Важнейшие результаты научных исследований, рекомендованные ученым советом Института в отчет РАН, доклады Президента РАН и академика-секретаря ООФА:
1. Недавние рентгеновские наблюдения скоплений галактик с высоким угловым разрешением привели к открытию разрывов в распределении плотности и температуры межгалактической плазмы. Скачки плотности в виде ударных волн действительно ожидаются во время столкновения скоплений наиболее энергичных событий во Вселенной со времени Большого взрыва. Однако наблюдаемые разрывы оказались явлением другого рода, а именно резкими границами быстро движущихся гигантских холодных облаков - остатков ядер столкнувшихся скоплений. Эти "холодные фронты" открыли ряд уникальных возможностей для изучения физических процессов в межгалактической плазме. Впервые удалось
1) получить прямые доказательства подавления магнитным полем скопления процессов диффузии и теплопроводности,
2) измерить напряженность магнитного поля по эффекту стабилизации гидродинамических неустойчивостей холодного фронта, и
3) напрямую измерить скорость относительного движения составных частей скопления.
А. Вихлинин, М. Маркевич: Astrophysical Journal, 2001, 541, 542; Astrophysical Journal,
2001, 551, 160; Astrophysical Journal (Letters), 2001, 549, L47; Astrophysical Journal
(Letters), 2001, 562, L153 ,
Контактный телефон: 333-33-77 alexey@hea.iki.rssi.ru
2. Построена модель магниторотационных взрывов, которая объясняет наиболее грандиозные явления Вселенной: взрывы сверхновых и формирование направленных выбросов, наблюдаемых в большинстве активных галактических ядер. Данная модель была расчитана с использованием двумерной неявной лагранжевой программы, которая является уникальной, единственной в мире, позволяющей численно исследовать коллапс вращающихся замагниченных звезд
G.S.Bisnovatyi-Kogan, N.V.Ardeljan and S.G.Moiseenko Jet formation from rotating magnetized clouds.Proc. of XX Texas Symposium of Relativistic astrophysics.Austin,AIP Conf. Proc. v586, 2001, 439-445.
Научный руководитель д.ф.-м.н. Г.С.Бисноватый-Коган.
Контактный телефон: 333-45-88, gkogan@iki.rssi.ru
3. Исследования областей звездообразования в Орионе КЛ
В газопылевом комплексе Орион КЛ методом сверхдальней радиоинтерферометрии выделены ряд активных зон. Достигнуто предельное угловое разрешение, равное 0.1 мсек.дуги, что соответствует 0.05 а.е. Получена сверхтонкая структура областей звездообразования в линиях водяного пара. Установлено, что зарождение звезд продолжается и в настоящее время и носит коллективный характер. Обнаружены аккреционные диски и биполярные потоки частиц, скорости потоков достигают 30 км/с. Размеры инжектора частиц и толщина струй не превышают 0.05 а.е. Яркостная температура инжектора в мазерном излучении Тb = 1017 К. Диски разделены на протопланетные кольца. Взаимодействие потоков частиц с окружающей средой молекулярного облака ОМС-1 возбуждает мазерное Н2О излучение.
В.А.Демичев, К.М.Захарин, Л.И.Матвеенко: Структура области вспышки мазерного Н2О излучения 01.12.1982 г. в Орионе КЛ", Препринт ИКИ РАН.
Матвеенко Л.И. зав.лаб. , д.ф.-м. н, 333-23-89, lmatveen@mx.iki.rssi.ru
4. В совместном российско-швейцарском эксперименте на станции МИР впервые прямым методом получена оценка относительного содержания гелия в локальной межзвездной среде в настоящее время:
3Не/4Не = [1.7+0.5/-0.4]x10-4. Эта оценка очень хорошо совпадает с оценками изотопного отношения гелия для протосолнечного вещества. Отсюда следует важный для астрофизики вывод, что за последние примерно 4.6 миллиарда лет (т.е. со времени образования Солнечной системы) в локальной межзвездной среде не произошло значительного увеличения содержания 3Не. Это значит, что процессы образования этого изотопа из дейтерия в ядрах всех звезд и процессы горения гелия в недрах звезд малой массы примерно компенсируют друг друга. Г.Н.Застенкер, и др. Методика и результаты прямого измерения содержания и изотопного состава межзвездного нейтрального гелия,
Космические исследования (в печати) 2001.
Научный руководитель - д.ф.-м.н. Г.Н. Застенкер, 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru.
1. Создание методики краткосрочного прогноза начала и амплитуды геомагнитных возмущений (магнитных бурь) по измерениям солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на околоземной орбите.
На основе исследований по проекту "Интербол" разработаны научное обоснование и алгоритм прогноза, а также показано, что достоверность измерений больших вариаций солнечного ветра и межпланетного магнитного поля в точке либрации составляет более 90%. На основе сопоставления данных по солнечному ветру и геомагнитным вариациям создана шкала амплитуд геомагнитных возмущений. Методика реализована "он-лайн" на интернет-сайте ИКИ РАН с использованием данных КA "ACE": http://www.iki.rssi.ru/apetruko/forecast/forecast.html. Данный краткосрочный геомагнитный прогноз, имеющий высокую достоверность, дополняет создаваемый по наблюдениям Солнца предварительный и менее надежный суточный прогноз, что позволяет более полно удовлетворить потребность прикладных потребителей в информации о космической погоде.
(к.ф.-м.н. А.А. Петрукович- обладатель годового гранта по номинации молодые кандидаты наук благотворительного фонда содействия отечественной науке, 333-40-24, apetruko@iki.rssi.ru;
A.A.Petrukovich, A.Lazarus, R.P.Lepping, S.I.Klimov, Comparison of the solar wind energy input to the magnetosphere measured by Wind and Interball-1, J. Atmosph. Solar-Terr. Ph.,
2. Исследование турбулентных процессов в хвосте магнитосферы Земли методами фрактальной геометрии и численного моделирования.
В 2001 году выполнен цикл теоретических работ, посвященный исследованию турбулентных состояний токовых слоёв в хвосте магнитосферы Земли. В исследуемой области плазма обладает многомасштабной структурированностью, которая при экспериментальных исследованиях выглядит как турбулентность. Показано, что такие системы обладают универсальным Фурье-спектром магнитных флуктуаций. При достижении параметрами конфигурации критических значений, самосогласованная система плазменных структур и ветвящихся токов разрушается, и плазменная конфигурация испытывает фазовый переход. Такая модель позволяет объяснить механизм взрывной фазы суббури как структурный переход в состояние с качественно изменённой топологией поперечных токов. Нелинейный инверсный каскад структур из малых масштабов в большие, сопровождающий этот процесс, чётко наблюдается в различных спутниковых экспериментах.
Методами фрактальной геометрии описано движение многомасштабных плазменных структур, которое приводит к генерации значительных индукционных электрических полей, ускоряющих частицы в хвосте за счёт механизма сходного с ускорением Ферми. Показано, что перманентный процесс взаимодействия частиц с многомасштабными фрактальными структурами, описываемыми дробным уравнением Фоккера-Планка, приводит к формированию универсальных функций распределения заряжённых частиц в хвосте, обладающих немаксвелловскими степенными хвостами. Функции распределения именно такого вида были давно известны из многочисленных спутниковых экспериментов, однако, механизм их формирования до сих пор оставался неясным.
(д.ф.-м.н., профессор Л.М. Зеленый, 333-51-22, lzelenyi@iki.rssi.ru;
A.V.Milovanov, L.M.Zelenyi, G.Zimbardo, P.Veltri; Self-organized branching of magnetotail current systems near the percolation threshold; J.Geophys.Res., v. 106, No.A-4, pp. 6291-6307, 2001; A.V.Milovanov, L.M.Zelenyi; "Strange" Fermi processes and power-law nonthermal tails from a self-consistent fractional kinetic equation; Phys. Rev. E, v. 64, p. 05211, 2001;
24 октября 2001 года на орбиту вокруг Марса был успешно выведен американский межпланетный аппарат НАСА "2001 Марс Одиссей", который был запущен в космос в мыса Канавералл 7 апреля 2001 г. В состав комплекса научной аппаратуры этого аппарата входит гамма-спектрометр для изучения состава поверхности Марса, который включает российский прибор "ХЕНД" для регистрации нейтронов высоких энергий. Название "ХЕНД" образовано сокращением английского названия "High Energy Neutron Detector".
Нейтроны возникают на поверхности Марса под воздействием космических лучей, которые свободно проникают сквозь тонкую атмосферу этой планеты. Величина потока нейтронов и их распределение по энергиям непосредственно зависят от количества воды или водяного льда под поверхностью Марса. Вода или лед не могут существовать на поверхности Марса, но они вполне могут присутствовать на небольшой глубине в приповерхностных слоях этой планеты. Основной задачей эксперимента с прибором "ХЕНД" является глобальное картографирование нейтронного потока от Марса для поиска районов с повышенным содержанием "подземных" воды и льда. Именно такие районы представляют наибольший интерес для будущих автоматических исследовательских станций и, в отдаленном будущем, - для высадки на Марс человека, так как в этих районах наиболее перспективен поиск признаков марсианской жизни. Кроме того вода является важным ресурсом для обеспечения условий пребывания на Марсе и возврата на Землю будущих экспедиций.
Прибор "ХЕНД" разработан в Институте космических исследований РАН по заказу Российского Авиационно-космического агентства. Стоимость этого проекта составила около 10 млн. руб. Российский прибор установлен на борту американского космического аппарата на основе Соглашения между Росавиакосмосом и НАСА. Исследования Марса в процессе полета по орбите с участием российского прибора "ХЕНД" будут проводиться в 2001-2004 годах.
Научный руководитель проекта: д. ф.-м.н. Митрофанов И.Г. тел. 333-3489, imitrofa@space.ru)