Миллиметровое излучение от сверхновых и...

Миллиметровое излучение от сверхновых и гамма-

всплесковK. Постнов (МГУ ГАИШ)

20.04.23 Pushchino-Millimetron

Миллиметрон

• 10-м охлаждаемое зеркало в окрестности точки либрации L2 для наблюдений в далеком ИК-мм диапазоне спектра

• O(2019)


Параметры

Режим одиночного зеркалаNEP~ 10-19 /√Hz @ SNR=3-5 Δt=1h λ=0.3 mcm

B=1 THz Flim=SNR x NEP /Aeff /B / √Δt ~10 nJy

• космический интерферометр (РСДБ)в θ~35x10-9 ‘’ ~1.7x10-13 рад

• Flim=4 mJy (v=950 GHz,B=1 GHz) Δt=300 s.


Нейтронные звезды. 2) Пульсары

• Пульсары. Нетепловое излучение пульсаров генерируется внутри светового цилиндра R=c/= 5x 10 10 (P/100 мс) -1 см с характерным потоком 1 мЯн при расстоянии до пульсара 10 кпк. Его можно будет изучать в режиме РСДБ с разрешением ~1/100 (@d=1kpc) светового цилиндра. Это позволит локализовать область генерации ЭМ излучения пульсаров и проверить модель внутреннего зазора (над поверхностью НЗ) или внешнего зазора (вблизи светового цилиндра).


Диски вокруг магнитаров и одиночных НЗ

• Fossil disks – альтернативная модель для AXP (подкласс магнетаров)• AXP 4U 0124+61 F (λ=8 мкм) =50 mcJy,• T=290K (λ= 1 mm) F~5 nJy. Этот источник находится на пределе

видимости в режиме ОЗ с угловым разрешением 4'', т.е. в линейном масштабе порядка 0.1 пк при расстоянии до источника в 4 кпк. Однако при размере диска R<1012 см, такой диск у этого магнетара увидеть нельзя. Можно предположить аналогичный диск вокруг близких одиночных НЗ (аналогичных т.н. <<Великолепной семерке>>). Масштабируя параметры пылевого диска вокруг 4U 0124+61 к расстоянию 390 пк, из наблюдаемого верхнего предела 5 мЯн диск @Rd=10 Rsun Δθ= 2x 10 -4 '‘

• ВЫВОД: fossil диски вокруг близких ОНЗ можно изучать в режиме РСДБ миссии Миллиметрон.


Сверхновые Ibc и IIn

• Нетепловое ИК-излучение наблюдается от коллапсирующих сверхновых (SNII, SNIb/c и гиперновых) при взаимодействии оболочки с окружающей средой.

• Радиопоток от гиперновой будет почти на два порядка выше, а временная шкала сопоставима с SN Ibc

• SNIIn (сверхновая в плотной среде) радио на два порядка выше, а временная шкала может быть на два-три порядка больше.


(Чугай Н.Н. 2012)

На 6 см радио поток согласуется в пределах фактора 1.5 с данными по SN 1983N

• Темп вспышек SNII внутри объема 10 Мпк порядка нескольких десятков в год, SNIb/c -- около 1 в год.

• Для характерного расстояния до СН в 10 Мпк в режиме РСДБ Миллиметрон будет различать детали оболочки с размером ~ радиуса Солнца.

• Такие наблюдения дадут уникальную возможность независимо определить асимметрию оболочки сверхновой, что является одним из важнейших тестов неясного до сих пор механизма взрыва.


Молодые SNR: SN1987a

• Тепловое излучение от пыли (ТГц) T~33K и синхротронное излучение остатка

• Разрешение 8’’ (=2pc @ d=55 kpc) (APEX) – остаток не разрешается

Детальная структура SNR в режиме РСДБ


Lakicevic et al. 2012

Гиперновые и гамма-всплески

• Гиперновые = 100x SN. Радиопоток (300 GHz)~100 mJy (d=16Mpc)

dl(10nJy)~3x103x16Мpc

• zmax (зависит от наклона спектра)~5-10

• GRB ΔE~1049-1054 эрг (изотропный эквивалент), 0<z<9, 1/день

• В радио/ИК - послесвечения


GRB послесвечения



Эволюция послесвечения

Взаимодействие с ветром


EVLA наблюдения (Zauderer+’11)


F(mm)~10 mJy

Еще примеры EVLA


GRB110709B GRB111215A

ALMA bands


Pre-ALMA mm detections


de Ugarte-Postigo et al. 2012

Что видят в мм


Что ожидается


Dark GRB 051022 GRB 050904 @z=6.29

Распределение Swift/GRB по z


Кто смотрит


• В мм диапазон спектра попадает нетепловое (синхротронное) излучение от послесвечения -- релятивистской ударной волны, тормозящейся в окружающей среде.

• Максимальный поток в диапазоне 100-1000 ГГц (для земного наблюдателя) от всплеска на z=1 около 1-10 мЯн в течениe 1-10 дней после всплеска.

• Характерный размер области послесвечения Rs~lST Γ-3/2 1015-1016 см, где lST=1017[см](E0/1053/n)1/3 – длина Седова-фон-Неймана-Тейлора, n -- плотность окружающей среды, Г=100-1000 -- Лоренц-фактор релятивистской ударной волны.

• Угловой размер этой области θ=Ra/da=Ra(1+z)2/dl, где da и dl=da(1+z)2 -- угловое и фотометрическое расстояние до источника. @ dl=1028 см, θ= 10-13 = 2x10-8 ''.


Вывод:• в режиме РСДБ Миллиметрон сможет изучать тонкую

структуру послесвечения космических гамма-всплесков и ее развитие во времени. Это будет ключевой тест для выяснения свойств джетов от гамма-всплесков, так как характерное время появления излома в спадании кривой блеска послесвечения от гамма-всплеска из-за несферичности выброса внутри конуса θ0

tj ~ 4 [д ] (E0/1053 эрг)1/3 n-1/3(θ0 /0.2)8/3

приходится примерно на максимальный поток от послесвечения в мм диапазоне 100-1000 ГГц.


ALMA lines


Миллиметровое излучение от сверхновых и...

Documents