Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проделано моделирование рентгеновских пульсаров – нейтронных звезд, обладающих аккреционными колонками, при темпе аккреции ниже критического. Изучена динамика аккреции, а также спектр, направленность и поляризация излучения. Учтены: поляризации электронно-позитронного вакуума магнитным полем, частичная заполненность аккреционных каналов, возможное отличие излучения с самой поверхности звезды от чернотельного. Показано, что эффект поляризации вакуума (не учитывавшийся ранее) сильно меняет все характеристики излучения источника, включая образование циклотронной линии и ее параметры. При низких энергиях фотонов поляризация выходящего излучения определяется поляризацией излучения поверхности. Однако в циклотронной линии ключевую роль играет многократное рассеяние фотонов в аккреционном канале, что приводит к независимости поляризаций выходящего и исходного излучений. В качестве первого приближения проведён расчёт с использованием наблюдаемых спектров излучения пульсара А0535+262 в разных состояниях светимости. Выполнено моделирование остывания центральной области ядра массивного белого карлика на этапе кристаллизации ионной C/O смеси с детальным учетом выделения скрытой теплоты кристаллизации. Продемонстрировано образование двух сферических областей. Внешняя область охватывает слои, где кристаллизация начинается. Внутренняя ограничивает полностью затвердевшее ядро, исчерпавшее свою скрытую теплоту. Возникает и промежуточная область (частично жидкая, а частично твердая) активного выделения скрытого тепла. Она постепенно расходует это тепло, и создает поток ионов углерода наружу при перераспределении элементов между фазами при кристаллизации. В предположении, что весь выделившийся углерод выносится во внешнюю область, радиальный поток вещества в звезде при кристаллизации C/O смеси остается конечным (не расходится на начальных временах) и заметно более низким, чем тот, что получается в альтернативных сценариях роста полностью кристаллизованного ядра. Полученные результаты закрывают популярную модель генерации магнитного поля белых карликов механизмом динамо на начальной стадии кристаллизации, поскольку рассчитанный поток вещества недостаточно велик для возбуждения конвекции нужной интенсивности. Рассчитаны электростатические энергии упорядоченных бинарных кулоновских кристаллов ионов с разным отношением зарядов ионов. Результаты аппроксимированы единой аналитической формулой, удобной для моделирования процессов в недрах компактных звезд. Впервые исследованы магнитоупругие колебания магнитаров с тороидальным магнитным полем, локализованным в коре нейтронной звезды. Результаты высветили ограниченный характер большинства разработанных теорий магнитоупругих колебаний: неправомерное пренебрежение зеемановским расщеплением частот колебаний и пренебрежение колебаниями, при которых смещения вещества коры звезды аксиально-симметричны. Построенный полный набор ветвей колебаний содержит много таких, которые сопровождаются аксиально-асимметричными смещениями частиц и испытывают мощное зеемановское расщепление. Учет этих эффектов принципиально необходим для интерпретации квазипериодических осцилляций в затухающих кривых блеска после вспышек магнитаров. Построены универсальные аппроксимации уравнения состояния сверхплотного вещества, содержащие три параметра: давление и плотность в центре максимально массивной нейтронной звезды и относительный радиус звезды с массой, равной половине максимальной. На расширенном наборе уравнений состояния уточнены построенные ранее универсальные аппроксимации кривых масса-радиус, а также корреляции параметров максимально массивных нейтронных звёзд. Сравнение с наблюдениями позволило ограничить уравнение состояния сверхплотного вещества нейтронных звёзд, причём ограничения в области высоких плотностей оказались более точными, чем у других авторов. Ограничения при плотностях порядка ядерных оказались в хорошем соответствии с теоретическими предсказаниями эффективной киральной теории поля. Выполнен совместный временной анализ всех трёх серий наблюдений пульсара B0950+08, охватывающих промежуток времени около года. Надёжно зарегистрированы пульсации за счет вращения нейтронной звезды. Уточнены частота пульсара и темп его торможения. Построены кривые блеска в разных диапазонах энергий, имеющие плавную двухпиковую структуру. На энергиях ниже 0.5 кэВ пики выражены слабее. С ростом энергии максимумы становятся более выраженными и обособленными. Это согласуется с привычной картиной, в которой на мягких энергиях более выражена тепловая компонента, а в жёсткой области – нетепловая. Рассчитаны интегральные и разрешённые по фазе вращения спектры теплового излучения, приходящего к удалённому наблюдателю от горячих пятен на магнитных полюсах пульсара при разных углах ориентации пульсара к лучу зрения. Составлена база данных таких спектров для дальнейшего анализа наблюдений пульсара B0950+08 и похожих пульсаров. Выполнен анализ многоволнового спектра излучения пульсара J1741-2054. Этот спектр хорошо описывается моделью, состоящей из степенной компоненты с изломом на энергии около 1.2 кэВ (излучение магнитосферы) и двух тепловых компонент: холодной, с эффективной температурой около 45 эВ (излучение основной части поверхности звезды), и горячей (порядка 90 эВ; из небольших и более нагретых областей). Горячая компонента для этого объекта обнаружена впервые. При сравнении многоволнового спектра PSR J1741-2054 со спектрами других, хорошо исследованных пульсаров среднего возраста найдены общие черты (наличие двух тепловых компонент) и серьезные отличия (очень мягкая нетепловая компонента в рентгеновском диапазоне и очень жесткая – в оптическом). Установлены ограничения на параметры спектра излучения туманности пульсарного ветра. Светимость в дальнем ультрафиолете значительно выше, чем в линии H_alpha. Сравнение с двумя другими известными туманностями такого типа, образованными миллисекундными пульсарами, показало радикальное отличие в их морфологии. Если туманности обоих ранее известных объектов образованы головными ударными волнами, то туманность PSR J1741-2054 является замкнутой структурой, возможно содержащей несколько пузырей. Полученные результаты полезны для дальнейшей интерпретации данных и при планировании спектроскопических наблюдений. Заявленный на 2024 год план работ выполнен. Опубликовано 3 статьи и принята к печати одна статья в реферируемых научных журналах, которые индексируются международными базами данных, все статьи -- в изданиях, входящих в первый квартиль (Q1) WOS по предметной области проекта. Интернет-ресурсы, полученные в ходе работы, размещены на сайтах www.ioffe.ru/astro/NSG/ и https://zenodo.org/records/12819983.