КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 20-62-46021

НазваниеФормирование и распространение релятивистских истечений вещества в активных галактиках

Руководитель Нохрина Елена Евгеньевна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №46 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (ведущие ученые)

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-705 - Галактика и Метагалактика

Ключевые слова астрофизика, радиоинтерферометрия, релятивитсткие джеты, активные галактические ядра, чёрные дыры

Код ГРНТИ41.17.41

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Активные галактические ядра (АГЯ) выделяют необычайно большое количество излучения и кинетической энергии, часто во много раз превосходя по светимости свои галактики. Современные теоретические модели связывают выделение и перенос энергии в АГЯ со вращающимися черными дырами, аккреционными дисками, релятивистскими истечениями вещества (джетами) и магнитными полями. Релятивистские джеты не только играют ключевую роль в переносе энергии, но и являются наиболее эфективными инструментами для исследования магнитного поля и физических условий вблизи черных дыр. Одним из самых успешных методов, применяемых для исследований джетов, является радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ), которая используется для картографироания внегалактических джетов на масштабах от нескольких световых дней до многих тысяч световых лет. Недавние результаты, полученные Телескопом Горизонта Событий (ТГС), продемонстрировали возможность РСДБ-картографирования радиоизлучения в непосредственной близости от горизонта событий космических черных дыр. Достигнуты необходимая чувствительность и разрешение, чтобы начать отвечать на фундаментальные вопросы о физической природе черных дыр и о механизмах, которые в процессе аккреции преобразуют энергию покоя в электромагнитную и кинетическую и обеспечивают их перенос сквозь галактику и в межгалактическую среду. Для того, чтобы выйти на новый уровень в нашем понимании АГЯ и черных дыр, в настоящее время необходимо выяснить, какова сила и структура магнитного поля в окрестности черной дыры, как это поле влияет на формирование и распространение релятивистского джета, и как и где переносимая джетом электромагнитная энергия (описываемая вектором Пойнтинга) преобразуется в кинетическую энергию плазмы в джете. В рамках предлагаемого проекта мы планируем получить основополагающие ответы эти важнейшие вопросы, объединив в одной исследовательской группе опыт многолетней работы в областях РСДБ-наблюдений, детального анализа многочастотных РСДБ-изображений и разработки наиболее детальных аналитических и численных моделей релятивистских потоков и околоядерной среды в АГЯ. Для того, чтобы понять, где и каким образом электромагнитная энергия преобразуется в джете во внутреннюю энергию плазмы, мы проведем подробные исследования профилей коллимации струи, полученных из многочастотного РСДБ-картографирования. Местоположение и физические свойства зоны преобразования энергии, выявленные характерным переломом в профиле коллимации, будут промоделированы с помощью разрабатываемых нами аналитических моделей намагниченных струй и сопоставлены с предсказаниями численных моделей, созданных на основе общего релятивистского магнитогидродинамического (ОРМГД) описания плазмы. Эта работа в конечном итоге даст нам возможность впервые надёжно увязать радиальную зависимость коллимационного профиля джета с намагниченностью потока, вращением центральной черной дыры и распределением плотности окружающей среды. Роль магнитного поля в формировании и распространении джета будет изучена путем анализа и моделирования внутренней структуры потока и поляризационных свойств радиоизлучения, основываясь на результатах наших многочастотных РСДБ-наблюдений. Информация о поляризации будет использована для восстановления распределения и структуры магнитного поля, а также для оценки силы лучевой компоненты магнитного поля, получаемой по картам Фарадеевского вращения. Внутренняя структура будет восстановлена и классифицирована с использованием специализированного вейвлет-алгоритма разработанного нами для структурной декомпозиции изображений. Полученная таким образом информация о структуре и поляризации будет промоделирована в рамках модели намагниченного стратифицированного потока, что даст наиболее подробную картину эволюции потока. После сопоставления всех измерений с результатами численного моделирования джета процессы формирования и начального распространения струи будут связаны со свойствами аккреционного диска и центральной черной дыры. Эта часть работы будет наиболее актуальна для точного определения параметров чёрной дыры по данным прошедших и запланированных наблюдений Телескопа Горизонта Событий, нацеленных на картографирование горизонтов событий центральной черной дыры в галактике M87 и в центре нашей Галактики. Результаты этой работы также послужат важным фактором для оптимизации технических характеристик и планирования научной программы российской космической обсерватории "Миллиметрон". Для исследования общих связей между джетами, аккреционными дисками и черными дырами в АГЯ будет проведен детальный анализ зависимостей между радио и оптическими свойствами активных ядер, полученных по результатам обзоров РСДБ и Gaia, и сопоставлений этих зависимостей с общими свойствами АГЯ (такими как галактический тип, параметры аккреционного диска и области широких линий). Физические условия в окрестностях пёрной дыры будут изучены с помощью оценок напряженности и структуры магнитного поля на масштабах менее 10000 гравитационных радиусов, которые будут сделаны на основе измерений яркостной температуры, синхротронного самопоглощения и информации о поляризации, получаемых из РСДБ-наблюдений в миллиметровом диапазоне, включая наблюдения по программам Телескопа Горизонта Событий и Глобальной Миллиметровой Сети РСДБ (GMVA). Такой подход позволит получить наиболее подробную качественную и количественную картину магнитного поля в окрестности черной дыры и будет незаменим для окончательного подтверждения существования горизонта событий в М87 и в центре нашей Галактики. Результаты всех этих исследований, объединенные вместе, послужат достижению конечной и главной цели проекта, заключающейся в получении наиболее подробного описания и понимания процессов, регулирующих выделение и перенос электромагнитной энергии и кинетического потока в АГЯ.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---