WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 12 |

Исследование космических гамма-всплесков по данным телескопа сигма обсерватории гранат. поиск далеких скоплений галактик.

-- [ Страница 2 ] --

Глава Описание телескопа СИГМА Телескоп СИГМА является одним из двух основных телескопов на борту орбитальной обсерватории «Гранат», которая была запущена на высокоапогейную орбиту 1 декабря 1989 г. Период обращения орбиты составил около четырех дней, высота апогея — около 200 тыс. км. Такая орбита позволяла проводить качественные наблюдения в течение трех дней на каждом витке, когда расстояние до Земли превышало 60 тыс. км. и обсерватория находилась вне ее магнитосферы. Длительность непрерывного сеанса наблюдений обычно составляла 20–30 часов. В течение 1990–1994 гг. наблюдения составляли около трети физического времени. В дальнейшем наблюдения проводились с меньшей интенсивностью до сентября 1998 г. Полное время наблюдений, выполненных телескопом за весь период жизни обсерватории равно 1,59 года.

Для построения изображений в телескопе используется принцип кодированной апертуры. Телескоп состоит из кодированной маски, позиционночувствительного детектора, пассивной и антисовпадательной защиты детектора.

Вид телескопа в разрезе представлен на рис. 1.1. Позиционно-чувствительный детектор, построен на основе кристалла NaI(Tl), площадью 800 см2. Положение и энергия каждого фотона определяются при помощи 61 фотоумножителя, которые расположены с нижней стороны кристалла и находятся в оптическом контакте с ним. Детектор помещен в «стакан» из 31 кристалла CsI(Tl) толщиной 5 см, в оптическом контакте с которыми находятся 62 фотоумножителя. Над ними установлен пластиковый сцинтиллятор с двумя фотоумножителями. Каждое событие, зарегистрированное ими проверяется на совпадение с событиями, зарегистрированными основным позиционно-чувствительным детектором и одновременные события отбрасываются. Эта система составляет активную антисовпадательную защиту детектора, и позволяет исключить из его фона заряженные частицы, прошедшие через пассивную защиту. Последняя состоит из слоев свинцовой, танталовой и оловянной фольги, нанесенных на поверхность трубы, поддерживающей кодирующую маску, которая расположена на расстоянии 2,5 м от детектора.

Телескоп позволяет получать изображения с угловым разрешением 15 в энергетическом диапазоне 35–1300 кэВ. Точность локализации точечных источОПИСАНИЕ ТЕЛЕСКОПА СИГМА кодирующая пассивная пластиковый боковые блоки антисовпадений основной детектор фотоумножители нижние блоки антисовпадений электроника ников меняется от 20 до 3 – 5, в зависимости от яркости источника и ко личества наблюдений. Чувствительность телескопа максимальна и постоянна в области размером 4,3 4,7 (область полного кодирования). В остальной части поля зрения (область частичного кодирования) чувствительность телескопа медленно падает. Основное поле зрения имеет размеры 11,410,5 на половине чувствительности. Подробное описание телескопа можно найти в работе Поля и др. (1990). Практически любой (не слишком короткий) гамма-всплеск, оказавшийся в основном поле зрения и вызвавший срабатывание всплесковой ячейки (см. ниже), может быть локализован телескопом с точностью около 3 (Сюняев и др., 1993).

Рентгеновское и гамма-излучение источников, расположенных вне основного поля зрения телескопа, может попадать на детектор проходя через щели между отдельными блоками защиты. Зная положение и геометрические размеры этих щелей, по изображению всплеска на детекторе в некоторых случаях можно восстановить координаты источника с точностью 1. Места, в которых ослаблена пассивная защита детектора показаны на рис. 1.1 в увеличенном виде. Они составляют верхний и нижний коллиматоры «вторичной оптики», которые дают на детекторе изображения в виде дуг. Для примера на рис. 1.2 показано изображение на детекторе телескопа СИГМА во время яркого гамма-всплеска 920723, который попал в поле зрения нижнего коллиматора. Вторичная оптика телескопа подробно описана в работе Кларе и др. (1994а).

В активной антисовпадательной защите также имеются области, где защита ослаблена. Они находятся между блоков кристаллов CsI(Tl). Диаграмма чувствительности телескопа к гамма-всплескам, усредненная относительно оси наОПИСАНИЕ ТЕЛЕСКОПА СИГМА ведения приведена в работе Сюняева и др. (1993). Приближенно можно считать, что детектором телескопа регистрируются всплески с направлений ближе 90 к направлению наведения, но чувствительность по отношению к ним примерно в 10 – 20 раз хуже, чем чувствительность к всплескам, попадающим в основное поле зрения. Последняя зависит от длительности всплеска и равна 10µ 10 8 эрг с 1 см 2 в диапазоне 40–90 кэВ и  7 эрг с 1 см 2 в диапазоне 90–750 кэВ (Сюняев и др., 1993).

Для регистрации космических гамма-всплесков основной детектор телескопа оснащен всплесковой ячейкой, по сигналу от которой начинается запись данных более подробная чeм в основном режиме работы. Всплесковая ячейка состоит из четырех независимых анализаторов, работающих в двух широких энергетических диапазонах (40–90 и 90–750 кэВ), и с двумя значениями времени суммирования отсчетов (0,25 и 2 с). Запись подробной информации о всплеске начинается, если скорость счета, усредненная за 0,25 или за 2 с в каком-нибудь из двух энергетических диапазонов, превышает на 9 стандартных отклонений скорость счета, усредненную за 64 предыдущие секунды. После этого в память телескопа записывается 512 блоков, каждый из которых содержит информацию об энергии и положении на детекторе 63 фотонов и время прихода каждого 63его фотона. Первые 64 блока относятся к фотонам, пришедшим до момента срабатывания ячейки. Временное разрешение зависит от скорости счета на детекторе и меняется в пределах 0,1 – 0,01 с. Запись подробной информации о скорости счета продолжается в течение нескольких десятков секунд после срабатывания ячейки, в зависимости от интенсивности всплеска. Кроме того, во время всего сеанса наблюдений в бортовую память непрерывно записывается скорость счета на детекторе телескопа с разрешением 4 с в четырех широких энергетических каналах (35–70, 70–150, 150–300 и 300–600 кэВ). Эти виды телеметрической информации использовались для изучения космических гамма-всплесков.

Антисовпадательная защита детектора, кроме своего основного назначения, также используется в качестве детектора космических гамма-всплесков. Кристаллы, расположенные в боковой части зашиты сгруппированы в 8 блоков по три кристалла. Площадь каждого блока составляет 2400 см2 и каждый из них имеет отдельный блок электроники. Скорость счета в каждом блоке в энергетическом диапазоне 0,25–2 МэВ усредняется за 64 с и сравнивается с текущей на временных масштабах 0,25 и 2 с. Если текущая скорость счета превышает фоновую на 11 стандартных отклонений в четырех из восьми блоков одновременно, включается запись подробной информации о всплеске. При этом, анализируются только четыре блока детекторов, расположенных в нижнем поясе защиты.

Расположение этих четырех блоков схематически показано на рис. 1.3.

Фон на детекторах антисовпадательной защиты очень большой ( 104 отсч./с) и, к тому же, не является строго пуассоновским. Это связано с тем, что эти детекторы не имеют своей активной защиты (они сами являются таковой для основного детектора телескопа) и в фон входит множество заряженных частиц. Поэтому всплесковая ячейка имеет такой жесткий критерий срабатывания и работает в таком жестком диапазоне энергий. Кроме того, существенная часть фотонов, приходящих с боковых направлений задерживается пассивной защитой телескопа. Из-за этого, несмотря на очень большую геометрическую площадь, чувствительность антисовпадательной защиты оказывается очень низкой.

Она регистрирует только гамма-всплески с потоками выше 10 5 эрг с 1 см  в диапазоне 0,25–2 МэВ.

После срабатывания всплесковой ячейки данные записываются в следующем виде. Данные о кривой блеска в диапазоне 0,25–2 МэВ: временная история с разрешением 8 мс в течение 30 с; 12288 временных меток прихода каждого 32-го фотона с точностью 8 мкс.

Когда записываются спектральные данные, каждое событие проверяется на совпадение с остальными блоками защиты и с пластиковым сцинтиллятором.

Оставшиеся сигналы анализируются по амплитуде и записываются в спектр из 128 линейных каналов, шириной около 120 кэВ. Этот спектр затем преобразуется в спектр из 80 каналов группировкой по четыре от 65-го до 128-го канала.

Эти спектры записываются для всех четырех анализируемых блоков последовательно со следующими временными разрешениями: спектр фона, записанный за 128 с; 39 спектров по 125 мс (в течение 2.875 с); 50 спектров по 500 мс (в течение 25 с); 30 спектров по 20 с и 600 спектров в 25-ти каналах по 1 с (в течение 600 с).

Бортовая память обсерватории позволяет сохранить только две такие подробные записи за сеанс. Если в текущем сеансе возникает третий всплеск, то записывается сжатая спектральная информация в виде спектров по 25 каналов:

спектр фона; 39 спектров по 125 мс; 50 спектров по 500 мс; 30 спектров по 1 с;

200 спектров по 2 с. В сжатой записи информация о кривой блеска в высоким разрешением отсутствует.

16 ОПИСАНИЕ ТЕЛЕСКОПА СИГМА

Глава Наблюдения космических гамма-всплесков основным детектором телескопа В этой главе представлены результаты наблюдений космических гаммавсплесков при помощи основного детектора телескопа СИГМА обсерватории «Гранат» в период с января 1990 г. по сентябрь 1998 г. Основная часть наблюдений приходится на 1990–1994 гг. За это время зарегистрировано 36 гаммавсплесков. Ни один гамма-всплеск не попал в основное поле зрения, все они были зарегистрированы «вторичной оптикой» телескопа. Телескопом СИГМА регистрировались относительно яркие всплески, с потоками в максимуме 10  – 10 4 эрг с 1 см 2 в диапазоне 30–1300 кэВ.

2.1 Наблюдения Представлены данные всего периода наблюдений: с января 1990 г. по сентябрь 1998 г. За это время было проведено 648 сеансов наблюдений длительностью по 20–30 часов. Общее время наблюдений составило 1,59 года. Основная часть наблюдений приходится на 1990–1994 гг. С сентября 1994 г. обсерватория «Гранат» большую часть времени проводила в «режиме сканирования», в котором наблюдения космических гамма-всплесков телескопом СИГМА были затруднены.

За все время наблюдений зарегистрировано 419 срабатываний всплесковой ячейки основного детектора телескопа СИГМА. Из них 238 являются ложными, 41 вызвано солнечными вспышками, 85 — высокоэнергичными заряженными частицами, 7 событий явились результатом детектирования многозарядных релятивистских ядер тяжелых элементов (например, Терехов и др., 1987), 36 событий представляют из себя космические гамма-всплески. Причин остальных срабатываний надежно определить не удалось.

Ложные срабатывания возникали из-за погрешностей в работе электроники.

18 НАБЛЮДЕНИЯ ВСПЛЕСКОВ ОСНОВНЫМ ДЕТЕКТОРОМ

Время от времени, ложный сигнал на запись информации о гамма-всплеске появлялся в начале записи второго кадра экспозиции с тонким пространственным разрешением. Такие события были отсеяны по совпадению временных привязок в этих двух видах данных. События, связанные с солнечными вспышками и ускоренными заряженными частицами определялись по их характерным признакам (пологая кривая блеска, мягкий спектр и т.п.), а также сравнением с данными других приборов, регистрировавших гамма-всплески и установленных на борту обсерватории «Гранат» — ФЕБУС и ВОТЧ. Большое удобство в обработке данных состояло в том, что наблюдения телескопом СИГМА и прибором ФЕБУС проводились одновременно. Практически все гамма-всплески, зарегистрированные телескопом СИГМА, наблюдались и этим прибором. Это объясняется относительно низкой чувствительностью телескопа СИГМА по отношению к гамма-всплескам, которые не попадают в основное поле зрения или в коллиматоры вторичной оптики.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 12 |
 


Похожие материалы:

« РОДИН Александр Евгеньевич ПРЕЦИЗИОННАЯ АСТРОМЕТРИЯ ПУЛЬСАРОВ В ПРИСУТСТВИИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ШУМОВ Специальность 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научные руководители – доктор технических наук Ю. П. Илясов, доктор физико-математических наук С. М. Копейкин Москва 2000 Содержание Введение 7 1 Пульсарная радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой 18 1.1 Алгоритм обработки РДБ-наблюдений . . . . . . ...»

« Абунин Артм Анатольевич ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОРБУШ-ЭФФЕКТОВ И ИХ СВЯЗЬ С СОЛНЕЧНЫМИ, МЕЖПЛАНЕТНЫМИ И ГЕОМАГНИТНЫМИ ВОЗМУЩЕНИЯМИ Специальность 01.03.03 – Физика Солнца Диссертация на соискание учной степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Белов А.В. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение Глава 1. Обзор современного состояния исследований Форбуш-эффектов. Средства и методы изучения вариаций галактических космических лучей . ...»

«Куприянов Владимир Викторович Численно-экспериментальное исследование вращательной динамики спутников планет 01.03.01 – Астрометрия и небесная механика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н. Шевченко Иван Иванович Санкт-Петербург – 2014 Оглавление Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Глава 1. Исторический обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Численное ...»

« Гожа Марина Львовна НАСЕЛЕНИЕ РАССЕЯННЫХ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИКИ 01.03.02 – астрофизика и звездная астрономия Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор В.А. Марсаков Ростов-на-Дону – 2014 2 Оглавление Введение………………………………………………………………………………. 5 Глава 1. Неоднородность населения рассеянных звездных скоплений в Галактике…………………………………………………………………………. 20 1.1 ...»

«ЧАЗОВ Вадим Викторович РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук Специальность 01.03.01. Астрометрия и небесная механика Москва – 2012 Содержание 1 Содержание Предисловие 7 1 Постановка задачи 17 1.1 Стандартные соглашения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1 Системы отсчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.2 ...»

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»







 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.