Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В рамках работ по определению основных физических параметров замагниченных нейтронных звезд были проведены исследования четырех рентгеновских пульсаров в широком диапазоне энергий по данным различных космических и наземных обсерваторий. В результате, для источника Swift J1808.4−1754 фазово-разрешенный спектральный анализ выявил наличие циклотронной линии поглощения на фазах импульса 0.0–0.2 с фундаментальной энергией 21 кэВ, что позволило оценить магнитное поле нейтронной звезды как 𝐵 ≃ 2.4×1012 Гс. Временной анализ выявил пульсации с периодом 909.73 с и фазовые задержки, зависящие от энергии. Доля пульсирующего излучения немонотонно увеличивается с ростом энергии, имея локальный минимум в диапазоне 17-22 кэВ, что подтверждает наличие циклотронной линии в спектре источника. Инфракрасные наблюдения с помощью Nordic Optical Telescope позволили установить, что компаньоном является Ве-звезда класса B0-B1 на расстоянии 5-8 кпк от Солнца. Для недавно открытого источника eRASSU J050810.4−660653 были обнаружены пульсации с периодом 40.5781 с и монотонный рост доли пульсирующего излучения в широком диапазоне энергий. На основе долгосрочного мониторинга системы телескопом Swift/XRT была получена оценка орбитального периода системы в 38 дней. Спектр eRASSU J050810.4−660653 имеет вид степенного закона с экспоненциальным завалом на высоких энергиях без наличия линии циклотронного поглощения как в фазово-усредненных, так и в фазово-разрешенных данных. На основе косвенных методов получены оценки для магнитного поля порядка несколько на 10^13 Гс. В рамках исследований пульсаров с низкими темпами аккреции, нами проведен анализ наблюдений транзиентного рентгеновского пульсара GRO J2058+42 в широком диапазоне энергий. Положение циклотронной линии на энергии ~10 кэВ в узкой фазовой области периода вращения нейтронной звезды согласуется с наблюдениями в высоком состоянии. Спектральный анализ показал, что при высоких светимостях спектр имеет типичную для аккрецирующих пульсаров форму, в то время как при падении светимости примерно на порядок для описания спектра необходимо использование двухкомпонентной модели. Широковолновое исследование свойств излучения рентгеновского пульсара IGR J21343+4738 позволило получить ограничения на величину магнитного поля нейтронной звезды системы, подтвердить орбитальный период двойной системы и отнести источник к классу квази-постоянных рентгеновских пульсаров. Проведена ревизия максимально возможной светимости аккреционных колонок на поверхности аккрецирующих нейтронных звезд в рентгеновских пульсарах, являющихся одной из основных моделей пульсирующих ультра-ярких рентгеновских источников. По сравнению с изначальной моделью были изменены некоторые геометрические предположения о толщине аккреционного потока и учтены новые зависимости радиуса магнитосферы от темпа аккреции в зонах аккреционных дисков с преобладанием давления излучения. Учет радиационного трения и расширение возможных законов изменения потока излучения поперек колонки повлекло существенное изменение формы ее поперечного сечения, от почти параболической, к скорее полностью заполненной оседающей с дозвуковой скоростью плазмой. Однако, основным физическим изменением является включение рассеяния на электронно-позитронных парах в непрозрачность вещества колонки. Концентрация пар сильно возрастает при значениях магнитных полей, превышающих критическое, Bcr = 4.414 x10^13 Гс. Увеличение непрозрачности приводит к ограничению светимости колонок на поверхности нейтронных звезд со сверхсильными магнитными полями, B > 10^14 Гс, и не может превышать 10^41 эрг/с при любых значениях напряженности магнитного поля. Показано также, что максимальная светимость колонки при полях порядка 1012 Гс сильно зависит от предположений о характере изменения потока излучения поперек колонки. Получены оценки на нейтринные светимости и потоки от шести пульсирующих ультраярких рентгеновских источников. Рассчитаны нейтринные кривые блеска для трех ярких Be транзиентов. Показано, что несмотря на относительно низкую нейтринную светимость близкие Be транзиенты дают больший нейтринный поток за счет того, что расположены значительно ближе. Тем не менее, эти потоки довольно малы и пока не могут быть измерены современными инструментами. Смоделирован процесс коллимации рентгеновского излучения в обобщенной геометрии аккреционных оттоков. Подтверждено, что значительное усиление светимости за счет коллимации рентгеновских фотонов несовместимо с высокой долей пульсирующего излучения. Учет релятивистской аберрации из-за возможно высокой скорости оттоков не влияет на этот вывод. В рамках работ по декомпозиционному анализу профилей импульса рентгеновских пульсаров проведена первичная редукция данных наблюдений 1A 0535+262 обсерваторией Insight-HXMT и декомпозиционный анализ с целью прямого сравнения с результатами, полученными ранее для более низких светимостей по данным RXTE. Открыта новая симбиотическая рентгеновская двойная SRGA J181414.6-225604, в которой аккреционный эпизод был спровоцирован мощным пылевым выбросом со звезды-компаньона — красного гиганта-мириды. В данных текущего обзора галактической плоскости телескопом ART-XC был обнаружен ряд новых объектов, кандидатов в компактные двойные системы неизвестной природы. Для некоторых из них уже была проведена работа по идентификации и классификации. Были обнаружены кандидаты в симбиотические двойные системы, а также создан предварительный список рентгеновских объектов с оптическими компаньонами — звездами-гигантами. Подана заявка на наблюдения десяти таких объектов при помощи рентгеновской обсерватории Swift. Наблюдения Swift позволят провести точную классификацию за счет однозначного определения оптического компаньона. Также подана заявка на спектроскопические наблюдения слабых оптических источников — компаньонов новых источников ART-XC на 6м телескопе БТА САО и 2.5 метровом телескопе КГО. Обе заявки одобрены. В результате работ по гранту в 2022 г. опубликовано 5 статей, из которых 3 в журналах Q1.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В начале 2023 года нами была зарегистрирована мощная вспышка излучения от пульсара RX J0440.9+4431 с пиковой светимостью примерно 4.3×10^{37} эрг/с, достигнутой в начале февраля 2023 года. Наши результаты с использованием рентгеновских обсерваторий NuSTAR, INTEGRAL и NICER указывают на резкое изменение профиля импульса и спектральной жесткости при светимости пульсара около 2.8×10^{37} эрг/с, что скорее всего связано с переходом к сверхкритическому режиму аккреции и формированием аккреционной колонки на поверхности нейтронной звезды. Широкополосные энергетические спектры RX J0440.9+4431 в различных состояниях светимости могут быть удовлетворительно аппроксимированы двухкомпонентной моделью с пиками на энергиях около 10–20 кэВ и 50–70 кэВ, что согласуется с наблюдаемыми закономерностями в других пульсарах. Нам удалось оценить магнитное поле с использованием нескольких косвенных методов около 10^{13} Гс. Были проанализированы данные наблюдений пульсара 4U0115+63, полученные с помощью телескопов Swift/XRT и NICER в конце ярких всплесков излучения от объекта в 2015 и 2023 годах. Впервые удалось разрешить по времени переход транзиентного рентгеновского пульсара из состояния аккреции в низкое (спокойное) состояние. Показано, что кривую блеска пульсара на самых поздних этапах вспышки возможно описать одной лишь модель тепловой неустойчивости аккреционного диска. Данный результат является абсолютно новым и не согласуется со сделанными ранее предположениями относительно аккреции на сильно замагниченные нейтронные звезды. Большое внимание в рамках проекта уделялось разработке новых методов для определения геометрической конфигурации рентгеновских пульсаров, в том числе фазово- и частотно- разрешенной спектроскопии. Для решения этой проблемы были использованы данные миссии IXPE. Была проведена большая кампания по наблюдению аккрецирующих рентгеновских пульсаров не только с помощью обсерватории IXPE, но и таких миссий как SRG/ART-XC, Insight-HXMT, NICER, NuSTAR, Swift. Обнаружено, что сигнал рентгеновской поляризации в X Persei сильно зависит от фазы вращения пульсара. Усредненная по энергии степень поляризации в диапазоне 3-8 кэВ изменялась от нескольких до примерно 20 процентов за импульс и имела положительную корреляцию с потоком пульсирующего излучения. Полученные данные предполагают большой угол между осями вращения и магнитного диполя, что говорит о том, что данный пульсар может являться так называемым ортогональным ротатором. EXO 2030+375 наблюдался с помощью поляриметра IXPE и одновременно с этим инструментами Insight-HXMT и SRG/ART-XC. Для данного источника нами была найдена очень низкая степень поляризации, менее 3% в фазово-усредненном анализе и в диапазоне 2-7% в фазово-разрешенном. Совместный поляриметрический, спектральный и временной анализ указывает на сложную геометрию аккреции, при которой магнитные мультиполи с асимметричной топологией и гравитационное искривление света могут существенно влиять на наблюдаемые свойства пульсара. По совместным поляриметрическим (IXPE) и спектральным (NuSTAR, NICER и ART-XC) данным удалось подтвердить предположение о том, что черная дыра в двойной системе 4U 1957+115 является быстро вращающейся (a>0.96), а её рентгеновское излучение слабо поляризовано (PD 1.9% ± 0.4%). Также были проведены наблюдения массивной рентгеновской двойной системы с черной дырой LMC X-1. Несмотря на хорошо измеренные массы ЧД и звезды компаньона, определение безразмерного спина компактного объекта остается нерешенной задачей. Эта задача может быть решена при использовании информации о поляриметрии и переменности рентгеновской светимости. Телескоп ART-XC провел продолжительное (порядка суток) непрерывное наблюдение одновременно с IXPE. Помимо орбитальной переменности в системе наблюдается мощная апериодическая переменность со степенным спектром мощности. Характеристики этого шума (амплитуда и наклон), полученные по данным ART-XC, соответствуют ранее наблюдаемым по данным обсерватории RXTE, при этом КПО зарегистрировано не было. Нам удалось пронаблюдать самые ранние стадии развития вспышки нового яркого рентгеновского транзиента Swift J1727.8-1613 - кандидата в рентгеновские новые с черными дырами - и проследить за быстрой эволюцией частоты квазипериодических осцилляций (КПО) рентгеновского излучения, регистрируемых в его спектре мощности, в отличие от упоминавшегося выше LMC X-1. В простых модельных предположениях о происхождении КПО эти наблюдения позволяют измерить скорость, с которой внутренняя часть горячего потока вблизи компактного объекта замещается аккреционным диском. Наши наблюдения с обсерваторией ИНТЕГРАЛ и телескопом ART-XC позволили ограничить наличие высокочастотных КПО в спектре мощности переменности объекта в диапазоне частот 100-400 Гц. По результатам работы написана статья и отправлена в журнал MNRAS. В 2023 году телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского были проведены наблюдения нескольких рентгеновски-ярких катаклизмических переменных. В частности, для магнитной катаклизмической переменной SRGA J2011 удалось обнаружить пульсации с периодом около 1 часа, ранее также зарегистрированные в оптическом диапазоне. Обнаружение пульсаций в рентгеновском диапазоне позволяет подтвердить классификацию данного источника как промежуточного поляра. Дополнительно, были проведены спектроскопические наблюдения объекта на телескопах РТТ-150 и АЗТ-33ИК Саянской обсерватории. По результатам готовится публикация. В октябре 2023 года в данных обзора всего неба ART-XC нами была обнаружена новая вспышка массивной рентгеновской двойной системы IGR J06074+2205. Поскольку данная система достаточно плохо изучена, нами была подана заявка на наблюдение на телескопе NuSTAR, а также заявка на мониторинговые наблюдения телескопами Swift/XRT и NICER. Заявка была выполнена, полученные данные проанализированы, готовится к публикации статья. Проведено изучение влияния флуктуаций темпа аккреции на поверхность нейтронной звезды (НЗ) на переменность светимости и профиля пульсаций. Показано, что изменение геометрии излучающей области и соответствующей диаграммы направленности приводят к стохастической изменчивости потока излучения в дополнение к той, которая обусловлена переменностью светимости. Относительные флуктуации потока рентгеновского излучения в этом случае зависят от угла наблюдения и зависят от фазы вращения НЗ. Были рассмотрены эффекты, способные систематически занижать массу белых карликов (БК), полученную из сравнения теоретических спектров излучения с наблюдаемыми. Нами были рассчитаны три новых двухпараметрических сетки модельных спектров промежуточных поляров. Особое внимание было уделено системе GK Per, поскольку во время вспышек этого объекта как карликовой Новой, сильно меняется темп аккреции, что позволяет изучать зависимость радиуса магнитосферы от темпа аккреции. Существует три наблюдения источника при разных светимостях во время вспышек, проведенных обсерваторией NuSTAR. Были получены жесткие рентгеновские спектры в диапазоне энергий фотонов от 15 до 70 кэВ, и спектры мощности кривых блеска для каждого периода наблюдений. Все шесть спектров, три спектра мощности, и три спектральные распределения энергии аппроксимировались одновременно сеткой, рассчитанной для температуры БК 70 кК. Масса БК оказалась равной 1.03+0.02/-0.03 масс Солнца, что совпадает с величиной, полученной оптическими методами. По результатам работы в 2023 году опубликовано 5 статей.