| Newsletter Armenian May/June |
|
|
ICRANet Newsletter
May/June
“Supernovae, gamma-ray bursts and induced gravitational collapse”
Սեմինար “Les Houches” –ում (Ֆրանսիա)
2014թ.-ի մայիսի 11-16-ը Les Houches-ում (Ֆրանսիա) տեղի է ունեցել սեմինար Միջազգային Ռելյատիվիստիկ աստղաֆիզիկայի PhD. ծրագրի շրջանակներում, որը կազմակերպել էին Պասկալ Շաղդոնեն, Ջորջ Մեյնեն և Ռեմո Ռուֆֆինին ICRANet –ի, Erasmus Mundus ծրագրի, Եվրոպական հանձնաժողովի, CAPES-ICRANet ծրագրերի հովանավորությամբ: Այդ սեմինարի ընթացքում ստացվել են մի քանի կարևոր նոր արդյունքներ, որոնք վերաբերում են մեծ էներգիայով երկար գամմա բռնկումներին (1052–1054 էրգ), որոնք կապված են գերնորերի հետ և նրանց սկզբնաղբյուր համակարգերի ֆիզիկական պրոցեսների ուսումնասիրությանն ու կոսմոլոգիական կիրառությանը: Գամմա բռնկումները ինտենսիվ գամմա-ճառագայթներ են, որոնք երկնքում տեղի են ունենում գրեթե ամեն օր: Դրանք Տիեզերքում ամենաէներգետիկ պայթյուններն են՝ մի քանի վայրկյանում գամմա – ճառագայթների տիրույթում նրանք արձակում են նույն էներգիան, ինչ էլեկտրամագնիսական սպեկտրի բոլոր տիրույթներում (ռադիոալիքներից մինչև գամմա–ճառագայթներ) նույն ժամանակահատվածում արձակում են երկնքում բոլոր մյուս աղբյուրները միասին վերցրած: Գամմա բռնկումները առաջանում են սև խոռոչի ձևավորման ժամանակ: Նրանք սահմանվում են որպես «երկար», երբ գրանցման տևողությունը ավելի երկար է լինում քան 2 վայրկյանը, և «կարճ» հակառակ դեպքում: Որոշ «երկար» գամմա բռնկումներ առաջանում են գերնորերի հետ (SNE), պայմանավորված էվոլուցիայի վերջին փուլում գտնվող մեծ զանգվածով աստղի պայթյունից: Գամմա բռնկումների և գերնորերի միջև կապակցվածությունը այն գամմա բռնկումների դեպքում, որոնց ճառագայթած էներգիան ավելի մեծ է քան 1052 էրգ-ը (այսինքն երկու հարյուր միլիոն անգամ ավելի մեծ քան այն էներգիան, որը ճառագայթում են մեր գալակտիկայի բոլոր աստղերը մեկ վայրկյանում) կարելի է բացատրել “Induced Gravitational Collapse (IGC)” –ի տեսությամբ, որն առաջին անգամ ներկայացվել է 2001 թվականին պրոֆեսոր Ռ. Ռուֆֆինիի և իր գործընկերների կողմից և ավելի ուշ լրացվել է 2006 թ.-ին Բեռլինում տեղի ունեցող 10-րդ Մարսել Գրոսման հանդիպման ժամանակ: Այս տեսության շրջանակներում գամմա ճառագայթների և գերնորերի սկզբնաղբյուրը ենթադրվում է, որ մոտ պտտվող կրկնակի համակարգն է, որը կազմված է երկու մարմիններից՝ մեծ զանգվածով աստղի միջուկից (հիմնականում կազմված երկաթից, ածխածնից և թթվածնից, որն անվանում են "FeCO»), որը գտնվում է գերնոր դառնալու եզրին և նեյտրոնային աստղից: Այս հատուկ համակարգերը անվանվել են “կրկնակի հիմք ունեցող հիպերնորեր ՝BdHNe”:
Շատ կարևոր էր նաև պրոֆեսոր Քրիստոֆեր Լ. Ֆրայերի մասնակցությունը գիտաժողովին, ով հատուկ ժամանել էր Լոս Ալամոսի (ԱՄՆ) ազգային լաբորատորիայից, ինչպես նաև Մաքենզի Ուորենի մասնակցությունը Հարավային Բենդում (Ինդիանա, ԱՄՆ) գտնվող “Notre Dame” համալսարանից, որոնք ներկայացրեցին վերոնշյալ “Induced Gravitational Collapse (IGC)”-ի տեսության կիրառությունը, գերնորերի պայթյունների թվային կոդերում: Այդ կոդերը մշակվել են երկար տարիների ընթացքում Լոս Ալամոսից Քրիս Ֆրայերի և Դավիթ Առնեթի կողմից, և Լիվերմոլից Ջիմ Ուիլսոնի կողմից, այնուհետև “Notre Dame” համալսարանում Գրանթ Մեթյուսի և նրա խմբի կողմից: Գիտաժողովը կարևորվեց նաև մայիսի 12-ին Swift, Fermi LAT արբանյակների կողմից գրանցված 140512A գամմա բռնկումը: ICRANet-ի հետազոտողների մի ամբողջ խումբ ցուցադրել է իրենց մոդելի կիրառությունը գամմա բռնկումների տեսությունը ուսումնասիրելու համար: Պիսանի Բ. Ջիովաննին և Աննա Վիրջինիա Պենաչիոնին օգտագործելով տեսության առաջին սկզբունքը կարողացել էին կանխատեսել աղբյուրի հեռավորությունը (redshift) 0.6 և 1.1 տիրույթում: Իսկ ավելի ուշ, մայիսի 19-ին z=0.725 հեռավորությունը դիտարկվել էր Կանարյան կղզիներում գտնվող NOT աստղադիտակի կողմից: Ցուցանիշի կանխատեսումը ներկայացվել էր գրատախտակի վրա (տես նկարը): Դպրոցի ընթացքում բազմաթիվ ուսանողներ ներկայացրել են իրենց զեկուցումները: Նրանք աշխատում են ICRANet-ի ֆակուլտետի պրոֆեսորներ Կ. Լ. Բիանկոի, Լ. Իցցոի, Խ. Ռուեդայի, Շ. Շ. Քսյուի, ինչպես նաև համագործակցող գիտնականներ՝ Նեապոլի աստղադիտարանի տնօրեն, պրոֆեսոր Մասիմո Դելլա Վալլեի և Մոսկվայից ժամանած Ալեքսեյ Ակսենովի ղեկավարության ներքո: Մասնավորապես Լ. Իցցոն ցույց է տվել, որ հնարավոր է, որ BdHNe սկզբնաղբյուր համակարգերը նույնպես գտնվում են շատ մեծ հեռավորության վրա (z = 8,2 մեծ պայթյունից մոտավորապես 650 միլիոն տարի անց) և կոսմոլոգիական տեսանկյունից ունեն շատ կարևոր կիրառություն: Այսինքն հնարավոր է գամմա բռնկումները օգտագործել որպես հեռավորության ինդիկատորներ և ստուգել տիեզերքում մեծ հեռավորության վրա գտնվող աստղային բաշխվածությունը: Այլ կարևոր արդյունքներ են ներկայացվել IRAP PhD ծրագրի ասպիրանտների՝ Մարկո Մուչչինոյի և Յու Ուանգի կողմից: BdHN դասին պատկանող 090618 գամմա բռնկման ուսումնասիրությունը [Ruffini et al. A & A (2014);] ցույց է տալիս, որ BdHN –ի ռենտգենյան ճառագայթումը պայմանավորված է գերնորերի թաղանթի մեծ անկյան ճառագայթումից, այլ ոչ թե գամմա բռնկումից: Այս պնդումը արտացոլվում է ներդրված կառուցվածքի գոյությամբ և BdHN համակարգերի ռենտգենյան սպեկտրի նկարագրությամբ, որոնց համար բնութագրական է նույն աստիճանային ֆունկցիայով նկարագրությունը նաև օպտիկական և գամմա տիրույթում: [Ruffini et al, ApJ submitted (2014)]. 
Highlights on an ICRANet publication of this month: On binary driven hypernovae and their nested late X-ray emission
In the paper by Rueda and Ruffini, Astrophysical Journal Letters (2012), 758, L7 it has been described the rapid evolutionary sequence of these systems, which consists of four distinct emission episodes, observed in the prototypical source GRB 090618 and described in the paper by Izzo, Rueda and Ruffini, Astronomy & Astrophysics Letter (2012). A brief summary of this time sequence is outlined: Episode 1 corresponds to the FeCO core explosion as a SN, with the consequent birth of a new NS (named ν-NS) as the remnant; part of the SN ejecta triggers an accretion process onto the NS companion, and a prolonged interaction between the ν-NS and the NS binary companion occurs. Episode 2 corresponds to the actual GRB; it occurs when the companion NS reaches its critical mass and gravitationally collapse to a black hole. Episode 3, observed in the X-rays, corresponds to an emission with a very precise behavior in time, consisting of a steep decay, starting at the end point of Episode 2, and then a shallow decay phase (or a plateau), followed by a late common power-law decay. Episode 4 corresponds to the optical SN emission occurring after ~10–15 days in the source cosmological rest frame.
In the paper by G.B. Pisani, L. Izzo, R. Ruffini, C.L. Bianco, M. Muccino, A.V. Penacchioni, J.A. Rueda, and Y. Wang, Astronomy & Astrophysics Letter (2013), 552, L5, it has been pointed out the most striking feature of these BdHNe: the common behavior in their late Episode 3 emission. No matter what is the total energetics of the whole event, the duration of Episode 1 and 2, or the distance from the observer of these systems, when we compute the amount of energy emitted per unit of time (luminosity) in a common energy band, the late Episode 3 emission at times larger than 104 s follows the same behavior in time and luminosity, providing a perfect overlap. This feature, in principle, would make these sources a possible distance indicator and suggests that the underlying physical mechanism must be the same in all of them. In the recently published work by R. Ruffini, M. Muccino, C. L. Bianco, M. Enderli, L. Izzo, M. Kovacevic, A.V. Penacchioni, G.B. Pisani, J.A. Rueda, Y. Wang, 2014, Astronomy & Astrophysics, 565, L10, which is the subject of these highlights, we report the first attempt to give a global physical insight on the origin of Episode 3. One of the results of this work concerns the size of the emitting region where the Episode 3 originates, inferred from the analysis of the prototypical BdHNe, GRB 090618. During the steep decay phase of its Episode 3, a thermal component has been observed in the X-rays. Beyond its very physical meaning, a thermal spectrum is the only emission model which can provide a direct estimate of the size of the emitting region. In the present case it has been inferred the initial size of the source of ~1013 cm, which expands at 0.9 times the speed of light c. This represents the evidence that Episode 3 X-ray luminosity of these sources originates from the wide angle emission of the SN ejecta, rather than from the GRB as it was purported before, since the GRB has typically much higher expansion velocities and, therefore, larger typical dimensions of the emitting region of ~1016-1017 cm (see figure above). The steep decay, the plateau, and the late power-law decay in Episode 3 luminosities for three selected BdHNe (GRB 060729, GRB 061121, and GRB 130427A) were compared and contrasted. Not only these selected BdHNe present a late time overlapping, but they evidence further properties: the higher the energetic of the source, the shorter the plateau phase duration, while the late time emission always overlaps following a precise power-law decay. This represents an authentic nested structure (see figure below). In particular, with the inclusion of all our best known sample of BdHNe, precise scaling laws involving the plateau duration and luminosity, as well as the average luminosity of prompt emission have been inferred. 
The common asymptotic late power-law behavior in all BdHNe can be explained by the role of r-process, which are responsible of creating heavy elements. The best scenario for the r-process occurs during the merger of binary NSs (i.e., during the interaction of the companion NS with the ν-NS), where a very neutron-rich dense medium favors the production of nuclei heavier than iron. These are unstable and then decay in lighter daughter nuclides, generating a cascade of reactions, which represents the “fuel” that keeps the late Episode 3 emission going on. Recent computations of the luminosity obtained by the r-process provide a power-law with slopes -1.4≤α≤-1.1 [see the paper by B. D. Metzger, G. Martınez-Pinedo, S. Darbha, E. Quataert, A. Arcones, D. Kasen, R. Thomas, P. Nugent, I. V. Panov and N.T. Zinner, (2010) Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 406, 2650], strikingly similar to the ones we have found in the late Episode 3 X-ray luminosity.
ICRANet-ի գործունեությունը Բրազիլիայում և Լատինական Ամերիկայում
ICRANet–ի տնօրեն՝ պրոֆեսոր Ռուֆֆինին մայիսի վերջին շաբաթում, իր Բրազիլիա կատարած այցի ժամանակ, մասնակցել է մի շարք միջոցառումների, որոնք վկայում են մեր ինստիտուտի կարևոր գործունեությունը Հարավային Ամերիկյան երկրում:
Գիտական կոմիտեի և IRAP PhD ֆակուլտետի, Ռիո դե Ժանեյրոյում CBPF - Ֆիզիկայի Հետազոտության Բրազիլական Կենտրոնում արտահերթ նիստ գումարելուց հետո պրոֆեսոր Ռուֆֆինին մասնակցել է երկու կարևոր միջոցառումների: Առաջին իրադարձությունն այն էր, որ կնքվել է ICRANet-ի և Ֆլումինենսեի Դաշնային Համալսարանի միջև համաձայնագիր Նիտերոյ նստավայրում: Իսկ երկրորդը՝ երկարաձգվել է Ռիո դե Ժանեյրոյի Պետական Համալսարանի հետ հնգամյա պայմանագիրը, որը ստորագրվել էր դեռևս 2009 թ.-ին: 
Այս երկուսը և մինչ այժմ կնքված համաձայնագրերը CAPES, CBPF, FAPERJ, the Government of the State of Ceará, Ita, UFPB, UFRGS, UNIFEI և INPE –ի հետ, ռազմավարական են միջազգային գիտական հետազոտությունների համար և ներկայացնում են մեծ հնարավորություն Եվրոպայի և Հարավային Ամերիկայի գիտնականների և հետազոտողների համար: Բացի այդ պրոֆեսոր Ռուֆֆինին հանդիպել է Ռիո դե Ժանեյրոյի գիտության և տեխնոլոգիաների հատուկ քարտուղար Ֆրանկլին Դիաս Կոելյոի հետ, մասնակցել է Դիզայնի Եվրոպական Ինստիտուտի գրասենյակի բացման արարողությանը, հեղինակավոր, պատմական “Cassino da Urca”-ում և այնտեղ քննարկել են երկու ինստիտուտների՝ ICRANet-ի և IED-ի հետագա համագործակցությունը “from the Design of Men to the Design of the Universe” թեմայով: 
Հարկ է նշել նաև Գրավիտացիոն ուժի հետազոտության հիմնադրամի կողմից Կ. Ռ. Արգուելյեսի և Ռ. Ռուֆֆինիի աշխատանքի պատվավոր հիշատակումը, որն իրենից ներկայացնում է նոր մոտեցում, որը միաժամանակ բացատրում է գերզանգվածային սև խոռոչների և գալակտիկայի՝ սև մատերիայից կազմված գալոների գոյությունը (http://arxiv.org/abs/1405.7505): Հայտարարված է նաև հուլիսի 9-ին ICRANet-ի և Մեխիկոյում Ինքնավար Քաղաքային Համալսարանի (Universidad Autónoma Metropolitana) միջև համաձայնագրի առաջիկա կնքման մասին. Ինքնավար Քաղաքային Համալսարանի ռեկտոր՝ դոկտոր Սալվադոր Վեգա և Լեոնի և ICRANet-ի տնօրեն պրոֆեսոր Ռեմո Ռուֆֆինիի միջև: Այդ ստորագրությունը հաջորդում է լիովին ուժի մեջ մտած ICRANet-ի և Մեքսիկայի Ազգային Ինքնավար Համալսարանի միջև համաձայանագրին: (http://www.icranet.org/docs/UNAMsigned.pdf)
Ռելյատիվիստական Աստղաֆիզիկայի Միջազգային Կենտրոն ցանցի առաջին գիտաժողովը Հայաստանում
Սև խոռոչների Ֆիզիկայով է բնորոշում տիեզերքի մի քանի առավել էներգետիկ երևույթները: Սև խոռոչի առաջացումը կապված է գամմա բռնկումների առաջացման հետ, որը ամենաէներգետիկ ժամանակավոր երևույթն է Տիեզերքում: Հիմնական մեխանիզմը, որը պատասխանատու է այս պայթյունի համար էլեկտրոն-պոզիտրոն պլազմայի ստեղծումն է, որը առաջանում է վակուումային բևեռացման գործընթացի արդյունքում Քերր-Նյումենի սև խոռոչի շուրջ Հեյսենբերգ-Յուլեր-Սվինգերի մեխանիզմով: Նման էքստրեմալ էլեկտրամագնիսական քվանտային ռեժիմի հասնելու փորձ են կատարում ներկայումս նաև MegaJoule լազերային ծրագրի շրջանակներում Եվրոպայում, Ռուսաստանում և ԱՄՆ-ում: Բացի այդ, միկրոքվազարներում երկարատև ճառագայթումը կապված է պտտվող էլեկտրամագնիսական սև խոռոչների հետ: 10 ^ 8 և 10 ^ 9 արեգակնային զանգվածներով գերզանգվածային սև խոռոչները կապված են ակտիվ գալակտիկական միջուկների, բլազարների և քվազարների հետ: Հավանական է, որ ի տարբերություն մի քանի արեգակնային զանգվածներով սև խոռոչների, որոնք ձևավորվում են բարյոնային զանգվածի գրավիտացիոն կոլապսից, գերզանգվածային սև խոռոչները (SMBHs) կարող են առաջանալ մութ զանգվածների գրավիտացիոն կոլապսից:
Այս գիտաժողովը նվիրված է լինելու թե՛ դիտողական, թե՛ փորձարարական և թե՛ տեսական ասպեկտներին: Դիտողական տեսանկյունից կքննարկվեն գերբարձր էներգիայով տիրույթում գործող դիտակների արդյունքները, ինչպիսիք են HESS, MAGIC, AUGER-ը, ինչպես նաև հաջորդ սերնդի դիտակները: Նաև կքննարկվեն Agile, Fermi LAT, Swift, MAXI և NuStar դիտակների կողմից ստացված արդյունքները ռենտգենյան և գամմա տիրույթում: Կներկայացվեն նաև “Planck” համագործակցության կողմից ստացված միկրոալիքային և ինֆրակարմիր տիրութների արդյունքները: Կքննարկվեն նաև գրավիտացիոն ալիքների և նեյտրինո դետեկտորների փորձարարական ընթացիկ առաջընթացները: Տեսական խնդիրներից ուշադրություն կտրվի քվանտային և դասական երևույթները հասկանալու առաջընթացին, որոնք կապված են սև խոռոչների ֆիզիկայի և դրանցից էներգիայի անջատման գործընթացին: Հունիսի 28-ից 29–ը Աղվերանում տեղի է ունենալու IRAP PhD դպրոց՝ Ռելյատիվիստական Աստղաֆիզիկայի Միջազգային Կենտրոն ցանցի առաջին գիտաժողովից՝ “Սև խոռոչներ. էներգիայի մեծագույն աղբյուրներ տիեզերքում” առաջ: Գիտաժողովի նախնական ծրագիրը կարելի է գտնել այստեղ: http://www.icranet.org/images/stories/Meetings/meetingArmenia2014/preliminary_program.pdf Խնդրում ենք պաստառը ներբեռնել այստեղից: http://www.icranet.org/images/stories/Meetings/meetingArmenia2014/Poster_Armenia_Yerevan_2014.pdf |
|
||