5. ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАВЕРШЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Важнейшие результаты научных исследований, рекомендованные ученым советом Института в отчет РАН, доклады Президента РАН и академика-секретаря ОФН:

Обнаружение районов "вечной мерзлоты" на Марсе с очень высоким содержанием водяного льда

Впервые получены данные о распространенности приповерхностной воды на Марсе, обнаружены огромные районы "вечной мерзлоты" на этой планете, выполнена оценка толщины зимнего покрова углекислоты в северном полушарии Марса.
Эти результаты получены на основе обработки данных измерений российского детектора нейтронов высоких энергий ХЕНД, созданного в Институте космических исследований. Приведенная карта потока над-тепловых нейтронов от Марса отображает огромные районы "вечной мерзлоты" на высоких широтах с содержанием свободного водяного льда около 35% по массе (синий цвет) и также области с высоким содержанием химически связанной воды около 5-10% по массе (зеленый цвет). Черные линии соответствуют рельефу поверхности Марса по данным аппарата "Марс Глобал Сервейор".


Эксперимент ХЕНД проводится в настоящее время на борту американского космического аппарата "2001 Марс Одиссей" на орбите вокруг Марса. Сопутствующие данные эксперимента ХЕНД также дали возможность определить в 2002 году небесные координаты 18 новых астрономических источников гамма-всплесков.
Научный руководитель проекта: д. ф.-м.н. Митрофанов И. Г. тел. 333-3489, imitrofa@space.ru)
"Maps of Subsurface Hydrogen from the High Energy Neutron Detector, Mars Odyssey", I.Mitrofanov, D.Anfimov, A.Kozyrev, M.Litvak, A.Sanin, V.Tret'yakov et al., Science v. 297, p.78, July 5, 2002.
"Distribution of Hydrogen in the Near Surface of Mars: Evidence for Subsurface Ice Deposits", W.Boynton, …, I.Mitrofanov, et al., Science v.297, p.81, July 5, 2002.

Массивные рентгеновские двойные как индикатор звездообразования.
На основе наблюдений нашей Галактики, Магеллановых Облаков и близких галактик с интенсивным звездообразованием обсерваториями CHANDRA, ASCA, RXTE и МИР/КВАНТ исследована связь популяции аккрецирующих черных дыр и нейтронных звезд в массивных рентгеновских двойных с процессами звездобразования. Показано, что распределение массивных рентгеновских двойных по светимости в рентгеновском диапазоне описывается универсальным законом -- степенным распределением с наклоном 1.6, обрывающимся на светимости lg(LX) ~ 40.5 (эрг/сек), нормировка которого прямо пропорциональна темпу звездообразования в рассматриваемой галактике. Существование универсальной функции светимости позволяет использовать количество и/или интегральную светимость массивных рентгеновских двойных в галактиках для измерения темпа звездообразования как в локальной Вселенной, так и в удаленных галактиках, расположенных на больших красных смещениях. Применимость этого метода на больших красных смещениях проверена на основе наблюдений галактик с высоким темпом звездообразования в глубоких обзорах неба, выполненных обсерваторией CHANDRA.


Связь между рентгеновской светимостью галактик с интенсивным звездообразованием в диапазоне 2-10 кэВ и темпом звездобразования, определенным с помощью стандартных индикаторов. В качестве стандартных индикаторов звездообразования использовались светимость в радио-, ультрафиолетовом, инфракрасном диапазонах и в линии H? водорода. Синие и зеленые точки -- близкие звездообразующие галактики, красные точки -- далекие галактики, расположенииые на красных смещениях z=0.2-1.3 (по данным глубоких обзоров неба обсерваторией CHANDRA). Сплошной линией показана ожидаемая зависимость, полученная на основе анализа функции светимости рентгеновских двойных в ближайших галактиках по данным обсерваторий CHANDRA, ASCA и RXTE. Нелинейная зависимость, проявляющаяся при низких темпах звездообразования не вызвана нелинейными эффектами звездообразования, а связана со статистическими свойствами интегральной светимости популяции дискретных источников.
(д.ф.-м.н. М.Р. Гильфанов, академик Р.А. Сюняев, 333-33-77, tim@hea.iki.rssi.ru)
(Grimm, H.-J.; Gilfanov, M.; Sunyaev, R. High Mass X-ray Binaries as a Star Formation Rate Indicator in Distant Galaxies. MNRAS accepted, 2002.)

Характеристики сильно структурированного низкоширотного пограничного слоя.
Анализ функций распределения ионов в сильно структурированном низкоширотном пограничном слое (НШПС), выделенном ранее в качестве одного из двух основных типов НШПС (1) показал, что распространенное представление о том, что пограничный слой находится на открытых силовых линиях и что ввод плазмы из переходной области происходит вдоль открытой силовой трубки (FTE, или явления переноса потока) не является единственно возможным. Наблюдения ионов в НШПС в проекте Интербол с прибором СКА-1 показывают, что по крайней мере, в ряде случаев, функции распределения ионов имеют два или три компонента, два их которых движутся в противоположных направлениях относительно направления магнитного поля. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу многократного пересоединения, концепция которого до сих пор не получила достаточного экспериментального подтверждения.




Слева: Пример функции распределения ионов в низкоширотном пограничном слое, показывающий одновременную инжекцию плазмы из переходной области в магнитосферу вдоль направления магнитного и в противоположном направлении. Горизонтальная ось соответствует скорости (км/c) вдоль магнитного поля, а вертикальная ось - скорость поперек направления магнитного поля. Красным показана наибольшая плотность частиц в пространстве скоростей, синим - наименьшая.
Справа: Объяснение наблюдаемой двусторонней инжекции плазмы при образовании спиральной магнитной трубки на границе магнитосферы при многократном пересоединении силовых линий межпланетного и магнитосферного магнитных полей.
(д.ф.-м.н., профессор О.Л. Вайсберг 333-34-56, olegv@iki.rssi.ru;
O.L.Vaisberg, L.A.Avanov, T.E.Moore, and V.N.Smirnov, Ion velocity distributions within LLBL and their possible implication to multiple reconnection. Submitted to Annale Geophysicae, 2002.

Структура и эволюция тонких токовых слоев в магнитосфере Земли с учетом влияния нелинейной динамики захваченных и квазизахваченных заряженных частиц.
Исследована теоретическая модель самосогласованного тонкого токового слоя (ТТС) - плазменной структуры, с помощью которой могут происходить накопление и высвобождение электромагнитной энергии в магнитосфере. Динамика таких слоев зависит от различных макро- и микро- неустойчивостей. Был рассмотрен особый, эволюционный, механизм разрушения ТТС, связанный с процессами рассеяния ионов на спейсеровских орбитах, которые пересекают нейтральный слой и поддерживают основной ток в ТТС. Рассеяние обусловлено неадиабатическим эффектом - скачками адиабатического инварианта Iz. Рассеяные частицы переходят на квазизахваченные около слоя орбиты. При этом существенного изменения характерной толщины слоя не происходит. Локальный ток квазизахваченных ионов, в силу их нелинейной динамики, направлен в центре слоя противоположно току спейсеровских частиц, в то время как полный ток равен нулю. В результате накопления рассеянной плазмы в слое может произойти существенное сокращение плотности тока в центре, т.е. деградация, или "старение", токового слоя. При этом происходит изменение эффективного параметра квазиадиабатичности, пропорционального радиусу кривизны силовых линий. Это приводит, в свою очередь, к установлению положительной обратной связи между количеством квазизахваченных частиц в слое и скоростью рассеяния в ТТС. В конечном счете, накопление большого количества рассеянной популяции ионов, приводит к нарушению равновесия системы, т.е. самосогласованные решения перестают существовать. Такой новый механизм эволюции ТТС, показанный в рамках одномерной модели, дает разумные оценки времени жизни ТТС - 20-40 минут, что сопоставимо с длительностью фазы накопления суббури. Показано также, что функции распределения ионов в ТТС демонстрируют четкое разделение областей пролетных и захваченных частиц в фазовом пространстве. Эти характерные функции распределения могут быть использованы для идентификации различных этапов "старения" ТТС в процессе экспериментальных измерений.


(д.ф.-м.н., профессор Л.М. Зеленый, 333-51-22, lzelenyi@iki.rssi.ru;
к.ф.-м.н. Х.В. Малова, 333-25-00, hmalova@classic.iki.rssi.ru;
L. M. Zelenyi, H. V. Malova, V. Yu. Popov, D. C. Delcourt, A. S. Sharma, Evolution of ion distribution function during the "aging" process of thin current sheets, Advances in Space Research, (в печати) 2002; L. M. Zelenyi, H. V. Malova, V. Yu. Popov, D. C. Delcourt, A. S. Sharma, Catastrophic-like evolution of thin current sheets due to non-adiabatic scattering processes, Proceedings of Int. Conf. Substorm - 6, Seattle, Washington, 25-29 March, (в печати) 2002.)

************

17 октября 2002 г. российской ракетой-носителем ПРОТОН была выведена на высокоапогейную орбиту международная обсерватория гамма-лучей ИНТЕГРАЛ. В обмен на запуск космического аппарата российские ученые получили право на около 25% наблюдательных данных миссии, которые будут доступны через Российский Центр Научных Данных (РЦНД) проекта ИНТЕГРАЛ, созданный в Институте Космических Исследований РАН. В РЦНД установлено математическое обеспечение, позволяющее работать с данными обсерватории ИНТЕГРАЛ, проведены тестовые сеансы передачи данных из Европейского Центра Данных проекта.
(Академик Сюняев Р.А. rs@hea.iki.rssi.ru, д.ф.-м.н. Павлинский М.Н. 333-23-66, mykle@hea.iki.rssi.ru, д.ф.-м.н. Гребенев С.А., 333-22-22, sergei@hea.iki.rssi.ru )

20 марта 2002 года с транспортного грузового корабля "Прогресс М1-7" был запущен научно-образовательный микроспутник "Колибри-2000". Спутник был разработан и создан в ОКБ ИКИ. В создании спутника принимали участие Школа компьютерных технологий "Гелиос", Физико-техническая школа г. Обнинска, а также две школы Австралии. В период разработки спутника учащиеся получили необходимые знания об околоземном космическом пространстве, о магнитном поле Земли, её радиационных поясах, а также о конструкции микроспутника. Научная программа включала исследования магнитного поля Земли и анализ волновых процессов в околоземной плазме.
(Руководители проекта: д.т.н. Г.М. Тамкович, 333-12-22, д.ф.-м.н. С.И. Климов 333-11-00, sklimov@iki.rssi.ru ).

Наверх
На главную страницу