Исследование временных вариаций аномального рассеяния и меры дисперсии гигантских импульсов радиоизлучения пульсара в Крабовидной туманности В0531+21 на частоте 111 МГц в 2002–2024 гг .

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье приведены результаты мониторинга гигантских импульсов (ГИ) пульсара В0531+21 (J0534+2200) в Крабовидной туманности, проведенного нами в ПРАО АКЦ ФИАН на радиотелескопе БСА ФИАН на частоте 111 МГц в полосе 2.5 МГц с использованием 128-канального анализатора спектра и цифрового пульсарного приемника ПРАО в 2002–2024 гг. Показано, что характер зависимости рассеяния τ от меры дисперсии DM ГИ в период 2010–2021 гг. существенно отличался от такового до 2010 и после 2021 г. В 2010–2021 гг. значения τ и DM продемонстрировали существенный рост и нестабильность, а функциональная связь между ними претерпевала быстрые изменения. Данные за весь период наблюдений формируют на плоскости { τ , dm } (где dm = ( DM – 56.7) × 10 3 ) три основные и одну переходную ветви, образованные 14-ю различными временны́ми отрезками. Эти ветви хорошо аппроксимируются степенны́ми функциями τ ∝ dmn со значениями n = 0.7, 1.1 и 1.86 для основных и 2.1 для переходной ветвей. Такое поведение τ и DM объясняется аномальными вариациями плотности и турбулентности магнитоактивной плазмы в Крабовидной туманности и межзвездной среде в 2010–2021 гг. По сравнению данных на 111 и 610 МГц в период MJD 55000–56500 (июнь 2009–июль 2013) мы получили для зависимости рассеяния от частоты наблюдений τ ∝ ν−β оценку β = 3.4 ± 0.2, что близко к ранее опубликованным значениям, но существенно отличается от зависимостей как для колмогоровского ( β = 4.4), так и нормального ( β = 4) спектров распределения пространственных неоднородностей межзвездной среды.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. Я. Лосовский

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Автор, ответственный за переписку.
Email: blos@prao.ru

Астрокосмический центр, Пущинская радиоастрономическая обсерватория

Россия, Пущино

В. А. Потапов

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Email: potap@prao.ru

Астрокосмический центр, Пущинская радиоастрономическая обсерватория

Россия, Пущино

Список литературы

  1. D. H. Staelin and E. C. Reifenstein, Science 162(3861), 1481 (1968).
  2. A. G. Lyne and F. Graham-Smith, Pulsar Astronomy (Cambridge University Press, 2006), p. 247.
  3. J. M. Rankin and C. C. Counselman, Astrophys. J. 181, 875 (1973).
  4. R. Isaacman and J. M. Rankin, Astrophys. J. 214(1), 214 (1977).
  5. I. P. Williamson, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 166, 499 (1974).
  6. J. W. McKee, A. G. Lyne, B. W. Stappers, C. G. Bassa, and C. A. Jordan, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 479(3), 4216 (2018).
  7. А. А. Ершов, Письма в Астрон. журн. 47(9), 657 (2021).
  8. A. G. Lyne and D. J. Thorne, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 172, 97 (1975).
  9. A. A. Kuz'min, B. Ya. Losovsky, C. A. Jordan, and F. G. Smith, Astron. and Astrophys. 483(1), 13 (2008).
  10. A. G. Rudnitskii, M. V. Popov, and V. A. Soglasnov, Astron. Rep. 61(5), 393 (2017).
  11. S. W. Ellingson, T. E. Clarke, J. Craig, B. C. Hicks, T. J. W. La zio, G. B. Taylor, T. L. Wilson, and C. N. Wolfe, 768(2), Astrophys. J. 136 (2013).
  12. T. Eftekhari, K. Stovall, J. Dowell, F. K. Schinzel, and G. B. Taylor, 829(2), Astrophys. J. 62 (2016).
  13. R. Karuppusamy, B. W. Stappers, and K. J. Lee, Astron. and Astrophys. 538, id. A7 (2012).
  14. М. В. Попов, А. Д. Кузьмин, О. М. Ульянов, А. А. Дешпанде, и др., Астрон. журн. 83(7), 630 (2006).
  15. А. Д. Кузьмин, Ю. А. Беляцкий, Д. В. Думский, В. А. Извекова, К. А. Лапаев, С. В. Логвиненко, Б. Я. Лосовский, В. Д. Пугачев, Астрон. журн. 88, 454 (2011).
  16. A . N. Kazantsev, V. A. Potapov, M. S. Pshirkov, and B. Ya. Lo sovskii, arXiv:1905.05261 [astro-ph.HE] (2019).
  17. Б. Я. Лосовский, Д. В. Думский, Ю. А. Беляцкий, Астрон. журн. 96(10), 815 (2019).
  18. B. Ya. Losovsky, Intern. J. Astron. and Astrophys. 11(4), 470 (2021).
  19. Т. В. Смирнова и С. В. Логвиненко, Астрон. журн. 86(4), 370 (2009).
  20. M. Popov, V. Soglasnov, V. Kondratiev, A. Bilous, et al. , Publ. Astron. Soc. Japan 61(6), 1197 (2009).
  21. A. D. Kuz'min and V. A. Izvekova, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 360, 726 (1993).
  22. R. N. Manchester, Astrophys. Space Sci. 278(1/2), 33 (2001) .
  23. A. D. Kuzmin, V. I. Kondrat'ev, S. V. Kostyuk, B. Ya. Losovsky, M. V. Popov, V. A. Soglasnov, N. D'Amico, and S. Montebugnoly, Astron. Letters 28(4), 251 (2002).
  24. В. Л. Гинзбург, Теоретическая физика и астрофизика (М.: Наука, 1981).
  25. Р. Манчестер и Дж. Тейлор, Пульсары (М.: Мир, 1980).
  26. O. Löhmer, M. Kramer, D. Mitra, D. R. Lorimer, and A. G. Lyne, Astrophys. J. 562(2), L157 (2001).
  27. J. M. Cordes, J. M. Weisberg, and V. Boriakoff, Astrophys. J. 288, 221 (1985).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ГИ в Крабовидной туманности, полученный на БСА и ЦПП 26/07/2024, приведенный к частоте 111.879 МГц. На рисунке показан наблюдавшийся ГИ (круги) и вписанная в него функция, полученная по формуле (1), моделирующая импульс с τ = 17.48 мс, рассеянный в полосе частотного канала 2.4576 кГц (сплошная красная линия). По оси абсцисс отложено время в миллисекундах, по оси ординат — нормированная плотность потока.

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение рассеяния τ и меры дисперсии DM пульсара в КТ на частоте 111 МГц в период 2002–2024 гг. По оси абсцисс отложена эпоха наблюдения в модифицированных юлианских днях, по оси ординат отложено рассеяние τ [мс] (левая ось, треугольники) и условная мера дисперсии dm = (DM – 56.7) × 103 [0.001 пк/см3 ] (правая ось, круги). Вертикальными штриховыми линиями обозначены моменты перехода между различными ветвям на графике зависимости τ от DM (см. далее рис. 3 и табл. 1), соответствующие переходу от спокойного к возмущенному режиму в вариациях значений τ и DM в MJD 55203, и обратному переходу в MJD 59375. Отметим, также, что моменты перехода близки к локальным максимумам τ и, в случае первого перехода, также к максимуму DM .

Скачать (137KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Статистическая зависимость рассеяния τ (в миллиcекундах) на частоте 111 МГц от условной меры дисперсии dm = (DM – 56.7) × 103 [0.001 пк/см3] пульсара в КТ в период сентябрь 2002–январь 2024 гг. Основные ветви зависимости (см. легенду): нижняя (1), две верхние (2, 3) и переходная ветвь (4).

Скачать (162KB)
Метаданные
5. Приложение
Скачать (125KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024