Аннотация результатов, полученных в 2021 году
(1) В 2021 году в ходе реализации проекта были получены наиболее точные локализации набора 199 коротких гамма-всплесков, зарегистрированных в эксперименте Конус-Винд в 2011-2021 годах. Для анализа использовались данные 11 детекторов международной сети детекторов гамма-излучения IPN, находящихся на космических аппаратах как в околоземном, так и в межпланетном пространстве на удалении до тысяч световых секунд. Для 84% всплесков из набора площади областей локализаций (содержащие 99.73%, 3 сигма, полной вероятности) имеют площади <10 квадратных градусов, а 50% - имеют площади менее 1 кв. градуса. На основе полученных результатов подготовлен второй каталог локализаций коротких всплесков Конус-Винд, принятый к печати в The Astrophysical Journal Supplement Series. В данном каталоге IPN-локализации впервые представлены в виде распределения вероятности на небесной сфере в формате HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelization, https://healpix.sourceforge.io), который является стандартом для распространения локализаций гравитационно-воновых детекторов. Полученные локализации позволят провести ретроспективный поиск гравитационно-волнового излучения, сопровождающего короткие гамма-всплески, а также поиск среди коротких всплесков гигантских вспышек от магнитаров в близких галактиках. (2) На основе данных экспериментов Конус-Винд, Fermi-GBM и Swift-BAT сформирован наиболее полный, к настоящему времени, набор надежно измеренных временных, спектральных и энергетических характеристик GRB с известным красным смещением. Полученная выборка насчитывает более 450 событий, включающих 41 короткий всплеск и 6 сверхдлинных GRB, и покрывает диапазон красных смещений источников z от ~0.01 до ~9.4. На основе данных выборки протестированы алгоритмы кластерного анализа по временным и спектральным характеристикам с использованием перспективного подхода, использующего несимметричные кластеры. (3) По данным эксперимента Конус-Винд проведен систематический анализ кривых блеска и энергетических спектров 288 ярких коротких и «промежуточных» вспышек от шести мягких гамма-репитеров (магнитаров). Для большинства вспышек по единой методике получены временные и спектральные характеристики с использованием моделей нетеплового (CPL) и теплового излучения (сумма двух чернотельных функций, 2BB). С целью верификации результатов анализа проведено их сравнение с результатами эксперимента Fermi-GBM, показавшее хорошее согласие параметров спектральных моделей для подвыборки событий, имеющих общее детектирование. (4) Проведен анализ данных экспериментов Конус и ГЕЛИКОН по начальным импульсам MGF - гигантских вспышек галактических и внегалактических мягких гамма-репитеров (магнитаров). На основе детектирования в эксперименте ГЕЛИКОН отраженного от Луны излучения начального импульса сверхяркой MGF в галактическом источнике SGR 1806-20 проведен детальный анализ излучения вспышки. Рассчитаны уточненные матрицы спектрального отклика лунной поверхности и детектора ГЕЛИКОН, проведен анализ разрешенных по времени энергетических спектров события моделями нетеплового и теплового излучения, впервые получены параметры спектральных моделей и потоки энергии на разных фазах данного события. По данным эксперимента Конус-Винд проведен детальный анализ излучения событий GRB 070201 и GRB 070222 – начальных импульсов вспышек внегалактических магнитаров в галактиках M31 (Андромеды) и M83. Впервые получены спектральные и энергетические характеристики данных вспышек с высоким временным разрешением (2-16 мс) и параметры их эволюции в ходе события. Построено интегральное распределение наиболее полной доступной выборки галактических и внегалактических MGF по полному энерговыделению в диапазоне 4х10(44)—5х10(46) эрг и получены его аппроксимации простой степенной функцией и степенным законом с изломом. Предварительные результаты указывают на возможное наличие излома функции светимости MGF в области ~1х10(46) эрг. (5) В ходе исследования процессов, индуцированных излучением гамма-вплесков в молекулярных облаках их родительских галактик, в первый год реализации проекта написан численный код для моделирования распространения оптического и рентгеновского излучения основного импульса гамма всплеска в молекулярном газе. В коде учитываются процессы поглощения и рассеяния излучения частицами пыли, рассчитывается равновесная температура частиц пыли, при этом учитывается охлаждение пылевых частиц за счет испарения. Код также описывает процессы фотоионизации и фотодиссоциации молекул Н2 и Н2+, фотоионизации атомов Не, Н и иона гелия Не+. В коде учитываются процессы поглощения ультрафиолетового излучения молекулами водорода в серии Лаймана и Вернера, с учётом диссоциация молекул Н2 посредством радиационного перехода Н2 с возбужденного электронного состояния в колебательный континуум Н2 (механизм Соломона). Также учитывается прямая фотодиссоциация в результате перехода молекул Н2 в континуум возбужденных колебательных электронных состояний (Gay C.D. et al., 2012, ApJ 746, 78). Полученные при моделировании результаты — параметры образованной фотодиссоционной области и фронта испарения частиц пыли, а также их взаимного расположения –- согласуются с результатами работы Draine B.T., Hao L. ApJ 569, 780 (2002), где решалась аналогичная задача. Дополнительно были рассчитаны спектры электронов, образованных в результате фотоионизации, в зависимости от расстояния от источника гамма-всплеска. Данные спектры являются входными данными для следующего этапа моделирования – расчёта образования каскадов вторичных электронов и возбуждения колебательно-вращательных уровней молекулы Н2.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В 2022 г для 199 коротких гамма-всплесков, зарегистрированных в эксперименте Конус-Винд в 2011-2021 гг. получены параметры кривых блеска и параметры аппроксимации интегральных и пиковых энергетических спектров с использованием стандартных для GRB спектральных моделей (CPL, Band), оценки пикового и интегрального потока энергии. Для всплесков, одновременно зарегистрированных в экспериментах Fermi-GBM и Конус-Винд, произведено сравнение полученных спектральных и временных параметров, показавшее их согласие в пределах ошибок. Проведено многоволновое исследование одного из самых далеких гамма-всплесков, GRB 210905A, источник которого находится на космологическом красном смещении z=6.312. По данным эксперимента Конус-Винд, наблюдавшего все три эпизода собственного излучения всплеска, длившегося в системе отсчета наблюдателя более 800 с, был определен полный и пиковый поток энергии, а также изотропные эквиваленты полной энергии всплеска (E_iso=1.27x10(54) эрг) и его пиковой светимости (L_iso=1.87x10(53) эрг/c). Наблюдение излома в кривой блеска послесвечения всплеска (jet break) позволило, с учетом полученного E_iso, оценить угол коллимации излучения (~8.4 deg) и поправленное на коллимацию значение полной энергии всплеска в гамма-излучении (E_gamma ≈1.0x10(52) эрг), одно из самых высоких к настоящему времени. Наблюдение гамма-всплеска с относительно широким углом коллимации на большом красном смещении( z>6) ставит под вопрос выдвинутое ранее предположение об обратной зависимости данной характеристики от z. В то же время, характеристики собственного излучения GRB 210905A в системе отсчета всплеска хорошо следуют соотношениям жесткость-интенсивность, построенным, по данным эксперимента Конус-Винд, для полной выборки GRB с известным красным смещением в широком диапазоне z от ~0.1 до ~9. Полученные результаты свидетельствует в пользу предположения, что характеристики прародителей GRB и механизмы их излучения существенно не эволюционируют в зависимости от красного смещения. Результаты данной работы, выполненной в составе широкой научной кооперации, были опубликованы в статье Rossi, Frederiks, Kann et al. A&A 685, A125 (2022) Исследован гамма-всплеск GRB 220101A на большом красном смещении (z = 4.618) с одним из самых высоких значений изотропного эквивалента полной выделеной энергии (E_iso=3x10(54) эрг) . По результанам многоволнового анализа оценены временные и спектральные характеристики всплеска в космологической системе отсчета, значения лоренц-фактора ультрарелятивистского выброса (700<\Gamma_0<1160) и радиуса излучающей области (~4.5x10(13) см). Показано, что физическая картина всплеска наилучшим образом описывается моделью протонно-синхротронного механизма излучения.Результаты работы приняты к публикации в The Astrophysical Journal. В 2022 году в ходе реализации проекта были произведён ретроспективный поиск и локализация по данным межпланетной сети IPN гамма-всплесков связанных с десятью быстрыми оптическими транзиентами (ОТ), обнаруженными обсерваторией Zwicky Transient Facility (ZTF). Для обнаруженных шести гамма-всплесков, связанных с ОТ, были определены временные и спектральные характеристики в системе отсчёта наблюдателя и космологической системе отсчёта. Также были получены верхние пределы на гамма излучение в случаях необнаружения гамма-всплеска. В результате работы не было выявлено наличие отдельного класса ОТ, связанных с джетами с большим содержанием барионов и различия в углах коллимации материи ответственной за оптическое и гамма-излучение из-за небольшого, на сегодняшний день, набора быстрых ОТ. Ожидается, что существенный прогресс в исследованиях быстрых ОТ появится с запуском обсерватории Веры рубин в конце 2024 г. Результаты исследования были опубликованы в работе Ho, ..., Svinkin, Frederks, Ridnaia, Lysenko, Tsvetkova, et al., 2022, ApJ 938, 85. В 2022 году в рамках проекта был проведён систематический анализ локализаций и спектров 20 гамма-всплесков, за регистрированных обсерваторией AstroSat, инструментом Cadmium Zinc Telluride Imager (CZTI), включая шесть событий в данных Конус-Винд. Значимая степень поляризации ~28%-97% наблюдалась у пяти наиболее ярких всплесков, что вероятно свидетельствует о наблюдении этих событий практически вдоль оси джета и, следовательно, о синхротронной природе излучения и упорядоченном магнитном поле в излучающей области. Существенной корреляции со спектральными параметрами обнаружено не было. Результаты исследования были опубликованы в работе Chattopadhyay, …, Tsvetkova, Frederiks, 2022, ApJ 936, 12. В 2022 году продолжено исследование процессов, вызванных прохождением излучения гамма-всплеска через молекулярное облако, близко расположенное от источника всплеска. Излучение гамма-всплеска приводит к полной ионизации газа на расстояниях приблизительно до 1.5 пк от источника гамма-всплеска. На этом расстоянии образуется ионизационный фронт и, непосредственно за ним, фотодиссоционная область. На больших расстояниях газ остается молекулярным. В рамках проекта был написан численный код, который моделирует эволюцию спектра фотоэлектронов в молекулярном газе. В расчетах учитываются упругие столкновения электронов с атомами и молекулами, ионизация атомов и молекул, возбуждение вращательных, колебательных и электронных состояний молекул Н2 в столкновениях с электронами, диссоциация молекул Н2, столкновительное возбуждение атомов Не.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Для задач ретроспективного поиска гравитационных вол и внегалактических вспышек магнитаров в ходе проекта были получены наиболее точные локализации источников 199 коротких всплесков Конус-Винд, зарегистрированных в 2011-2021 годах. Для анализа использовались данные 11 инструментов, находящихся на космических аппаратах (КА) как в околоземном, так и в межпланетном пространстве на удалении до тысяч световых секунд. Для этого же набора коротких всплесков был проведен анализ временных и спектральных характеристик. Для всплесков определены длительности, спектральные задержки, получены параметры спектральных моделей Банда и степенной модели с экспоненциальным завалом. Произведён анализ полного набора 494 коротких всплесков Конус-Винд, в том числе исследована неоднородность популяции коротких всплесков. Проведено исследование близкого (z=0.151) гамма-всплеска GRB 221009A, который является наиболее интенсивным событием этого класса, зарегистрированным к настоящему времени.Всплеска наблюдался множеством космических детекторов однако был настолько ярким, что ввел большинство из них в насыщение. Детальное моделирование отклика детектора Конус-ВИНД на сверхмощные (до ~10(7) фот/с) потоки падающего излучения позволило надежно восстановить форму кривой блеска и спектральный состав излучения всплеска на его самой яркой фазе. В результате определены пиковый и интегральный поток энергии, составившие, соответственно 0.031 эрг см(-2) с(-1) и 0.22 эрг см(-2). С учетом расстояния до источника всплеска оценены изотропные эквиваленты полного энерговыделения источника всплеска (E_iso=1.2x10(55) эрг, более 6.5 масс покоя Солнца) и его пиковой светимости (L_iso=3.4x10(54) эрг/c), которые хорошо следуют соотношениям жесткость-интенсивность для «длинных» гамма-всплесков (соотношения Амати и Йонетоку). Полученные результаты свидетельствуют в пользу предположения, что источником данного сверхяркого события является молодая, быстровращающаяся черная дыра, образовавшаяся в результате коллапса ядра массивной звезды. В системе отсчёта наблюдателя обычно выделяют два класса гамма-всплесков (GRB), соответствующие коротким и длинным событиям, с предполагаемым промежуточным классом. Однако в системе покоя источника всплеска из-за дисперсии длительностей и жесткостей, вследствие большого разброса красных смещений, границы между классами становятся размытыми. Для набора, состоящего из 409 гамма-всплесков с известным красным смещением, было проведено исследование кластеризации всплесков на плоскости жёсткость-длительность в системах отсчёта источника всплеска и наблюдателя и выявлено отсутствие свидетельств в пользу третьего класса гамма-всплесков в системе источника. Кроме того, третий класс в системе наблюдателя может являться следствием искажения данных в результате игнорирования разброса красных смещений источников гамма-всплесков. Полученные результаты также подтверждают вывод Tsvetkova et al. (2017) о размытии границ двух классов гамма-всплесков при переходе из системы координат наблюдателя в систему источника вследствие широкого диапазона красных смещений длинных всплесков. По результатам исследования выборки ярких коротких и "промежуточных" вспышек SGR, зарегистрированных в эксперименте Конус-Винд (304 всплеска от шести источников) подготовлен каталог характеристик событий. Для каждого всплеска в выборке получены оценки длительности события, спектральные и энергетические характеристики с использованием моделей нетеплового и теплового излучения, с учетом расстояния до источников получены значения изотропного энерговыделения и светимости. Построены распределения указанных характеристик по каждому источнику. Для удобной работы с данными и динамического представления результатов разработан онлайн-каталог на сайте лаборатории Экспериментальной астрофизики ФТИ им. А.Ф. Иоффе (https://www.ioffe.ru/LEA/SGR/index.html). Данный онлайн-каталог будет поддерживаться и обновляться по мере регистрации новых событий, в настоящее время готовится его печатная версия. Проведен поиск в данных эксперимента Конус-Винд сопутствующего гамма-излучения для наиболее полной, к настоящему времени, выборкибыстрых радиовсплесков (FRB). Ни для одного из 581 событий из исследованной выборки значимых отождествлений не обнаружено. Для каждого события вычислены верхние пределы на полный и пиковый поток энергии в жестком рентгеновском/мягком гамма-диапазоне (20—1500 кэВ), которые, в зависимости от спектральной модели, находятся в интервале (0.1–2) × 10(−6) эрг см(−2). Для 18 FRB с известным красным смещением родительских галактик, получены верхние пределы на изотропный эквивалент энергии излученной в гамма-диапазоне и пиковую светимость. Наиболее жесткие верхние пределы удалось получить для ближайшего к нам источника FRB 200120E, они составили Eiso ≤ 2.0 × 1044 эрг и Liso ≤ 1.2 × 10(44) эрг с(−1) и исключили гигантские магнитарные вспышки (Eiso~10(46) эрг) в качестве источников FRB. Tакже были получены нижние пределы на отношение флюенсов в радио и гамма-диапазоне (Eradio/Eiso ≥ 10(−11)–10(−9) ). Обнаружен и исследован шестой кандидат во внегалактические MGF – короткого гамма-всплеска GRB 231115A. По данным эксперимента Конус-ВИНД, кривая блеска всплеска представляет собой короткий импульс излучения с миллисекундным фронтом нарастания (<4 мс) и полной длительностью ~66 мс. Энергетический спектр излучения описывается моделью CPL с пиковой энергией Ep~495 кэВ или моделью чернотельного излучения с температурой kT~114 кэВ. С учетом предполагаемой ассоциации источника с галактикой M82 на расстоянии ~3.5 Мпк (Mereghetti et al. 2023), оценка полной энергии вспышки E_iso составляет ~1.1x10(45) эрг (пиковая светимость L_iso ~3.2x10(46) эрг/с), что близко к энергиям начальных импульсов MGF в БМО (событие 5 марта 1979 г.) и галактике Андромеды (GRB 070201). Магнитарную природу события GRB 231115A поддерживает полученная оценка радиуса излучающей области (~30 км), совпадающая по прядку величины с характерным размером нейтронной звезды или ее магнитосферы. Массивные звезды имеют короткое время жизни, и поэтому взрыв массивной звезды в конце ее эволюции с большой долей вероятности происходит в области своего рождения. Области звездообразования характеризуются относительно высокими плотностями межзвездного газа. Поэтому возможна ситуация, в которой излучение гамма-всплеска проходит через плотное молекулярное облако в родительской галактике. Проведено исследование взаимодействия интенсивного излучения гамма-всплеска с межзвездным газом вблизи источника всплеска. В результате численного моделирования было показано, что основную роль в поглощении излучения послесвечения гамма-всплеска в рентгеновском диапазоне длин волн играет фотоионизация атомов Не. В современных моделях послесвечения гамма-всплеска предполагается, что излучение формируется ускоренными на УВ частицами. При этом важную роль играет синхротронное излучение (СИ) электронов в магнитном поле. Магнитное поле важно также для удержания частиц в обрасти ускорения (в окрестности УВ). Поскольку синхротронные потери частиц пропорциональны квадрату их энергии, а также квадрату магнитного поля, оказывается что максимальные энергии ускоренных частиц ограничены. Соответственно, ограничены и максимальные энергии синхротронных фотонов. Причем в модели однородного по амплитуде магнитного поля в системе покоя плазмы (джета) это ограничение не зависит от величины магнитного поля. Это достаточно жесткое ограничение, допустимые максимальные энергии синхротронных фотонов для СИ электронов (и позитронов) оказываются недостаточными для объяснения наблюдаемого излучения сверхвысоких энергий. Мы рассмотрели модель турбулентного магнитного поля и показали, что магнитная турбулентность существенно влияет на спектр СИ и при определенных условиях может значительно увеличить максимальные энергии синхротронных фотонов в спектре послесвечения. Таким образом, нами показана важность учета турбулентности магнитного поля при расчете СИ послесвечения гамма-всплеска.