Анотація до роботи:

Елиїв А. А. Вплив магнітних полів на поширення та енергетичний спектр космічних променів надвисоких енергій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 – Астрофізика, радіоастрономія. – Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2006.

В дисертації представлено пошук можливих джерел космічних променів надвисоких енергій (КПНВЕ) серед потенційних астрофізичних об’єктів. Знайдено тісні кореляції між напрямками приходу 11 КПНВЕ зареєстрованих установкою AGASA з радіогалактикою 3С 123 та з 6 галактиками каталогу IRAS PSCz.

В роботі проведено дослідження впливу галактичних та позагалактичних магнітних полів на відхилення заряджених КПНВЕ від прямолінійного руху. Виявлено, що галактичне магнітне поле значимо відхиляє КПНВЕ в напрямках на центр та диск Галактики – до 10 – 20 для Е > 410¹⁹ еВ та в межах похибок сучасних детекторів в інших напрямках. Вивчення впливу позагалактичного магнітного поля на потоки КПНВЕ показало, що для випадку моделі “слабкого” поля відхилення КПНВЕ з Е > 410¹⁹ еВ на більшості площі небесної сфери не перевищують 3, а для моделі “сильного” поля коливаються в межах від 10 до 20. В роботі також показано, що на спектр КПНВЕ з Е > 410¹⁹ еВ значимий вплив має тип моделі позагалактичного поля та відстані до джерел.

В дисертації проведено пошук можливих джерел КПНВЕ, а також вивчення впливу галактичних та позагалактичних магнітних полів на потоки КПНВЕ від них. А саме, представлено процедуру пошуку анізотропії напрямків прибуття КПНВЕ та їх кореляцій з можливими позагалактичними джерелами. Проведено дослідження впливу Галактичних та позагалактичних магнітних полів на поширення КПНВЕ та модифікацію їх спектру в області високих енергій.

Основними результатами дисертаційної роботи є такі:

1. Серед КПНВЕ зареєстрованих установкою AGASA виявлено 8 пар подій розмірами менше 2.5. Ймовірність реалізації даної та більшої кількості пар, виявилася рівною 210^-4. Така статистично значима кластеризація на малих кутах, що відповідають порядку похибок експерименту може свідчити про те, що джерелами принаймні частини КПНВЕ є точкові астрофізичні об’єкти. Для КПНВЕ SUGAR статистично значимої кластеризації не знайдено, що може свідчити про ненадійність даних установки, період роботи якої закінчився біля 30 років тому. Виявлено значиму кореляцію дублету КПНВЕ AGASA з радіогалактикою 3С 123, ймовірність випадкової реалізації виявлених двох пар та більшої кількості пар розмірами менше 1.5 становить 410^-3. Виявлено також значиму кореляцію КПНВЕ AGASA з галактиками каталогу IRAS PSCz: ARP 299, ARP 220, М 51, NGC4631, M 101, ІС342 (ймовірність випадкової реалізації спостережуваних 9 пар та більшої кількості пар становить 7.410^-4). Найбільш ймовірними кандидатами в джерела КПНВЕ за сприятливими фізичними умовами для прискорення КПНВЕ є радіогалактика 3C 123, взаємодіючі галактики ARP 299, ARP 220 та близькі гігантські галактики M 101, M 51.

2. Дослідження відхилень КПНВЕ в різних моделях галактичного магнітного поля показали, що найсильнішого відхилення від прямолінійного руху КПНВЕ зазнають у випадку осесиметричного парного поля. Для енергій 410¹⁹ еВ середнє відхилення складає біля 7, а максимальне сягає 20 в приекваторіальній галактичній області. Найменше відхилень КПНВЕ зазнають у випадку бісиметричних моделей: середнє значення відхилення для протонів з енергією 410¹⁹ еВ складає біля 4, а максимальне – менше 9.

3. В роботі досліджено вплив позагалактичного магнітного поля на поширення КПНВЕ. Для цього відтворено магнітне поле на основі припущення про степеневу залежність між густиною світності галактик в інфрачервоному діапазоні енергій і величиною магнітного поля. Для нормування поля запропоновано використання величин поля в скупченнях галактик та в порожнинах. Знайдено параметри залежності між світністю галактик та полем для двох випадків – верхньої (модель “сильного” поля) та нижньої (модель “слабкого” поля) межі для індукції магнітного поля в скупченнях та порожнинах.

Побудовано карти відхилень КПНВЕ з енергіями 410¹⁹ еВ та 10²⁰ еВ в обох моделях магнітного поля, на яких простежуються основні скупчення галактик та галактики з високою світністю в інфрачервоному діапазоні. Більшість площі небесної сфери в моделі “слабкого” магнітного поля зайнято областями, де відхилення склало менше 2 – 3, так що зберігається кореляція напрямків прибуття протонного компонента КПНВЕ з напрямками на їх можливі джерела. Усереднені значення відхилень по небу показали залежність від моделей та довжини когерентності магнітного поля. Максимальні значення відповідають моделі “сильного” магнітного, що утруднює пошук кореляцій заряджених КП з їх можливими джерелами.

4. В роботі проведено дослідження модифікації спектру КП від точкових джерел – Діва А та ARP 299 позагалактичним магнітним полем. Форма спектру КП від першого об’єкту майже не залежить від магнітного поля. Оцінено верхню межу його світності, яка виявилася рівною 10⁴¹ ерг/с. В припущені, що ARP 299 є джерелом триплету подій AGASA з енергіями вище 410¹⁹ еВ [6], оцінено його світність в КП. Підрахунки дають для випадку без магнітного поля L_CR = 1.810⁴² ерг/с, для моделі “слабкого” магнітного поля L_CR = 2.210⁴² ерг/с, для моделі “сильного” магнітного поля L_CR = 3.010⁴² ерг/с.