Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важных результатов работы первых рентгеновских спектрометров стало открытие мощного, жесткого и переменного излучения из области Центра Галактики (далее ГЦ). Позднее германиевые детекторы (с хорошим энергетическим разрешением) обнаружили излучение в узкой и несмещенной линии 511 кэВ, соответствующей аннигиляционному излучению холодных электрон-позитронных пар. Классический сценарий связывал наблюдаемые явления с уникальным объектом — сверхмассивной (~ 106 А/0) черной дырой, расположенной в динамическом центре Галактики. Наблюдения активных ядер галактик, также являющихся источниками переменного и жесткого излучения, свидетельствовали в пользу этой гипотезы, хотя первые рентгеновские изображения не обнаружили мощного источника на месте динамического Центра Галактики. Общая картина Центра Галактики в жестких рентгеновских лучах оставалась неясной до появления результатов систематических исследований этой области с высоким угловым разрешением телескопом СИГМА обсерватории ГРАНАТ.
Обсерватория ГРАНАТ была выведена на орбиту 1 декабря 1989 г. Период обращения спутника вокруг Земли составляет около 4 дней. Большую часть времени космический аппарат проводит вне магнитосферы Земли, что создает благоприятные условия для длительных наблюдений рентгеновских источников. На протяжении шести лет (1990-1995 гг.) область Центра Галактики была главной мишенью обсерватории. Всего было проведено 9 серий наблюдений этой области с общим временем экспозиции более 10 миллионов секунд!. Такое внимание к этой области не случайно. Центр Галактики был одной из принципиальных мишеней, для наблюдения которой и создавалась обсерватория. Приборы обсерватории ГРАНАТ были призваны ответить на следующие фундаментальные вопросы:
Какова природа жесткого и переменного излучения из области Центра Галактики.
Какие источники обеспечивают излучение в узкой аннигиляционной линии 511 кэВ.
Какова роль гипотетической сверхмассивной черной дыры, расположенной в динамическом центре Галактики, в объяснении наблюдаемых явлений.
Этим вопросам посвящена первая (экспериментальная) часть работы.
Появление все более совершенных телескопов приводит к необходимости построения детальных моделей физических процессов в космических источниках рентгеновского излучения и позволяет использовать эффекты сравнительно малой амплитуды для диагностики астрофизической плазмы. Одновременно возникает необходимость развития более совершенных методов анализа экспериментальных данных. Эти вопросы рассматриваются во второй части работы.
Цель работы. Цель работы заключалась в детальном исследовании свойств жесткого рентгеновского излучения области Центра Галактики и развитии новых методов диагностики физических процессов в источниках рентгеновского излучения.
Научная новизна. В работе впервые представлены результаты наблюдений области Центра Галактики в жестком рентгеновском диапазоне с высоким угловым разрешением. Предложен новый метод диагностики химического состава и ионизационного баланса рассеивающей среды, по наблюдениям профилей рентгеновских эмиссионных линий с высоким энергетическим разрешением. Рассмотрен ряд новых методик анализа рентгеновских данных.
Научная и практическая ценность работы. Детальные исследования рентгеновского излучения Центра Галактики представляют уникальный материал для понимания общей картины физических процессов в этой области. Появление аналогичных (по полноте и детальности) данных можно ожидать не раньше 2001 г. с запуском проекта ИНТЕГРАЛ.
Практический интерес представляют методы диагностики астрофизической плазмы и анализа рентгеновских данных, рассмотренные в работе. Часть новых методов анализа данных включена в "стандартные" пакеты обработки данных. Другие методы
интенсивно применяются для анализа данных обсерватории АСКА и будут полезны для готовящейся к запуску обсерватории СПЕКТР-РЕНТГЕН-ГАММА.
Апробация результатов. Изложенные в диссертации результаты докладывались на семинарах ИКИ РАН, ГАИШ, Центра Астрофизики Смитсонианского Института (Кембридж, США, 1994, 1995) , Института Астрофизики общества им. Макса Планка (Гаршинг, Германия, 1995), на международных конференциях: "23rd ES-LAB Symposium", (Болонья, Италия, 1989), на генеральных ассамблеях КОСПАР (1990, 1992, 1994), "Recent Advances in High Energy Astrophysics", (Тулуза, Франция, 1992), на ежегодном заседании Американского Физического Общества (Вашингтон, США, 1992), "The Multi-Wavelength Approach to Gamma-Ray Astronomy", (Ле-Диаблере, Швейцария, 1993), "27rd ESLAB Symposium", (Нордвайк, Нидерланды, 1993), "Pairs, Gamma-Rays, Black Holes" (Конинки, Польша, 1993), "New Horizon of X-Ray Astronomy" (Токио, Япония, 1994), "Roentgenstrahlung from the Universe", ^Вурцбург, Германия, 1995) и др.
Обьем диссертации. Диссертация общим объемом 182 страницы состоит из двух частей, каждая имеет список литературы (всего 156 наименований), содержит 108 рисунков.