С 18.12.2023 г. по 21.12.2023 г. в ИКИ РАН прошла Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2023" (НЕА-2023). В программный комитет конференции вошёл сотрудник лаборатории А.А. Лутовинов. В организационный комитет конференции вошли сотрудники лаборатории: А.А. Лутовинов (председатель), Д.В. Сербинов (зам. председателя) и А.С. Горбан.
Поутанен Ю.Й. Поляриметрические наблюдения аккрецирующих черных дыр звездных масс спутником IXPE
Лутовинов А.А. Телескоп ART-XC им. М.Н.Павлинского обсерватории СРГ: от Галактики к обзору всего неба
Мольков С.В. Наблюдение рентгеновских миллисекундных пульсаров телескопом ART-XC обсерватории СРГ
Цыганков С.С. Поляризованное излучение рентгеновских пульсаров по данным обсерватории IXPE
Мереминский И.А. Эволюция КПО в Swift J1727.8-1613: от начала вспышки и до выхода на плато
Салганик А. RX J0440.9+4431: сверхкритический рентгеновский пульсар
В работе были проанализированы данные длинного наблюдения, выполненного телескопом ART-XC им М.Н. Павлинского в марте 2021 года. Во время наблюдения источник демонстрировал характерную вспышечную активность. Было показано, что вспышки являются "бесцветными", т.е в них не наблюдается значимого изменения жесткости излучения. Благодаря доступности архивных данных обсерватории Swift удалось получить широкополосный рентгеновский спектр в диапазоне 0.5-100 кэВ, наблюдаемая форма спектра характерна для рентгеновских пульсаров и описывается поглощенным степенным законом с экспоненциальным завалом на энергии 13 кэВ. При помощи байесового блочного разложения кривой блеска были определены характеристики наблюдаемых вспышек (длительность, время нарастания и ожидания, выделенная энергия и светимость перед вспышкой), которые согласуются с моделью "оседающей"\,аккреции. Получена оценка скорости звездного ветра сверхгиганта: Vw = 500 км/c. Также, у источника была обнаружена необычная переменность в ближнем ИК-диапазоне. Рентгеновские наблюдения подобных систем, позволяют взглянуть "изнутри" на свойства комковатого, плотного ветра звезд-супергигантов, а также дают возможность проверять теории, описывающие взаимодействие вещества ветра с сильными магнитными полями нейтронных звезд.
Аннотация доклада А.А. Лутовинова.
Аннотация доклада В.В. Левина.
В ИКИ РАН выполнена разработка нескольких видов детекторов рентгеновского излучения для телескопов и спектрометров астрофизического назначения. В частности, для проекта МВН (российский сегмент МКС) разработан пиксельный детектор на основе кристалла CdTe и ИС VA32TA, предназначенный для проведения спектрометрии в диапазоне энергий от 4 до 120 кэВ. Для рентгеновского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту обсерватории Спектр-РГ разработан двусторонний стриповый детектор на основе кристалла CdTe и ИС VA64TA1, работающий в диапазоне от 4 до 120 кэВ. При выполнении эскизного проекта (ЭП) по теме Гамма-400 разработан проект кремниевого детектора с 192х192 пикселями размером 150 мкм. Каждый пиксел имеет полупроводниковую структуру типа DepFET (Depleted Field Effect Transistor). В рамках ЭП изготовлен и испытан макет данного детектора уменьшенного размера (32х32 пикселя). Для ЭП по теме МВН-М2 разработан проект быстродействующего кремниевого детектора на основе структур типа SDD (Silicon Drift Detector). Для обработки сигналов детектора была разработана, изготовлена и испытана специализированная ИС SDDASIC3. В настоящее время ведутся работы по проектированию детектора с 1024 SDD-структурами (32х32 пикселя) и специализированной ИС для предварительной обработки сигналов.
Успешно пройдены два из трёх этапов освоения технологии «Bump-Bonding» с применением пайки. Для отработки технологии использовались имитаторы подложки и полупроводникового кристалла, изготовленные по технологии печатных плат. На первом этапе было выполнено сопряжение имитаторов, содержащих массивы из 100 (10х10) контактных площадок. На втором этапе успешно соединены имитаторы, содержащие по 440 (20х22) контактных площадок. Соединяемые платы имеют топологию «daisy chain», что позволяет выполнять электрический контроль всех созданных соединений. Теперь нам предстоит третий этап – отработать технологию сопряжения плат с 1216 контактными площадками, которые в точности соответствуют топологии реального детектора. Реализация третьего этапа требует перехода на более тонкий технологический процесс с использованием шариков припоя диаметром 100 мкм.
Конструкция и технология разработаны инженерами лаборатории 502, детали изготовлены на производстве ИКИ РАН. В ходе изготовления керамических решёток на производстве была освоена технология лазерной резки керамики и выполнения в ней сквозных отверстий диаметром порядка десятков-сотен микрон. В настоящее время инженеры приступили к отработке технологии монтажа с использованием печатных плат, имитирующих элементы детектора. Платы изготовлены ООО "Микролит" (г. Москва, Зеленоград).
По данным, полученным телескопами обсерватории СРГ сотрудниками лаборатории был впервые получен широкополосный спектр медленно-вращающегося рентгеновского пульсара SXP1323, расположенного в Малом Магеллановом облаке. Этот двойная интересна сразу по многим причинам - это очень молодая рентгеновская система, вокруг которой до сих пор виден остаток сверхновой. А нейтронная звезда, рожденная во время вспышки сверхновой, удивительно медленно вращается, но при этом очень быстро изменяет период своего вращения. Нашей группе удалось показать, что после 2016 года, пульсар стал ускоряться почти на 30 секунд в год, хотя его светимость почти не изменилась с начала регулярных наблюдений и остается относительно небольшой - около 4 х 1036 эрг/с. Скорее всего, все это указывает на то, что дипольная компонента магнитного поля этой нейтронной звезды очень сильная - больше 1013 Гс. Сложная история изменения темпа ускорения вращения пульсара возможно объясняется рассогласованием осей вращения нейтронной звезды и аккреционного диска.
Один из самых ярких в рентгеновском диапазоне радиопульсар среднего возраста PSR B0656+14 с известным по радиоастрономическим данным расстоянием 288+/-30 пс вращается с периодом 0.383 сек. Источниками рентгеновского излучения таких радиопульсаров с возрастом около 100 тыс. лет может быть вся поверхность остывающей нейтронной звезды, горячие пятна вблизи магнитных полюсов, нагретые релятивистскими частицами магнитосферы, и нетепловое излучение релятивистских частиц магнитосферы. Все три компонента могут быть выделены в рентгеновском спектре исследованного пульсара. Его усредненный по фазе рентгеновский спектр описывается двумя тепловыми компонентами с температурами около 0.065 и 0.120 кэВ, степенным спектром с фотонным индексом 2 на энергиях выше 2 кэВ, и линией поглощения на энергии 0.57 кэВ. Амплитуда пульсаций составляет около 15% для тепловой части спектра и достигает 50% на энергиях, где доминирует степенной спектр. Нами была предпринята попытка описать усредненный по фазе тепловой спектр пульсара спектрами остывающей нейтронной звезды с различным распределением температуры и магнитного поля по поверхности и локальными спектрами, описываемыми моделями намагниченных водородных атмосфер (Atm), спектрами конденсированной поверхности (CS), и их комбинациями. Наилучшее соответствие наблюдениям показала модель с дипольным полем и локальными спектрами конденсированной поверхности, дополненная геометрически тонкой горячей (0.13 кэВ) атмосферой над конденсированной поверхностью вблизи магнитных полюсов.
Благодаря хорошему покрытию вспышек излучения от маломассивной двойной системы Aql X-1 наблюдениями обсерватории Swift, нам удалось исследовать свойства взаимодействия вещества в аккреционном диске с магнитным полем нейтронной звезды. В частности, была предложена модель вязко эволюционирующего аккреционного диска вокруг замагниченной нейтронной звезды. Модель характеризуется изменением внешнего радиуса горячей ионизированной части диска из-за охлаждения и изменением внутреннего радиуса диска из-за взаимодействия с магнитосферой. Она также учитывает эффекты ослабления темпа аккреции на нейтронную звезду из-за центробежного барьера, а также облучение внешнего диска и звезды-компаньона рентгеновским излучением от нейтронной звезды и диска. При задании внутренних граничных условий мы учитывали, что процессы на внутреннем диске происходят на масштабах времени, значительно меньше масштаба вязкого времени всего диска. Были рассмотрены три типа истечения с внутреннего края диска: нулевое истечение; истечение, основанное на МГД-расчетах; и очень эффективный пропеллерный механизм. Для получения физических параметров системы, наблюдаемые кривые блеска вспышки от Aql X-1 в 2013 г. в рентгеновском и оптическом диапазонах сравнивались с модельными. Было показано, что быстрое падение потока в диапазоне 0.3-10 кэВ может быть объяснено исключительно радиальным сжатием горячего диска. В то же время модели с магнитным полем нейтронной звезды сильнее 108 Гс описывают данные лучше, объясняя наблюдаемое «колено» на кривой блеска.
В частности, по данным обсерваторий NuSTAR и Swift были исследованы широкополосные спектральные и временные характеристики малоизученного рентгеновского пульсара XTE J1859+083 в широком диапазоне энергий 0.8-79 кэВ. Было показано, что профиль импульса пульсара имеет сложную форму, зависящую от энергетического диапазона. Доля пульсирующего излучения при этом имеет постоянное значение около 35% вне зависимости от энергии, что нетипично для рентгеновских пульсаров. В то же время его энергетический спектр типичен для этого класса объектов и имеет степенную форму с экспоненциальным завалом на высоких энергиях. Линии циклотронного поглощения в спектре обнаружено не было. На основе косвенных методов определения магнитного поля и отсутствия циклотронной линии была произведена оценка напряженности магнитного поля менее 5 x 1011 Гс или принадлежащей интервалу от 5 x 1012 до 2 x 1013 Гс. Данные, полученные на телескопах NOT и SALT, а также оптические и ИК обзоры неба позволили нам также изучить природу оптического компаньона в системе. Так, были локализованы и изучены возможные кандидаты на роль оптического компаньона XTE J1859+083, и был определен наиболее вероятный кандидат. Результаты оптической и ИК фотометрии и спектроскопии этих возможных звезд-компаньонов показали, что система представляет собой рентгеновскую двойную систему со звездой класса Be, демонстрирующую спектральные линии Brγ, He I и Hα.
Конференция прошла в смешанном формате (очном и онлайн). Члены лаборатории 502 приняли в конференции активное участие.
Участниками проекта была организована наблюдательная кампания, направленная на исследование недавно открытого транзиентного рентгеновского пульсара MAXI J0903-531. В результате были подробно исследованы спектральные и временные свойства источника в широком диапазоне энергий и светимостей. В частности, было показано, что в двух состояниях, отличающихся в 30 раз по светимости, наблюдаемый рентгеновский спектр имеет классическую форму, состоящую из степенного закона с завалом на высоких энергиях (см. рис.). Факт отсутствия преобразования спектра в двугорбую структуру, ожидаемую при низких потоках, скорее всего указывает на относительно слабое магнитное поле нейтронной звезды ниже (2-3) x 1012 Гс. Эта оценка согласуется с другими косвенными ограничениями, такими как отсутствие перехода пульсара в режим пропеллера и спектральных абсорбционных особенностей, которые можно интерпретировать как циклотронную линию поглощения. Временной анализ данных NuSTAR выявил лишь незначительные изменения профиля импульса источника в зависимости от энергетического диапазона и темпа аккреции. В обоих состояниях интенсивности доля пульсирующего излучения увеличивается с 40% до примерно 80% с увеличением энергии. Наконец, также было получено орбитальное решение для двойной системы, используя данные приборов Fermi/GBM, NICER и NuSTAR.
Статья принята к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.
Открытие космического рентгеновского фона (КРФ) было одним из первых открытий в истории рентгеновской астрономии. Интерес к изучению КРФ возрос многократно после того, как было показано, что его излучение складывается из излучения большого количества отдельных точечных источников – сверхмассивных черных дыр – активных ядер галактик (АЯГ). Такой большой интерес к изучению КРФ обусловлен тем, что он содержит в себе информацию об истории аккреции на сверхмассивные черные дыры во всей Вселенной. Практически все рентгеновские обсерватории мира проводили и проводят измерения поверхностной яркости КРФ, однако полученные величины его яркости отличаются друг от друга более чем на 15-20% и эта неопределенность оказывается весьма существенной при проверке современных моделей эволюции сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Для решения этой проблемы в Институте космических исследований РАН разработан комплекс научной аппаратуры МВН, предназначенный для высокоточного измерения поверхностной яркости КРФ в диапазоне энергий 6-70 кэВ. Ожидается, что за три года непрерывных наблюдений с борта МКС эксперимент позволит определить поверхностную яркость КРФ с ошибкой около 1%, что даст возможность существенно уточнить модели эволюции сверхмассивных черных дыр в центрах галактик и самих галактик.
Возле поверхности любой нейтронной звезды есть тонкая оболочка, которая обеспечивает существенную теплоизоляцию ее внутренних горячих слоев. Она связывает внутреннюю температуру звезды с эффективной температурой поверхности. Физические процессы в оболочке достаточно ясны, но их химический состав неизвестен. Последнее обстоятельство затрудняет вывод физических параметров вещества в звездных недрах из наблюдений теплового излучения поверхности звезд и дает мотивацию для разработки моделей таких оболочек. В этом обзоре описываются физические свойства таких оболочек, в частности, уравнение состояния, теплопроводность, и диффузия ионов. Рассмотрены различные модели тепловых оболочек, например состоящие из отдельных слоев различных элементов или содержащих диффузионные смеси бинарных ионов в диффузионном равновесии или вне его. Обозначены эффекты сильных магнитных полей, а также эффекты высоких температур, которые вызывают сильную эмиссию нейтрино в самих оболочках. Наконец, в обзоре обсуждается, как свойства оболочки влияют на тепловую эволюцию нейтронных звезд и на способность получать важную информацию о внутреннем строении нейтронных звезд по наблюдениям.
Магнитары - изолированные нейтронные звезды с сильными магнитными полями до B~1014-1015 Гс, которые являются источником энергии этих звезд. Они проявляют себя как рентгеновские пульсары с периодами P~(0.3−12.0)с и со скоростями замедления Ṗ~(10^−15-10^−11) с/с. На текущий момент насчитывается 30 магнитаров. Магнитар SGR J1745-2900, расположенный в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры Sgr A*, был обнаружен во время рентгеновской вспышки телескопом Swift/XRT в апреле 2013 г. В течение нескольких месяцев после обнаружения источник наблюдался обсерваторией NuSTAR, что позволило зарегистрировать пульсации с периодом ∼3.76 с. Используя эти наблюдения, были проведены детальные исследования зависимости профиля импульса и доли пульсирующего излучения от энергии и интенсивности магнитара. Было показано, что доля пульсирующего излучения в диапазонах энергий 3-5 и 5-10 кэВ находится на уровне 40-50%, значимо увеличиваясь с уменьшением потока и не изменяясь с энергией, что может быть связано с возможным уменьшением радиуса области генерации теплового излучения. Также была проведена фазированная спектроскопия источника в диапазоне энергий от 3 до ~40 кэВ, которая показала, что температура излучающих областей остается достаточно стабильной в течение импульса, в то время как их видимый размер значительно меняется с фазой. Было обнаружено, что вариации радиуса излучающей области зрительно повторяют форму профиля импульса, что может быть обосновано зрительной геометрией.
В этом году она была посвящена памяти Михаила Николаевича Павлинского - создателя телескопа АРТ- XC, одного из двух научных инструментов обсерватории СРГ, и члена нашей лаборатории, безвременно ушедшего от нас в июле 2020 г.
В связи с эпидемией конференция прошла в онлайн формате. Члены лаборатории 502 приняли в конференции активное участие. В составе программного комитета были М. Гильфанов (председатель) и А. Лутовинов. В организационном комитете А. Лутовинов был председателем, а И. Зазнобин и А. Кирпиченкова членами. С докладами выступили А. Лутовинов, М. Гильфанов, И. Зазнобин, В. Арефьев, А. Семена, И. Мереминский, Е. Филиппова, и Ю. Поутанен.
В полной комплектации, установка поддерживает следующие технологии: монтаж кристаллов интегральных схем на клей и на эвтектику; монтаж кристаллов по технологии Flip-Chip методом оплавления в инертной среде или парах муравьиной кислоты, монтаж кристаллов по технологии Flip-Chip методом термокомпрессионной или термозвуковой сварки; монтаж кристаллов на Z-адгезивы. Благодаря модульной конструкции, FINEPLACER pico ma позволяет начать работать с минимальным набором опций, с последующим дооснащением необходимыми модулями. Данное оборудование идеально подходит для научно-исследовательских лабораторий, с учётом их потребности не в производительности, а в многообразии предоставляемых технологий.
На заседании экспертными группами Совета по грантам были рассмотрены ход и итоги реализации проектов победителей шестого конкурса на получение «мегагрантов», заявки на продление проектов, а также результаты выездных проверок лабораторий, созданных в рамках исполнения договоров о выделении «мегагрантов» победителями шестого конкурса. На основе оценки значимости достигнутых результатов и перспективности научного исследования Совет по грантам рекомендовал продлить проект «Разработка перспективных систем регистрации рентгеновского излучения для решения фундаментальных и прикладных задач исследования космического пространства», реализуемый на базе ИКИ РАН под руководством ведущего ученого Юри Поутанена, на два года. Это решение, утвержденное Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, позволяет нам продолжить активную работу по задачам лаборатории в течение, по крайней мере, еще двух лет.
Недавнее открытие пульсирующих сверхярких источников рентгеновского излучения (ULX) показывает, что видимая светимость аккрецирующих НЗ может превышать Эддингтоновскую светимость в сотни раз. Связь между фактической и кажущейся светимостью является ключевым элементом теоретических моделей ULX, но все еще остается предметом дискуссий. Типичная особенность обнаруженных пульсирующих ULX - большая амплитуда пульсаций. Используя моделирование методом Монте-Карло, мы рассмотрели простую геометрию аккреционного потока и проверили возможность одновременного присутствия большого усиления светимости из-за геометрической коллимации и высокой амплитуды пульсаций. Мы нашли, что эти факторы в значительной степени исключают друг друга, и только незначительная часть коллимированных ULX пульсаров может показать амплитуды пульсаций выше 10%. Расхождение между этим выводом и текущими наблюдениями указывает на то, что ULX пульсары не могут быть сильно коллимированы и их видимая светимость близка к реальной.
Шкаф предназначен для обеспечения хранения высокочувствительных компонентов (детекторы рентгеновского излучения, бескорпусные полупроводниковые приборы, монолитные и гибридные интегральные схемы) в воздушной среде с относительной влажностью, не превышающей 1 %. Использование шкафа сухого хранения позволяет уберечь чувствительные компоненты от вредного воздействия влажности окружающей среды до момента их герметизации в корпусе. Шкаф имеет три независимых герметичных отделения, что обеспечивает уменьшение общего разгерметизируемого объёма при открывании дверцы и быстрейшее снижение величины влажности в данном отделении до допустимого предела. Внутри шкаф оборудован светодиодной подсветкой. Управление шкафом осуществляется с помощью сенсорной индикаторной панели в верхней части шкафа.
В двух комнатах чистового модуля установлены 13 универсальных лабораторных столов «Классик СР-18-9 ESD» и шесть полиуретановых стульев «VKG C-310/KJ200» производства ООО «ДИПОЛЬ-Производство» (Россия), торговая марка «VIKING». Для локального освещения рабочих мест использованы семь светодиодных светильников «Классик ДЛ-18/С». Вся мебель имеет антистатическое исполнение.
Инженерами лаборатории 502 успешно выполнена примерочная сборка корпуса с размещением внутри него макета детектора и подключением кабельной сети. Данный корпус предусматривает возможность заполнения сухим азотом для безопасного охлаждения детектора до рабочей температуры (-20 ℃) и может вмещать как существующий макет, так и перспективный макет многоэлементного детектора. Далее предстоит выполнить герметизацию высокочастотных соединителей компаундом и проверить герметичность корпуса.
Семинар прошел в гибридном формате, сочетающем личное присутствие с участием в формате видеоконференции. Программа семинара (IKI2020)
Данные детекторы предназначены для регистрации рентгеновского излучения с энергетическим разрешением менее 130 эВ (полная ширина на половине высоты на линии 5.89 кэВ), что вплотную приближается к теоретическому пределу для кремниевых детекторов в 119 эВ. Размер кристалла детектора 5.00x5.00x0.45 мм. Чувствительная площадь одного детектора 5 мм2. Полученные кристаллы будут использованы для изготовления прототипа многоэлементного дрейфового детектора рентгеновского излучения. Кроме самих детекторов, фирма-изготовитель поставила кристаллы двухсторонних макетов детекторов. Макеты полностью соответствуют штатным кристаллам в части габаритных размеров, формы и расположения контактных площадок и предназначены для отработки технологии микросборки.
Данная сварочная головка используется совместно с универсальной сварочной платформой 56xx и предназначена для микросварки микроэлектронных устройств золотой проволокой, толщиной от 18 до 50 мкм, по технологиям: ball-wedge, stich-on-ball, secure-ball. Кроме того, данное оборудование позволяет выполнять операцию «набивки» золотых шаров микронных размеров на контактные площадки кристаллов полупроводниковых приборов и интегральных схем, что является одной из основных стадий технологического процесса микромонтажа Flip-Chip.
Квазипериодические осцилляции в килогерцовом диапазоне частот (кГц КПО) являются отличительной чертой переменности нейтронных звезд в маломассивных рентгеновских двойных системах. Среди всех режимов переменности они особенно интересны как зонд самых внутренних частей аккреционного потока, включая пограничный слой на поверхности нейтронной звезды. Все существующие модели кГц КПО объясняют только часть их богатой феноменологии. Мы разработали простую модель погранслоя, который раскручивается за счет аккреции быстровращающегося вещества от диска и тормозится за счет взаимодействия с нейтронной звездой. Если характерные временные масштабы передачи массы и углового момента от погранслоя к звезде одного порядка, наша модель естественным образом воспроизводит так называемый эффект параллельных треков (см. картинку), когда частота КПО коррелирует со светимостью на временных масштабах часов, но становится некоррелированной на временных масштабах дней. Статья, описывающая модель, была послана в печать в Astronomy & Astrophysics.
При исследовании недавно открытого аккрецирующего миллисекундного рентгеновского пульсара IGR J17591–2342, вспыхнувшего 21 июля 2018 г., использовался наиболее широкий набор рентгеновских инструментов, доступных на данный момент. Так, наблюдения на обсерваториях NICER, XMM-Newton, NuSTAR и INTEGRAL позволили исследовать свойства источника в диапазоне энергий от 0.3 до 300 кэВ. Профиль вспышки в жестком рентгеновском диапазоне 20-60 кэВ состоит из четырех основных пиков (см. рисунок). Во время последнего максимума в данных телескопа INTEGRAL/JEM-X была обнаружена термоядерная вспышка I типа. Предположив Эддингтоновскую светимость, нам удалось получить оценку на расстояние до системы 7.6+/-0.7 кпк. При временном анализе с использованием всех данных телескопа NICER в диапазоне энергий 1-10 кэВ мы наблюдали довольно сложное поведение с увеличением частоты пульсаций в начале, за которым следовало ее уменьшение, эпизод с постоянной частотой и заканчивая нерегулярным поведением в конце вспышки. Спектральный анализ позволил оценить радиус излучающей области 11.3±0.5 км, принимая расстояние до системы 7.6 кпк.
Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
12.08.2020 Российским Фондом Фундаментальных Исследований поддержан проект Андрея Штыковского и Александра Лутовинова, поданный в рамках конкурса "Аспиранты".
05.08.2020 В журнале Astronomy & Astrophysics опубликована статья, где предложены новые аналитические формулы, описывающие искривление света в метрике Шварцшильда. Для радиусов излучения выше орбиты фотона на радиусе 1.5 Шварцшильда наши формулы имеют точность лучше 0.2% для угла отклонения и 3% для коэффициента линзирования для любых траекторий, которые поворачиваются вокруг компактного объекта менее чем на 160 градусов (см. рисунок). В принципе, их можно применить к любой точке излучения над горизонтом черной дыры. Предлагаемое приближение может быть полезно для задач, связанных с излучением нейтронных звезд и аккреционных дисков вокруг компактных объектов, когда требуются быстрые точные вычисления искривления лучей света. Его также можно использовать для проверки компьютерных кодов, которые вычисляют отклонение света с использованием точных выражений через эллиптические интегралы.
08.07.2020 Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков и заместитель министра Сергей Люлин во время визита в ИКИ РАН 07 июля 2020 г. ознакомились с работой Лаборатории фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики, созданной в рамках Мегагранта и посетили чистовой модуль, предназначенный для проведения работ по созданию и исследованию свойств полупроводниковых детекторов рентгеновского излучения.
01.07.2020 Сегодня, 1 июля 2020 года, после тяжелой болезни, скончался заместитель директора ИКИ РАН по проекту «Спектр-РГ», ведущий научный сотрудник лаборатории фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики Михаил Павлинский (новость на сайте ИКИ РАН).
Михаил Павлинский был одним их ключевых сотрудников лаборатории, уникальным специалистом широчайшего кругозора и знаний. Его уход - гигантская потеря не только для всех нас, его коллег по лаборатории, но и для страны, для науки и конкретно для экспериментальной астрофизики. Мы глубоко скорбим о потере учителя, наставника, друга. Память о Михаиле Павлинском навсегда останется в наших сердцах.
19.06.2020 После вынужденного перерыва, связанного с пандемией COVID-19, продолжились работы по исследованию характеристик разработанных специализированных микросхем SDDASIC3.
Все работы ведутся с применением мер индивидуальной защиты персонала!
Проведена проверка работоспособности IP-блока bias_02_, отвечающего за генерирование четырёх номиналов опорных напряжений. Опорные напряжения используются для задания режима работы всех транзисторов ИС. Т.к. микросхема предназначена для работы в широком диапазоне температур, то данный блок должен иметь возможность подстройки. Подстройка осуществляется с помощью встроенного 3-х разрядного токового ЦАП. На рисунке "Опорные напряжения IP-блока bias_02_" приведена зависимость величины опорных напряжений от управляющего двоичного кода.
От величины опорных напряжений напрямую зависят токи потребления всех блоков микросхемы. На рисунке "Токи потребления IP-блоков" приведены зависимости величины токов от управляющего кода для двух полных спектрометрических каналов (TM_CH0_C и TM_CH1_C), зарядо-чувствительного усилителя (TM_CSA2_C) и усилителя-формирователя (TM_SH2_C).
Полученные данные имеют хорошее согласие с результатами SPICE-моделирования и позволяют сделать заключение о правильной работе спроектированного IP-блока bias_02_.
19.05.2020 Принята к печати в журнал Astronomy & Astrophysics статья, в которой метод определения радиусов нейтронных звезд в маломассивных двойных рентгеновских системах по термоядерным вспышкам на их поверхности модифицирован для случая быстрого вращения нейтронной звезды. Для этого был предложен приближенный метод учета влияния быстрого вращения на излучение, достигающие удаленного наблюдателя. На рисунке показано изображение нейтронной звезды с термоядерным горением на поверхности и вращающейся с частотой 700 Гц. При расчетах были учтены эффекты специальной и общей теории относительности. Метод применен к нейтронной звезде в SAX J1810.8 – 2609, вращающейся с частотой 532 Гц. Показано, что учет вращения приводит к увеличению видимого эффективного радиуса нейтронной звезды на 0.6 -1.2 км в зависимости от угла наклона оси вращения нейтронной звезды к лучу зрения.
09.04.2020 Опубликована статья об открытии первого рентгеновского пульсара с ретроградным вращением нейтронной звезды.
По данным долгосрочного мониторинга с помощью мониторов всего неба Fermi/GBM и Swift/BAT был проведен анализ эволюции скорости вращения рентгеновского пульсара GX 301–2 как функции орбитальной фазы двойной системы. Предполагая наличие плотного потока вещества от звезды-компаньона и применяя аналитическую модель аккреции момента импульса, было показано, что в данной системе нейтронная звезда вращается ретроградно, то есть в направлении, противоположном орбитальному движению. Это первое в своем роде открытие такой системы доказывает принципиальную возможность ретроградного вращения в аккрецирующих системах. Представленный результат может иметь глубокие последствия для нашего понимания вращательной эволюции рентгеновских пульсаров, оценки их начального периода вращения и конечного результата их эволюции.
Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
24.03.2020 Опубликована статья описывающая необычное поведение одного из самых молодых рентгеновских пульсаров SXP 1062.
В конце 2019 г. участниками проекта была организована наблюдательная кампания, направленная на исследование одного из самых медленновращающихся рентгеновских пульсаров, SXP 1062, в широком диапазоне энергий рентгеновского диапазона (0.5-80 кэВ). Одной из главных целей проекта было определение напряженности магнитного поля нейтронной звезды в данной системе. Предполагалось, что необходимо сверхсильное поле (>1014 Гс), чтобы объяснить столь длинный период пульсаций (1060 с) у достаточно молодой нейтронной звезды (возраст около 20-40 тыс. лет). Было обнаружено, что период вращения пульсара уменьшился до 979.48 ± 0.06 с, что означает значительное его уменьшение (на ~10%) по сравнению с последними измерениями, выполненными около пяти лет назад. Данный факт вызывает удивление, учитывая, что система, по-видимому, не демонстрировала с тех пор транзиентной активности. Переключение пульсара в режим ускорения подтверждает предположение, что крутящие моменты, действующие на аккрецирующую нейтронную звезду, почти сбалансированы и, таким образом, SXP 1062 также вращается с периодом, близким к равновесному значению для этой системы, что однозначно указывает на наличие сверхсильного магнитного поля у нейтронной звезды.
Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics
26.02.2020 Закончена и направлена в журнал Astronomy & Astrophysics статья, посвященная расчетам моделей атмосфер нейтронных звезд, нагреваемых падающим сверху потоком ультрарелятивистских электронов. Эти модели соответствуют атмосферам нагретых полярных шапок в миллисекундных радиопульсарах. Исследованы их отличия от стандартных атмосфер нейтронных звезд, и показано, что эти отличия значимы только в случае нагрева атмосферы электронами относительно мягких энергий, с Лоренц-факторами 10-100. На рисунке изображены диаграммы направленности излучения в полярных координатах как для стандартных атмосфер (пунктир), так и для атмосферх нагретых малоэнергичными электронами (сплошная линия).
25.02.2020 Завершена подготовка рабочего места для ультразвуковой микросварочной установки 5632 (F&S Bondtec, Австрия).
Оборудование установлено на усиленный стол с повышенной жёсткостью С-501 (ООО "АТМ", г. Саратов). Для обеспечения виброизоляции установки от пола, стол установлен на виброопоры MSR-200 (ООО "ГК Гидро-Гарант", г. Пушкино).
06.02.2020 Начаты испытания микросхемы SDDASIC3 с кремниевым дрейфовым детектором (PNSensor, Германия). В настоящее время проводится проверка блоков, входящих в микросхему SDDASIC3:
- узел задания конфигурации;
- узел тестирования;
- регулируемый источник опорного напряжения;
- регулируемый источник тока;
- зарядо-чувствительный усилитель;
- усилитель-формирователь;
- пиковый детектор с устройством выборки и хранения.
Микросхема SDDASIC3 разработана ИКИ РАН и предназначена для отработки схемотехники и топологии спектрометрического тракта обработки сигналов кремниевых дрейфовых детекторов рентгеновского излучения. Микросхема изготовлена на кремниевой фабрике X-Fab (Германия) используя полупроводниковый процесс XT018 (кремний на изоляторе, 180 нм, шесть металлов, один поликремний).
20.12.2019 Члены лаборатории участвуют в организации и работе конференции HEA 2019, проходящей в ИКИ с 17 по 20 декабря 2019 г. Руководитель лаборатории Ю. Поутанен был председателем на одной из первых сессий конференции.
16.12.2019 В Институте Космических Исследований РАН состоялся очередной семинар лаборатории, организаторы: Ю. Поутанен, А.А. Лутовинов (IKI2019)
05.12.2019 Завершена сборка печатных узлов для БКДД Э52410007.00.00, изготовлены два кабеля питания и кабель интерфейса.
Узел телеметрии Э52410007.03.00 собрано 12 шт.
Предназначен для измерения напряжений и малых токов в высоковольтных цепях. Измеряет напряжение с помощью резистивного делителя (без гальванической развязки) и меряет ток шунтовым измерителем с гальванической развязкой. Имеет один канал измерения напряжения и один канал измерения тока, которые преобразуют входные сигналы напряжения и тока в нормализованный выходной сигнал от 0 до +2,5 В. Узел разработан в четырех модификациях для работы в цепях с напряжениями до: +150 В, -150 В, +30 В, -30 В.
Узел контроля Э52410007.01.00 собрана 1 шт.
Представляет собой объединительную плату, стыкующую все узлы БКДД вместе. Предназначен для размещения в герметичном корпусе или в вакуумной камере.
Кабель PWR1 Э52410007.31.00 Зав. №1 изготовлен 1 шт.
Кабель питания для подключения БКДД к блоку управления по первому каналу.
Кабель PWR2 Э52410007.32.00 Зав. №1 изготовлен 1 шт.
Кабель питания для подключения БКДД к блоку управления по второму каналу.
Кабель CTRL Э52410007.33.00 Зав. №1 изготовлен 1 шт.
Кабель интерфейсный между узлом управления Э52410007.09.00 и узлом управления Э52410007.11.00.
28.11.2019 Завершены пуско-наладочные работы на установке ультразвуковой и термокомпрессионной микросварки (модель 5632) фирмы F&S Bondtec (Австрия). Замечаний к комплектности и работе установки нет. Работы проводились в технологической зоне чистового модуля. Следующим этапом работы с установкой будет её очистка и перемещение в чистую зону.
26.11.2019 Для макета блока кремниевых дрейфовых детекторов (БКДД Э52410007.00.00) в лаборатории 502 собраны печатные узлы еще четырех типов.
Узел усилителя Э52410007.17.00 собрано 2 шт.
Предназначен для управления термоэлектрическим модулем. Амплитуда входного сигнала управления от 0 до +2,5 В, выходного сигнала от 0 до 5 В, до 1,5 А. В узле есть встроенный измеритель тока потребления термоэлектрического модуля.
Узел управления Э52410007.09.00 собрана 1 шт.
Служит для сопряжения с управляющим одноплатным контроллером BeagleBone Black (Rev.C). Обеспечивает интерфейс контроллер-БКДД со стороны контроллера. Содержит ПЛИС типа 10M02SCE144, гальванически развязанный цифровой интерфейс с BeagleBone Black (Rev.C), цифровой интерфейс с БКДД на основе приёмопередатчиков LVDS, аналого-цифровой интерфейс с БКДД на основе широкополосного дифференциального усилителя и быстродействующего (40 МГц) 14-разрядного АЦП.
Узел усилителя Э52410007.27.00 собрано 2 шт.
Предназначен для преобразования входных нормализованных сигналов управления от 0 до +2,5 В в выходные сигналы управления. Содержит четыре канала управления и четыре телеметрических выхода напряжения.
Узел программируемой логики Э52410007.15.00 собрана 1 шт.
Предназначен для отладки с использованием ПЛИС цифровой части ASIC. Содержит ПЛИС типа 10M02SCE144.
18.11.2019 Универсальная установка ультразвуковой и термокомпрессионной микросварки (модель 5632) фирмы F&S Bondtec (Австрия) прибыла в ИКИ РАН. В настоящее время ведётся подготовка рабочего места к проведению пуско-наладочных работ.
11.11.2019 Сотрудниками лаборатории 502 собраны еще четыре типа печатных узлов для макета блока кремниевых дрейфовых детекторов (БКДД Э52410007.00.00).
Узел аналого-цифровой Э52410007.13.00 собрано 3 шт.
Предназначен для преобразования нормализованных входных сигналов напряжения от 0 до +2,5 В в цифровой код, а также для выдачи аналоговых управляющих сигналов с нормализованной амплитудой от 0 до +2,5 В. Имеет 16 аналоговых телеметрических входов и 8 аналоговых выходов управления. Цифровое управление ЦАП и АЦП осуществляется по интерфейсу SPI.
Узел управления Э52410007.11.00 собрано 1 шт.
Предназначен для сопряжения с управляющим одноплатным контроллером BeagleBone Black (Rev.C). Обеспечивает интерфейс контроллер-БКДД со стороны БКДД. Содержит цифровой интерфейс на основе приёмо-передатчиков LVDS и аналоговый интерфейс на основе широкополосного дифференциального усилителя.
Узел усилителя Э52410007.29.00 собрано 1 шт.
Дискретный зарядо-чувствительный усилитель (ЗЧУ) для КДД. Необходим для настройки режима работы КДД перед проверкой ASIC.
Узел телеметрии Э52410007.23.00 собрано 1 шт.
Предназначен для измерения напряжений в низковольтных цепях без гальванической развязки. Содержит четыре канала измерителей напряжения. Выдаёт четыре выходных нормализованных сигнала от 0 до +2,5 В.
07.11.2019 Сотрудникам лаборатории 502 Екатерине Кузнецовой и Александре Велединой присуждены премии ИКИ в номинации «Лучшая работа, выполненная молодыми учеными». Поздравляем! (IKICOMP2019)
07.11.2019 В рамках работ лаборатории 502 по Мегагранту была завершена сборка трех печатных узлов для макета блока кремниевых дрейфовых детекторов (БКДД Э52410007.00.00).
Узел Буферный Э52410007.25.00 собрано 2 шт.
Предназначен для обеспечения нагрузки с малой ёмкостью для аналоговых выходных сигналов ASIC и подключения выхода буферов к осциллографу. Содержит четыре широкополосных буферных усилителя, способных работать на длинный кабель и нагрузку 100 Ом.
Узел детектора Э52410007.05.00 собрано 2 шт.
Стыкуется с шестью узлами телеметрии. Имеет три многооборотных потенциометра для задания трёх высоких напряжений и унифицированный интерфейс. Предназначен для подачи опорных напряжений на кремниевый дрейфовый детектор.
Узел телеметрии Э52410007.21.00 собрано 2 шт.
Предназначен для измерения токов и напряжений в низковольтных цепях без гальванической развязки. Содержит три канала шунтовых измерителей тока и четыре канала измерителей напряжения. Выдаёт семь выходных нормализованных сигналов от 0 до +2,5 В. Работы по сборке узлов для макета БКДД продолжаются.
28.10.2019 Сотрудники лаборатории, Левин Василий и Александр Кривченко, прошли курс обучения в фирме "F&S Bondtec Tech-Equipment GmbH" (г. Браунау-ам-Инн, Австрия). Обучение проводилось по темам:
- регулирование и техническое обслуживание микросварочных машин серии 56хх;
- регулирование и настройка двухчастотного ультразвукового генератора типа USG-016;
- подбор и оптимизация параметров сварки;
- конструкция, настройка и регулирование микросварочной головки 5632 для сварки типа «клин-клин» в глубоком колодце;
- программное обеспечение для микросварочной головки 5632, разработка программ микросварки под конкретное изделие;
- конструкция, принцип действия и возможности дооснащения универсальной платформы 56xx микросварочными головками: 5610 (для сварки типа «шарик-клин»); 5630 (для сварки типа «клин-клин»); 5650 (для сварки типа «клин-клин» толстой проволокой); 5650HR (для сварки типа «клин-клин» толстой лентой);
- инновационная технология тестирования качества сварных соединений BAMFIT;
- применение тестовой головки 5600, использующей технологию BAMFIT, на машинах серии 56xx;
- обзор сварочной платформы следующего поколения 58xx.
09.10.2019 Произведена установка двух специализированных интегральных схем SDDASIC3 (ИКИ РАН, X-FAB) в узлы переходные Э52410007.07.00. Монтаж кристаллов на подложки проводился электропроводным клеем. Разварка контактных площадок кристаллов интегральных схем выполнена проволокой АК09П толщиной 27 мкм. Размер кристаллов 1,52 х 1,52 мм. Количество контактных площадок - 48. Размер контактных площадок 66 х 53 мкм. Шаг контактных площадок 84 мкм.
03.10.2019 Изготовлен второй комплект печатных плат для макета кремниевого дрейфового детектора. Печатные платы изготовлены ООО "Микролит" (г. Москва, Зеленоград) методом металлизации сквозных отверстий. Количество проводящих слоёв - четыре. Финишное покрытие плат - иммерсионное золочение. В настоящее время выполняется комплектация и сборка печатных узлов.
26.09.2019 Изготовлен первый комплект печатных плат для макета кремниевого дрейфового детектора. Печатные платы изготовлены ООО "Микролит" (г. Москва, Зеленоград) методом металлизации сквозных отверстий. Количество проводящих слоёв - четыре. Финишное покрытие плат - иммерсионное золочение.
24.09.2019 Сотрудником лаборатории Семеной Н.П. защищена докторская диссертация на тему: «Теоретико-экспериментальные методы обеспечения тепловых режимов научных космических приборов», в которой, в частности, разработаны и апробированы методы более точной стабилизации температуры новых детекторов, разрабатываемых в рамках гранта.
09.09.2019 В представительстве ИКИ РАН в Центре дальней космической связи в Евпатории состоялся выездной семинар лаборатории "Актуальные направления развития детекторов рентгеновского излучения для астрофизических применений".
30.08.2019 Российским Фондом Фундаментальных Исследований поддержан проект Екатерины Кузнецовой и Александра Лутовинова, поданный в рамках конкурса "Аспиранты".
10.07.2019 Окончание работ по монтажу Чистового модуля.
21.05.2019 В Институте Космических Исследований РАН состоялся третий семинар лаборатории (организаторы: Ю. Поутанен, А.А. Лутовинов)
20.05.2019 Ю. Поутанен и А.А. Лутовинов приняли участие в работе III Международной научной конференции «Наука будущего» 14-17 мая, г. Сочи, с приглашенным и устным докладами.
01.04.2019 Монтаж стен и потолков в Чистовом модуле.
13.03.2019 Состоялось рабочее совещание лаборатории по научным вопросам физики нейтронных звезд в ИКИ РАН.
07.03.2019 А.A. Лутовинов выступил одним из организаторов конференции «Взаимодействие интенсивных потоков энергии с веществом» 1-6 марта 2019 г., Кабардино-Балкария.
19.12.2018 Окончательный этап подготовки помещения. Закончены монтаж оконных блоков из ПВХ профиля и стеновых сэндвич-панелей, установка радиаторов отопления.
09.10.2018 Начальный этап подготовки помещения для монтажа (установки) Чистового модуля КМСК-МЗМО-592 (демонтажные работы).
08.08.2018 В период 21.07.2018 г. по 05.08.2018 г. прошел выездной семинар лаборатории в респ. Крым "Актуальные направления развития детекторов рентгеновского излучения для астрофизических применений" (CRIMEA2018).
21.05.2018 В период с 16.05.2018 г. по 18.05.2018 г. прошел выездной семинар лаборатории в г. Таруса "Теоретические и экспериментальные аспекты рентгеновской навигации" (TARUSA2018).
19.01.2018 "Рентгеновские «маяки» для межпланетных путешествий: лаборатория фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики открывается в ИКИ РАН" - интервью Ю. Поутанена.
