Круговая поляризация радиоизлучения активных ядер галактик на парсековых масштабах

• Автор: Витрищак, Василий Михайлович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Содержание
Содержание работы
Список иллюстраций
Список таблиц
Введение
Активные ядра галактик
Интегральные наблюдения круговой поляризации радиоизлучения АГЯ
Круговая поляризация АГЯ на парсековых масштабах
1. Круговая компонента поляризации радиоизлучения АГЯ
1.1. Поляризованное излучение, параметры Стокса, сфера Пуанкаре
1.2. Синхро гропное излучение
1.3. Фарадеевские эффекты
1.4. Влияние релятивистских эффектов
2. Задача переноса излучения в выбросах АГЯ
2.1. Задача переноса излучения
2.2. Коэффициенты р, и к,
2.3. Коэффициенты рси kq
2.4. Коэффициенты ijvи kv
2.4.1. Неоднородный источник
2.4.2. Модели магнитного поля в выбросах
2.5. Коэффициенты KF и кс - фарадеевские эффекты
2.5.1. Фарадеевские толщи
2.5.2. Однородный источник
2.5.3. Неоднородный источник
2.5.4. Случай слабого внутреннего вращения
3. Обработка РСДБ-даиных круговой поляризации АГЯ
3.1. Инструментальная поляризация
3.1.1. Калибровка инструментальной поляризации
3.1.2. Ошибки калибровки инструментальной поляризации
3.2. Эффект «косоглазия» телескопов (beam squint)
3.3. Фазовая информация
3.4. 11роблема точного определения комплексных коэффициентов
усиления антенн (gains)
3.4.1. Метод переноса поправок (gain transfer)
3.4.2. Ошибки метода переноса поправок
3.4.3. Фазовая калибровка круговой поляризации
3.4.4. Раздельная самокалибровка и (ДГр
3.5. Ошибки, связанные с отдельными базами
3.6. Выводы
4. Многочастотные РСДБ-наблюдения круговой поляризации АГЯ
4.1. Данные и пакеты обработки
4.1.1. Калибровка данных в АІРв
4.2. Обработка данных экспериментов 1997-2005гг
4.2.1. Обозначения
4.2.2. Эксперимент 01.11.2004 г. на частотах 15, 22 и 43 ГГц
4.2.3. Эксперимент 15.03.2005 г. на частотах 15, 22 и 43 ГГц
4.2.4. Эксперимент 26.09.2005 г. на частотах 15, 22 и 43 ГГц
4.2.5. Эксперимент 05.03.2003 г. на частотах 15, 22 и 43 ГГц
4.2.6. Эксперимент 07.08.2002 г. на частоте
4.2.7. Эксперимент 27.12.1999 г. на частоте
4.2.8. Эксперимент 09.02.1997 г. на частоте
4.2.9. Эксперимент 17.06.1999 г. на частоте
4.3. Обсуждение результатов
4.3.1. Результаты наблюдений на нескольких эпохах
4.3.2. Связь с оптическим классом
4.3.3. Продольная структура круговой поляризации
4.3.4. Поперечная структура круговой поляризации
4.3.5. Степень круговой поляризации
4.3.6. Зависимость от частоты
5. Заключение
Литература
Актуальность темы.
Несмотря на то, что активные ядра галактик (далее АГЯ) были открыты еще в середине XX века, целый ряд физических характеристик этих объектов до сих пор остается неизвестным. Если основная картина происходящего в АГЯ является более-менее общепринятой, то детали, касающиеся как параметров центральной машины, так и выбросов являются крайне малоизученными. Гак, до сих пор в научном сообществе идут споры о составе вещества выбросов, о его энергетических характеристиках, однородности вещества, приводятся различные модели магнитного поля - разнообразных геометрий, напряженности и упорядоченности, остается открытым вопрос о механизмах ускорения частиц, коллимации выбросов и т.д. Для определения столь важных астрофизических свойств АГ’Я необходимо не только количественное увеличение наблюдательного материала, но и его качественное разнообразие - наблюдения на различных частотах, с различным пространственным разрешением, изучение не только полной интенсивности, но и поляризационных свойств излучения. Поскольку параметры выбросов АГЯ сильно меняются как при удалении от центральной машины, так и от оси выброса к его краю, особую важность для определения этих параметров представляют наблюдения со сверхвысоким разрешением в миллисекунды дуги (что для АГЯ составляет порядка парсеков), достижимым методами радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ).
Настоящая диссертация как раз посвящена изучению круговой компоненты поляризации (ККП) радиоизлучения АГЯ на парсековых масштабах методами РСДБ.
Если наблюдаемая степень линейной поляризации радиоизлучения АГЯ может составлять десятки процентов, то степень круговой поляризации АГЯ, как правило, составляет десятые доли процента - проценты, а задача ее определения далеко не тривиальна и требует специальных методик обработки. Несмотря на столь малые степени, информация о круговой компоненте поляризации является крайне важной для определения ряда параметров выбросов, таких как характеристики магнитного поля, состав, плотность и энергетические характеристики релятивистской плазмы в выбросе, поскольку все эти параметры в той или иной степени определяют наблюдаемую поляризационную картину.
Пионерами в изучении круговой поляризации АГЯ на парсековых масштабах являются авторы Хоман и Вордл (Нотап&¥агс11е). В серии работ они предлагают несколько методик обработки РСДБ данных с учетом круговой компоненты поляризации, которые они успешно применяют для определения степени круговой поляризации и построения поляризационных карт. Полученные Хоманом н Вордло.м результаты указывают на то, что ККП излучения АГЯ, как правило, связана с их РСДБ-ядрами. Наблюдаемая устойчивость знака круговой поляризации от эпохи к эпохе на временных масштабах в несколько лет предполагает наличие стабильного направленного магнитного поля в изучаемых областях.
До работ автора диссертации, полученные Хоманом и Вордлом результаты были единственными вследствие новизны методик обработки ККП, сложностей, связанных с их внедрением и требований к наблюдательным данным, а также сложившегося в научном
Для поперечных волн тензор интенсивности является тензором второго ранга, перпендикулярным волновому вектору к, и в уравнение (2.2) входят только поперечные компоненты тензоров 5у и б;у. В магнитоактивной плазме с локальным магнитным полем В, невозмушённым электромагнитной волной, распространяющейся вдоль оси г, диэлектрический тензор обладает симметрией еху = —£ух.
Тензор е-1к может быть разложен на эрмитову и антиэрмитову части, согласно
еУ = (єч + ел) (2.3)
6У = ~ ел)
Антиэрмитова часть описывает процессы излучения и поглощения, тогда как эрмитова часть не приводит к изменению полной интенсивности, но вращает вектор состояния поляризации на сфере Пуанкаре вокруг осей, определяемых нормальными модами среды. Используя (2.1) - (2.3), получим

— = 17, - к,! - к0(2 - кии

-ту = »? (2-4>
~ОЇ~и-к,и - ки1 + М2

— =T]v-K,V- Kvl + hQQ + kcU
где т/i, Г]и, t]q, rv - соответствующие коэффициенты излучения, К/, ки, kq,kv - соответствующие коэффициенты поглощения, /cf - коэффициент фарадеевского вращения, а кс и Л,2 - коэффициенты вращения для фарадеевской конверсии.
К; = — [/т(еуу) + cos2 0 Im(exx) -I- sin2 в 1т(е7Л)
— sin в cos в (Im(ezx) + Im(exz))]

= — [—/т(суу) -)- cos2 в 1т(єхх) + sin2 0 Іт(є7г)
— sin в cos в (Im(ezx) + Im(cxz))]
Ки = - sin 0 (im(cyz) + im(ezy))
Ky = — 2 cos 0йе(ед.у) + sin 0 (fte(eyz) — Re(ezy))]
/Cp = — 12 cos вІт(єху) + sin в (lm[eyz) — /?n(czy)) j