Статистика слабых (≤10-7 эрг/см2) космических гамма-всплесков на фоне высыпаний магнитосферных электронов по данным эксперимента ГРИФ на орбитальной станции МИР

• Автор: Морозов, Олег Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ГЛАВА I. РАДИАЦИОННЫЕ УСЛОВИЯ В ОКОЛОЗЕМНОМ КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКИХ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ

§1.1. Основные компоненты радиационного фона в околоземном космическом

пространстве

§1.2. Потоки электронов и их вариации в околоземном космическом

пространстве

§1.3. Морфологические и статистические характеристики космических гаммавсплесков

§1.4. Основные теоретические модели н проблемы понимания природы космических гамма-всплесков

ГЛАВА. II. РЕГИСТРИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ГРИФ

§2.1. Условия измерений в эксперименте ГРИФ и основные параметры

приборов

§2.2. Принцип функционирования и основные характеристики детектора электронов

“Фон-1”
§2.3. Принцип функционирования и основные характеристики спектрометра жесткого
рентгеновского излучения РХ
§2.4. Математическая модель сцинтилляционного спектрометра РХ
ГЛАВА. III. СТРУКТУРА ДАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ГРИФ И МЕТОДЫ ИХ АНАЛИЗА
§3.1. Структура телеметрических данных
§3.2. База данных космического эксперимента ГРИФ
§3.3. Применение базы данных космического эксперимента ГРИФ для совместного анализа показаний различных приборов
ГЛАВА IV. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКОВ ЭЛЕКТРОНОВ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА ГРНФ
§4.1. Потоки квазизахваченных электронов с энергиями >80 кэВ околоземном
пространстве на дрейфовых оболочках L<2
§4.2 Кратковременные возрастания потоков электронов с энергиями >80 кэВ в низкоширотных (L<2) областях околоземного пространства
ГЛАВА V. ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКИХ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА ГРИФ
§5.1. Методика очистки фоновых показаний в рентгеновских каналах прибора
РХ-2 от медленных вариаций
§5.2. Отбор астрофизических всплесков в эксперименте ГРИФ
§5.3. Эффективность регистрации гамма-всплесков со всего неба в эксперименте
ГРИФ и оценка частоты регистрации слабых (~10'7 эрг/см2) событий
§5.4. Статистика мягких гамма- или жестких рентгеновских всплесков как тест космологической модели гамма-всплесков
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Цель работы.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании статистических и морфологических характеристик слабых (<10'7 эрг/см2) и относительно мягких (характерная энергия кТ < 50 кэВ) гамма-всплесков на фоне имитаций высыпаниями магнитосферных электронов, а также изучении пространственных и временных характеристик потоков электронов с энергиями >80 кэВ в низкоширотных (L < 2) областях околоземного космического пространства.
Актуальность проблемы.
Несмотря на достигнутые успехи в изучении космических гамма-всплесков, связанные с наблюдениями, так называемого, «послесвечения» (afterglow) в радио, оптическом и рентгеновском диапазонах [1-3] природа источников гамма-всплесков остается до конца не ясной. Основной проблемой, по-видимому, является то, что не прослеживается корреляция более слабых всплесков с более удаленными объектами, что должно было бы иметь место в случае одинаковой светимости в источнике. Разброс светимостей в источнике составляет много порядков - от ~1047 до ~1054 эрг/с. Для объяснения такого разброса светимостей в последнее время активно обсуждается возможность, так называемого, «биминга» (от англ. beam - луч), то есть сильно анизотропного излучения в источнике [4-7]. В этом случае наблюдаемый разброс светимостей естественным образом объясняется тем, что направление гамма-луча в источнике произвольно ориентировано относительно наблюдателя. Следует отметить, что данные об идентификации источников всплесков получены для относительно небольшого числа событий, в то же время именно статистические характеристики дают информацию о популяции источников гамма-всплесков в целом. В частности, распределение всплесков по наблюдаемым интенсивностям отражает в какой-то степени распределение их источников по величине красного смещения z, и, таким образом, с помощью этого распределения может быть прослежена история глобального звездообразования во Вселенной [8-12]. Исходя из распределения по наблюдаемым интенсивностям, в рамках заданного пространственного распределения источников, может быть получена информация о собственной светимости в источнике, и оптимизированы параметры модели, характеризующей распределение гамма-всплесков по собственным светимостям [13-17].

Таким образом, с выходов детекторных узлов импульсы тока поступают на схемы разделения сигналов от пластического сцинтиллятора и кристалла Сз1, а также на схемы усиления и формирования аналоговых сигналов, амплитуда которых пропорциональна интегралу токового импульса на аноде ФЭУ.
Каждый из анодов ФЭУ вырабатывают логический сигнал, свидетельствующий о том, что зарегистрированное событие сопровождается вспышкой в пластическом сцинтилляторе и его амплитуда превышает нижний уровень регистрации, соответствующий 10 кэВ. Этот сигнал используется в качестве запрета для исключения регистрации датчиком заряженных частиц.
Аналоговые сигналы, амплитуда которых пропорциональна интегралу токового импульса, после формирования и дополнительного усиления поступают на схемы "Отбора и сортировки”, представляющие собой набор дискриминаторов и логических схем совпадений. Эти схемы предназначены для того, чтобы рассортировать исследуемые сигналы в зависимости от их амплитуды в 5 каналов, соответствующих диапазонам энергий 10-50, 25-50, 50-100, 100-150 и 150-200 кэВ и исключить при этом регистрацию событий, связанных с пластическим сцинтиллятором. При этом сигнал от А' дискриминатора, порог которого соотвествует энергии 1- кэВ (нижний уровень
регистрируемых сигналов) является мастерным для всех 5 каналов, а логический сигнал, вырабатываемый схемой "разделения по форме", используется в качестве запрета.
Сигнал с выходов схем "отбора и сортировки" поступают на схемы измерения числа импульсов в единицу времени (скоростей счета) - логарифмические интенсиметры (с характерным временем 5 с) и цифроаналоговые преобразователи на 29.
В канале 10-50 кэВ сигналы поступают на логарифмические интенсиметры после предварительного пересчета в ячейках триггеров (на 23) раздельно для каждого датчика.
Сигналы, соответствующие этому же каналу, от группы из 3-х датчиков суммируются в триггерах-сумматорах и после предварительного пересчета (на 23) поступают на выход цифроаналогового преобразователя (ЦАП).
В остальных каналах (25-50, 50-100, 100-150 и 150-200 кэВ) сигналы от всех датчиков предварительно суммируются в триггерах-сумматорах £25-50, £50-100, £100-150, £150-200, затем, после предварительного пересчета, поступают на входы