamin, W. F. Brisken et al. // Astrophysical Journal. — 2003. Vol. 592. - Pp. L71-L73.

82. Getting Its Kicks: A VLBA Parallax for the Hyperfast Pulsar B1508+55 / S. Chatterjee, W. H. T. Vlemmings, W. F. Brisken et al. // Astrophysical Journal. — 2005. — Vol. 630. — Pp. L61-L64.

83. The Variable Jet of the Vela Pulsar / G. G. Pavlov, M. A. Teter, O. Kargaltsev, D. San-wal // Astrophysical Journal.— 2003. — Vol. 591.- Pp. 1157-1171.

84. WFPC2 Studies of the Crab Nebula. I. HST and ROSAT Imaging of the Synchrotron Nebula / J. J. Hester, P. A. Scowen, R. Sankrit et al. // Astrophysical Journal. — 1995. — Vol. 448. P. 240.

85. Perna R., Hernquist L., Narayan R. Emission Spectra of Fallback Disks around Young Neutron Stars // Astrophysical Journal. — 2000. — Vol. 541. — Pp. 344-350.

86. Chevalier R. A. Neutron star accretion in a supernova // Astrophysical Journal. — 1989. — Vol. 346. Pp. 847-859.

87. Zharikov S., Shibanov Y., Komarova V. Radiation efficiencies of the pulsars detected in the optical range // Advances in Space Research. — 2006. — Vol. 37. — Pp. 1979-1983.

88. The Simultaneous Optical-to-X-Ray Spectral Energy Distribution of Soft X-Ray Selected Active Galactic Nuclei Observed by Swift / D. Grupe, S. Komossa, K. M. Leighly, K. L. Page // Astrophysical Journal Supplement Series. — 2010.— Vol. 187.— Pp. 64106.

89. The Chandra Multiwavelength Project: Optical Follow-up of Serendipitous Chandra Sources / P. J. Green, J. D. Silverman, R. A. Cameron et al. // Astrophysical Journal Supplement Series. — 2004. — Vol. 150. Pp. 43-71.

90. A Refined QSO Selection Method Using Diagnostics Tests: 663 QSO Candidates in the Large Magellanic Cloud / D.-W. Kim, P. Protopapas, M. Trichas et al. // Astrophysical Journal. 2012. - Vol. 747. - P. 107.

91. Mignani R. P., Zharikov S., Caraveo P. A. The optical spectrum of the Vela pulsar // Astronomy and Astrophysics. — 2007. — Vol. 473. — Pp. 891-896.

92. Romani R. W., Kargaltsev 0., Pavlov G. G. The Vela Pulsar in the Ultraviolet // Astrophysical Journal. 2005. - Vol. 627. — Pp. 383-389.

93. Ultraviolet, X-Ray, and Optical Radiation from the Geminga Pulsar / O. Y. Kargaltsev, G. G. Pavlov, V. E. Zavlin, R. W. Romani // Astrophysical Journal.— 2005.— Vol. 625. Pp. 307 323.

94. The X-Ray Spectrum of the Vela Pulsar Resolved with the Chandra X-Ray Observatory / G. G. Pavlov, V. E. Zavlin, D. Sanwal et al. // Astrophysical Journal. — 2001.— Vol. 552,- Pp. L129-L133.

95. Phase-Resolved Spectroscopy of Geminga Shows Rotating Hot Spot(s) / P. A. Caraveo, A. De Luca, S. Mereghetti et al. // Science. 2004. - Vol. 305.- Pp. 376-380.

96. The Multicomponent Nature of the Vela Pulsar Nonthermal X-Ray Spectrum / A. K. Harding, M. S. Strickman, C. Gwinn et al. // Astrophysical Journal — 2002.— Vol. 576. Pp. 376-380.

97. The Vela Pulsar: Results from the First Year of Fermi LAT Observations / A. A. Abdo, M. Ackermann, M. Ajello et al. // Astrophysical Journal. — 2010. — Vol. 713. — Pp. 154165.

98. Fermi-LAT Observations of the Geminga Pulsar / A. A. Abdo, M. Ackermann, M. Ajello et al. // Astrophysical Journal. — 2010. — Vol. 720. — Pp. 272-283.

99. Erratum: "Spitzer Space Telescope Infrared Imaging and Spectroscopy of the Crab Nebula" / T. Temim, R. D. Gehrz, C. E. Woodward et al. // Astronomical Journal. — 2009. — Vol. 137. Pp. 5155—K

100. Wolszczan A. Confirmation of Earth-Mass Planets Orbiting the Millisecond Pulsar PSR B1257+12 // Science. — 1994. — Vol. 264. Pp. 538-542.

101. Konacki M., Wolszczan A. Masses and Orbital Inclinations of Planets in the PSR B1257+12 System // Astrophysical Journal. 2003. - Vol. 591.- Pp. L147-L150.

102. Helfand D. J., Gotthelf E. V., Halpern J. P. Vela Pulsar and Its Synchrotron Nebula // Astrophysical Journal. 2001. - Vol. 556. - Pp. 380-391.

103. Variability of the Vela Pulsar Wind Nebula Observed with Chandra / G. G. Pavlov, O. Y. Kargaltsev, D. Sanwal, G. P. Garmire // Astrophysical Journal. — 2001.— Vol. 554. Pp. L189-L192.

104. Geminga's Tails: A Pulsar Bow Shock Probing the Interstellar Medium / P. A. Caraveo, G. F. Bignami, A. De Luca et al. // Science. 2003. - Vol. 301. - Pp. 1345-1348.

105. On the complex X-ray structure tracing the motion of Geminga / A. de Luca, P. A. Caraveo, F. Mattana et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2006. — Vol. 445. — Pp. L9-L13.

106. Pavlov G. G., Sanwal D., Zavlin V. E. The Pulsar Wind Nebula of the Geminga Pulsar // Astrophysical Journal. 2006. - Vol. 643. — Pp. 1146-1150.

107. Pavlov G. G., Bhattacharyya S., Zavlin V. E. New X-ray Observations of the Geminga Pulsar Wind Nebula // Astrophysical Journal. — 2010. — Vol. 715. — Pp. 66-77.

108. Markwardt C. B., Ogelman H. An X-ray jet from the Vela pulsar // Nature. — 1995.— Vol. 375. Pp. 40-42.

109. The radio nebula surrounding the Vela pulsar / R. Dodson, D. Lewis, D. McConnell, A. A. Deshpande // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2003. — Vol. 343.- Pp. 116-124.

110. Fermi Large Area Telescope Observations of the Vela-X Pulsar Wind Nebula / A. A. Ab-do, M. Ackermann, M. Ajello et al. // Astrophysical Journal2010.— Vol. 713.— Pp. 146-153.

111. Detection of Gamma-Ray Emission from the Vela Pulsar Wind Nebula with AGILE / A. Pellizzoni, A. Trois, M. Tavani et al. // Science. — 2010. — Vol. 327. — Pp. 663

112. First detection of a VHE gamma-ray spectral maximum from a cosmic source: HESS discovery of the Vela X nebula / F. Aharonian, A. G. Akhperjanian, A. R. Bazer-Bachi et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2006. — Vol. 448. — Pp. L43-L47.

113. Blondin J. M., Chevalier R. A., Frierson D. M. Pulsar Wind Nebulae in Evolved Supernova Remnants // Astrophysical Journal. — 2001. — Vol. 563. — Pp. 806-815.

114. Salvati M. The local Galactic magnetic field in the direction of Geminga // Astronomy and Astrophysics. — 2010. Vol. 513. — Pp. A28+.

115. Discovery of Localized Regions of Excess 10-TeV Cosmic Rays / A. A. Abdo, B. Allen, T. Aune et al. // Physical Review Letters. — 2008. — Vol. 101, no. 22, — Pp. 221101-+.

116. The Distance to the Vela Pulsar Gauged with Hubble Space Telescope Parallax Observations / P. A. Caraveo, A. De Luca, R. P. Mignani, G. F. Bignami // Astrophysical Journal. 2001. - Vol. 561. - Pp. 930-937.

117. The Vela Pulsar's Proper Motion and Parallax Derived from VLBI Observations / R. Dod-son, D. Legge, J. E. Reynolds, P. M. McCulloch // Astrophysical Journal. — 2003. — Vol. 596.- Pp. 1137-1141.

118. Bignami G. F., Caraveo P. A., Mereghetti S. The proper motion of Geminga's optical counterpart // Nature. — 1993. — Vol. 361. — Pp. 704-706.

119. Faherty J., Walter F. M., Anderson J. The trigonometric parallax of the neutron star Geminga // Astrophysics and Space Science. — 2007. — Vol. 308. — Pp. 225-230.

120. Spitzer Observations of the Young Core-Collapse Supernova Remnant 1E0102-72.3: Infrared Ejecta Emission and Dust Formation / J. Rho, W. T. Reach, A. Tappe et al. // Astrophysical Journal. — 2009. — Vol. 700. — Pp. 579-596.

121. Martin C., Halpern J. P., Schiminovich D. The Optical Spectrum of the Geminga Pulsar // Astrophysical Journal. — 1998. — Vol. 494. — Pp. L211+.

122. Malofeev V. M., Malov O. L Detection of Geminga as a radio pulsar // Nature. — 1997. — Vol. 389. Pp. 697-699.

123. Radio Emission from Two Anomalous X-ray Pulsars / V. M. Malofeev, O. I. Malov, D. A. Teplykh et al. // Astronomy Reports. — 2005. — Vol. 49. — Pp. 242-249.

124. Malofeev V. M., Teplykh D. A., Malov O. I. Detection of radio emission from the AXP 4U 0142+61 // Astronomy Reports. 2010. - Vol. 54. — Pp. 995-999.

125. Mattox J. R., Halpern J. P., Caraveo P. A. Timing the Geminga Pulsar with Gamma-Ray Observations // Astrophysical Journal. — 1998. — Vol. 493. — Pp. 891—h

126. Dullemond C. P., Monnier J. D. The Inner Regions of Protoplanetary Disks // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. — 2010. — Vol. 48. — Pp. 205-239.

127. Echoes of a Decaying Planetary System: The Gaseous and Dusty Disks Surrounding Three White Dwarfs / C. Melis, M. Jura, L. Albert et al. // Astrophysical Journal. — 2010. — Vol. 722.-Pp. 1078-1091.

128. Farihi J. Evidence for Terrestrial Planetary System Remnants at White Dwarfs // ArXiv e-prints. — 2010.

129. Foster R. S., Fischer J. Search for Protoplanetary and Debris Disks around Millisecond Pulsars // Astrophysical Journal. — 1996. — Vol. 460. — Pp. 902-+.

130. Observations of Cygnus X-2 with IUE Ultraviolet results from a multiwavelength campaign / S. D. Vrtilek, J. C. Raymond, M. R. Garcia et al. // Astronomy and Astrophysics. — 1990. - Vol. 235. - Pp. 162-173.

131. Ng C., Romani R. W. Fitting Pulsar Wind Tori. II. Error Analysis and Applications // Astrophysical Journal. 2008. - Vol. 673. - Pp. 411-417.

132. Evidence for alignment of the rotation and velocity vectors in pulsars / S. Johnston, G. Hobbs, S. Vigeland et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2005. — Vol. 364. Pp. 1397-1412.

133. Shvartsman V. F. The Influence of Stellar Wind on Accretion. // Soviet Astronomy. — 1970. Vol. 14. - Pp. 527-+.

134. Ek§I K. Y., Alpar M. A. Disks Surviving the Radiation Pressure of Radio Pulsars // Astrophysical Journal. 2005. - Vol. 620. - Pp. 390-397.

135. Spitzer MIPS Limits on Asteroidal Dust in the Pulsar Planetary System PSR B1257+12 / G. Bryden, C. A. Beichman, G. H. Rieke et al. // Astrophysical Journal — 2006.— Vol. 646. Pp. 1038-1042.

136. Jones P. B. Interaction and ablation of fall-back discs in isolated neutron stars // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2007. — Vol. 382, — Pp. 871-878.

137. Ejecta, Dust, and Synchrotron Radiation in SNR B0540-69.3: A More Crab-Like Remnant than the Crab / B. J. Williams, K. J. Borkowski, S. P. Reynolds et al. // Astrophysical Journal 2008. - Vol. 687. - Pp. 1054-1069.

138. Optical identification of the 3C 58 pulsar wind nebula / Y. A. Shibanov, N. Lundqvist, P. Lundqvist et al. // Astronomy and Astrophysics. — 2008. — Vol. 486. — Pp. 273-282.

139. The Infrared Detection of the Pulsar Wind Nebula in the Galactic Supernova Remnant 3C 58 / P. Slane, D. J. Helfand, S. P. Reynolds et al. // Astrophysical Journal. 2008. — Vol. 676. - Pp. L33-L36.

140. A likely optical counterpart of the G292.0+1.8 pulsar wind nebula / S. V. Zharikov, Y. A. Shibanov, D. A. Zyuzin et al. // Astronomy and Astrophysics.— 2008.— Vol. 492,- Pp. 805-814.

141. The G292.0+1.8 pulsar wind nebula in the mid-infrared / D. A. Zyuzin, A. A. Danilenko, S. V. Zharikov, Y. A. Shibanov // Astronomy and Astrophysics. — 2009.— Vol. 508.— Pp. 855-858.

142. Detection of continuum radio emission associated with Geminga / A. Pellizzoni, F. Gov-oni, P. Esposito et al. // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. — 2011. — Vol. 416. Pp. L45-L49.