Анализ и моделирование высокоэнергетичного излучения скоплений галактик

• Автор: Прохоров, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

CONTENTS

Part I Введение

1. Тепловое, рентгеновское излучение и эффект Зельдовича-Сюняева

1.1 Тормозное излучение

1.2 Излучение линий

1.3 Эффект Зельдовича-Сюняева

2. Наблюдение металлов

2.1 Оценки содержания металлов

2.2 Отношение потоков линий железа

3. Нетепловое излучения

3.1 Избыток ультрафиолетового излучения
3.2 Избыток жесткого рентгеновского излучения
3.3 Нстепловые механизмы излучения
4. Ускорение частиц и процессы релаксации
4.1 Ускорение частиц из фоновой плазмы
4.2 Процессы релаксации
4.3 Ударные волны в скоплениях
Part II Анализ и моделирование высокоэнергетичного излучения от
скоплений галактик
5. Спектральные свойства эффекта Зельдовича-Сюняева
5.1 Спектр теплового эффекта ЗС около частоты нуля
теплового эффекта
5.2 Спектр нетеплового эффекта Зельдовича-Сюняева
5.3 Комбинация теплового и нетеплового ЭЗС
5.4 Эффект Зельдовича-Сюняева от ускоренных электронов
5.4.1 Зависимость Хо и S от параметра ускорения
5.4.2 Вклад кинематического ЭЗС в наклон общего ЭЗС
5.5 Заключение секции
5.6 Appendix
5.6.1 Форма ЭЗС около ’crossover’ частоты
5.6.2 Тепловой спектр электронов
5.6.3 Степенной, нстепловой спектр электронов
СЬлЕасдз
5.6.4 Комбинация тепловсд—еггззй ц петепловой популяций
электронов
6. Анализ распределения электронсгозв с ПОМОщЬЮ линий железа
6.1 Отношение потоков линий >**ЕЖселеза РеХХУ и РеХХУ1
6.1.1 Коэффициенты темп: ионизации и рекомбинации
6.1.2 Темпы возбуждения отношение потоков линий
железа
6.2 Анализ спектров электроиодгт. ш ; в скоплениях
6.2.1 Скопление галактик _ _А.Ье11 2199
6.2.2 .Скопление Сота
6.2:3 Синтетическое скоплжтгттгение с низкой температурой
6.3 Спектр континуума
6.4 Заключения секции 6
7. Влияние надтепловой популящ-л -када электронов на. определение металличности
7.1 Надтепловые популяции эл: 1 >—'ктронов в группе НСв 62 и в
ядре скопления Персей
7.2 Влияние надтепловых попутд -тгяцпй на определение наличия
металлов
7.3 Заключения секции 7
8. Пропавшие барионы в оболочка.-— вокруг скоплений галактик
8.1 Предсказание доли барит=_ онов во внешних областях скоплений посредством гиДзу|ростатического приближения
8.2 Формирование оболочки бас—=зге>ионов в рамках кинетической теории
8.3 Отклонение от теплового Р»-=а.Вновесия
8.4 Предсказание понижения г»—втенсивностн из-за ЭЗС
8.5 Ультрафиолетовое из л учета зае от оболочки барионов
8.6 Заключения секции 8 .
9. Качественная теория распростру г.—-аегхеняя подструктур в скоплениях
9.1 Модель “поршень в трубе”
9.2 Моделирование распростр—таения подструктуры
9.2.1 Решение без учета т -приливной силы
9.2.2 Решение с учетом 1здр>11Ливнод СИЛЬ1
9.2.3 Примеры: 1Е0657-5- и АЬе11 1763
9.3 Замедление газовой подсте уктуры
9.4 Заключение секции 9 .
10. Заключения

Part I ВВЕДЕНИЕ.
5. Спектральные свойства эффекта Зельдовпча-Сюпяева.

5.5 Заключение секции
Мы показали, что значение ‘crossover’ частоты Хо эффекта Зельдовича-Сюняева зависит существенно от пекулярной скорости скопления Vr также как и от первичной анизотропии космического микроволнового излучения, тогда как значение наклона ЭЗС не зависит от спектра кинематического ЭЗС (и от спектра анизотропии космического микроволнового излучения) в диапазоне частот около нуля теплового ЭЗС, т.е. в диапазоне частот х = 3.5 — 4.5. Это потому что и спектры кинематического ЭЗС и первичной анизотропии космического микроволнового излучения - почти плоские в этом диапазоне частот. Поэтому, тогда как амплитуда SZfc;nnpoii3BoflHT сдвиг позиции частоты Хо, но кинематический ЭЗС не влияет на наклон общего ЭЗС.
Этот факт лучше виден, если вычислить изменение температуры космического микроволнового излучения производимое ЭЗС, т.е. величину
Изменение температуры космического микроволнового излучения из-за кинематического ЭЗС имеет плоский частотный спектр, тогда как изменения температуры космического микроволнового излучения из-за других ЭЗС имеют спектры с различными значениями наклонов (отличными от нуля).
Пекулярная скорость скопления галактик неизвестна во многих случаях и точная позиции частоты Хо нулевого теплового эффекта не может быть определена из наблюдений ЭЗС.
Мы предложили использование спектрального наклона ЭЗС для получения объективной информации о свойствах различных популяций электронов в скоплениях: температуры газа для тепловой популяции электронов, степенного спектра нетепловой популяции электронов, комбинированного спектра тепловой и нетепловой популяций электронов, параметра стохастического ускорения для ускоренной популяции электронов.
Мы аналитически вычислили значения наклона для различных сигналов ЭЗС в диапазоне частот х = 3.5 — 4.5.
Мы нашли, что в этом диапазоне частот (т.е. около Хо теплового ЭЗС) спектральный наклон ЭЗС не зависит от пекулярной скорости скопления потому что спектр кинематического ЭЗС очень плоский в этом диапазоне частот. Мы выполнили анализ для различных популяций присутствующих в скоплениях.
Бесспорным преимуществом развитого метода является то, что он дает возможность для поиска нетепловых компонент спектра электронов и для определения их характеритик. Более того, этот метод позволяет вывести независимо параметры процесса ускорения в рамках различных моделей.