Konkurs "Astronet-2001"
<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Stacionarnaya funkciya raspredeleniya >>
1. Vvedenie
Gravitacionno-volnovaya astronomiya yavlyaetsya odnoi iz samyh molodyh oblastei sovremennoi astrofiziki. Eto, prezhde vsego svyazano so slabost'yu realistichnyh gravitacionno-volnovyh signalov i trudnost'yu ih registracii pri pomoshi sovremennyh tehnologii.
Nachalo 21 veka budet oznamenovano vvedeniem v stroi krupnyh mezhdunarodnyh
proektov dlya registracii Gravitacionnyh Voln (GV) v diapazone chastot
Gc (LIGO, VIRGO, GEO-600)
1.1. Chuvstvitel'nost' etih
lazernyh interferometrov budet pozvolyat' registrirovat' GV ot
astrofizicheskih istochnikov, sredi kotoryh naibolee veroyatnymi budut
asimmetrichnyi kollaps zvezd i sliyaniya dvoinyh sistem. V oblasti bolee
nizkih chastot bol'shoi seismicheskii shum ne pozvolit detektirovat' GV
nazemnym interferometram, i dlya ih registracii potrebuyutsya kosmicheskie
interferometry, svobodnye ot seismicheskogo shuma Zemli.
Osnovnoi kosmicheskii proekt razrabatyvaemyi sovmestno ESA i NASA
- eto Laser Interferometr Space Antenna (LISA) (Bender i dr. 2000),
sostoyashii iz treh sputnikov, udalennyh drug ot druga na
rasstoyanie 5 millionov kilometrov. Predpolagaetsya, chto etot detektor
budet obladat' vysokoi chuvstvitel'nost'yu v diapazone chastot
Gc.
Osnovnymi astrofizicheskimi istochnikami dlya etoi antenny stanut sliyaniya
dvoinyh sverhmassivnyh chernyh
dyr (Vekkio 1997) v yadrah galaktik, otdel'nye tesnye dvoinye sistemy, a takzhe vozmozhno
reliktovyi fon GV.
Sushestvovanie GV s neizbezhnost'yu sleduet iz Obshei Teorii Otnositel'nosti. I hotya do sih por ne bylo pryamogo obnaruzheniya, imeetsya mnogo neosporimyh, hotya i kosvennyh, svidetel'stv v pol'zu sushestvovaniya gravitacionnyh voln. Pri etom nablyudeniya podtverzhdayut teoreticheskie predskazaniya, osnovannye na uchete gravitacionno-volnovyh effektov, ne tol'ko kachestvenno, no i kolichestvenno. Naprimer, izmenenie orbit dvoinyh neitronnyh zvezd (PSR 1913+16; Nobelevskaya premiya 1993 goda, Hals 1994), sushestvovanie kataklizmicheskih peremennyh i sverhnovyh tipa Ia.
Istochnik gravitacionnyh voln, interesnyi s tochki zreniya ego detektiruemosti, dolzhen byt' dostatochno moshnym, signal ot nego dolzhen popadat' v polosu chuvstvitel'nosti detektora, i sobytiya privodyashie k izlucheniyu GV dolzhny sluchat'sya dostatochno chasto za vremya raboty detektora.
Istochniki GV prinyato razdelyat' na tri kategorii: impul'snye, periodicheskie i
stohasticheskie. Impul'snyi signal predstavlyaet soboi neskol'ko kolebanii polya
, pri etom harakternaya dlitel'nost' signala znachitel'no men'she
vremeni nablyudeniya. Primerom takih istochnikov yavlyayutsya vspyshki sverhnovyh i zavershayushaya
stadiya sliyaniya dvoinoi sistemy. Periodicheskii signal predstavlyaet soboi kvaziperiodicheskuyu
volnu, amplituda i chastota kotoroi malo menyaetsya za vremya raboty detektora. Tipichnymi
istochnikami takogo vida izlucheniya yavlyayutsya dvoinye sistemy i bystro vrashayushiesya neitronnye
zvezdy. Poslednii tip GV-signala - stohasticheskii signal, predstavlyaet soboi stacionarnyi
shum s dostatochno shirokim spektrom. Stohasticheskii fon GV mozhet byt' obrazovan sovokupnost'yu
periodicheskih ili impul'snyh istochnikov.
Istochnikami stohasticheskih fonov mogut byt' kak i
razlichnye populyacii galakticheskih dvoinyh kompaktnyh zvezd, tak i reliktovye
GV, proishozhdenie kotoryh svyazanno s kvantovymi processami v ochen' rannei vselennoi.
Odnim iz naibolee prioritetnyh istochnikov GV yavlyayutsya galakticheskie dvoinye zvezdy, izluchenie ot kotoryh na stadii sblizheniya popadaet v chastotnyi interval LISA, a na stadii sliyaniya - v diapazon chuvstvitel'nosti nazemnyh interferometrov.
V nashei Galaktike naschityvaetsya poryadka 
zvezd, iz nih
primerno polovina vhodit v sostav dvoinyh ili kratnyh sistem. Obychnye
galakticheskie dvoinye, hotya by odna iz komponent kotoryh yavlyaetsya
zvezdoi glavnoi posledovatel'nosti, izluchayut gravitacionnye volny v
nizkochastotnom diapazone (
Gc)(Mironovskii
1965). Na bolee vysokih chastotah
Gc galakticheskaya
populyaciya slivayushihsya belyh karlikov sozdaet stohasticheskii fon
gravitacionnyh voln, uroven' kotorogo nahoditsya vyshe krivoi
chuvstvitel'nosti detektora LISA. Takzhe na chastotah
Gc proishodit izluchenie GV ot galakticheskih slivayushihsya
dvoinyh zvezd.
Prostaya ocenka bezrazmernoi amplitudy GV,
sozdavaemoi istochnikom na
rasstoyanii 
gde
- gravitacionnyi radius sistemy, 
- skorost' mass, sostavlyayushih
kvadrupol'nyi moment sistemy, a 
- skorost' sveta, pokazyvaet, chto GV bol'shoi
intensivnosti budut izluchat'sya tesnymi dvoinymi
sistemami sostoyashimi iz massivnyh zvezd, takih kak, neitronnye zvezdy (NZ),
chernye dyry(ChD) ili
belye karliki (BK).
Vse tipy dvoinyh kompaktnyh zvezd imeyut ryad harakternyh osobennostei svyazannyh s
osobennostyami evolyucii etih sistem.
Naibolee rasprostranennyi tip dvoinyh kompaktnyh zvezd
- dvoinye belye karliki - imeyut pochti krugovye orbity i slivayutsya na chastotah 
Gc.
Dvoinye NZ v rezul'tate svoei evolyucii priobretayut ekscentrichnye orbity i slivayutsya
na chastotah 
kGc, to est' yavlyayutsya bolee tesnymi sistemami.
Diplomnaya rabota sostoit iz treh chastei, pervaya chast' - vvedenie.
Vo vtoroi chasti rassmotreny usloviya obrazovaniya razlichnyh
populyacii galakticheskih dvoinyh kompaktnyh zvezd i ih osobennosti, vliyanie
nekotoryh nachal'nyh parametrov na evolyuciyu etih sistem.
Postroeny nachal'nye i stacionarnye
funkcii raspredeleniya dvoinyh NZ po orbital'nym parametram:
bol'shoi poluosi 
i ekscentrisitetu 
. Nachal'naya funkciya raspredeleniya
poluchena pri pomoshi metoda populyacionnogo sinteza, a stacionarnaya v predpolozhenii,
chto funkciya raspredeleniya slivayushihsya NZ v Galaktike
po orbital'nym parametram 
stacionarna.
Rassmatrivayutsya usloviya, pri kotoryh vypolnyaetsya eto predpolozhenie.
Tret'ya chast' posvyashena izlucheniyu gravitacionnyh voln ot slivayushihsya
dvoinyh kompaktnyh zvezd. V nachale rassmotreno izluchenie ot odnoi sistemy i
osobennosti, kotorye voznikayut pri izluchenii GV ot sistem na ellipticheskih orbitah.
Sovokupnost' bol'shogo chisla dvoinyh BK, NZ i ChD privodit k tomu, chto v nekotorom
diapazone chastot izluchenie ot galakticheskih kompaktnyh zvezd
budet obrazovyvat' stohasticheskie fony, naibolee sil'nyi iz kotoryh - stohasticheskii
fon GV ot slivayushihsya BK. Rassmotreny osobennosti stohasticheskogo fona, obrazovannogo
sistemami na nekrugovyh orbitah. V zavershenie tret'ei chasti proanalizirovana
vozmozhnost' detektirovaniya otdel'nyh shirokih impul'sov ot galakticheskih dvoinyh NZ i sistem
tipa massivnyi BK+NZ. Takie impul'sy izluchayutsya pri proletah zvezdoi periastra ellipticheskoi orbity
na chastotah, gde uzhe ne obrazuetsya stohasticheskii fon.
Kosmicheskii interferometr LISA smozhet registrirovat' takie impul'sy ot neskol'kih (
)
sistem v Galaktike na urovne otnosheniya signala k shumu 
na chastotah
Gc
v techenie odnogo goda nablyudenii.
<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Stacionarnaya funkciya raspredeleniya >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
dvoinye zvezdy - gravitacionnoe izluchenie
Publikacii so slovami: dvoinye zvezdy - gravitacionnoe izluchenie | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
