Введение к работе
Актуальность работы. Исследование гамма-всплесков является одной из интереснейших задач современной астрофизики. Во многих 'научных работах (более 600), как отечественных, так и зарубежных, рассматриваются экспериментальные и теоретические аспекты проблемы.
За более чем 20 лет исследований (1970-1994 гг.) общее число зарегистрированных гамма-всплесков превысило 1500. Положение источников некоторых из этих всплесков известно с точностью в несколько десятков угловых секунд. Несмотря на это природа гамма-всплесков до сих пор остается совершенно неясной. Недостаточная определенность экспериментальной ситуации не лозг.олиет д.і;:;.-сделать уверенный выбор между галактическими и метагалактаческнми моделями. Дія надежного оїо;кдосі пленяя источников гамма-всплесков с определенными астрофизически:-,;;; объектами и определения механизма генерации излучения hi:ar важное значение, получение новых экспериментальных длит:;; по спектрометрии излучения гамма-всплесков, увеличение стат;:с;::\;: распределений гамма-всплесков по интенсивности и галактически:.! координатам, изучение особенностей временной структуры всплесков.
Цель работы. Настоящая работа посвящена исследованию спектров всплескового космического гамма-излучения па борту орбитального комплекса "Мир". Исследование проводилось с помощью гамма-спектрометра нового типа "Ксения", на основе ионизационной камеры иа сжатом ксеноне, имеющем высокое энергетическое разрешение ~3%. Конкретной целью работы являлось создание спектрометра "Ксения", проведение эксперимента на борту орбитального комплекса "Мир", обработка экспериментальных данных на предмет поиска спектральных особенностей в энергетических спектрах зарегистрированных у-всплесков.
Новизна работы:
- впервые в спектре у-всплеска одновременно зарегистрирована линии 845 и 1240 кэВ, интерпретируемые как лшнш н:луче;;:ія возбужденного ядра Fe56;
зарегистрирована у-линия с энергией 4G4 кэВ, подтверждающая суийстЁоаание линий в области энергий 430-470 кэВ в спектрах излучений всплесков;
оперные в практике экспериментальных исследований гамма-п.-иучс-.ння, в том числе и на космических аппаратах, использован Kv-вын тип спектрометра на основе ионизационной камеры на сжатом ксеноне, обладающий относительно высоким энергетическим разрешенном, стабильностью работы в условиях повышенного радиационного фона;
с помощью спектрометра еысокого разрешения измерено фоновое гамма-излучение на боргу орбитального комплекса "Мир";
- создана универсальная система полной физической обработки
информации эксперимента по регистрации и анализу гамма-всплесков,
нетрадиционной чаелло которой является обработка спектральных
дг.:нь\ч детектора высокого разрешения на сжатом ксеноне.
Іїг.учпая л практическая ценность работы.
Регистрация линий в спектрах гамма-всплесков (линии 845±10 кз'З и 1240*10 кэВ, интерпретируемые как излучение возбужденных ядер железа, и линия 464±8 кэВ, интерпретируемая как смещенная еннпгнляционная линия} является важным экспериментальным результатом, способствующим выяснению природы этого фундаментального астрофизического явления. Особенную ценность этот результат представляет сегодня, когда наличие особенностей в энергетических спектрах всплесков поставлено под сомнение.
Разработан и создан новый тип спектрометра на сжатом ксеноне, обладающий высоким энергетическим разрешением. Более чем двухлетняя эксплуатация спектрометра на борту орбитального комплекса Мир" показала высокую надежность и стабильность работы спектрометра. Деградации свойств спектрометра не обнаружено.
Область возможного применения спектрометра, помимо астрофизических исследований, . может включать радиационный мониторинг окружающей среды, геологическую разведку, ыедшнну и пр.
Разработано программное обеспечение обработки спектров мягкого гамма-излучения, поиска и анализа гамма-линий. Программное обеспечение имеет достаточно универсальный характер и может быть использовано при других применениях ксенонового спектрометра.
Автор защищает:
-
Обнаружение в космическом гамма-всплеске 20.12.90 (3:05,55 UT) двух узких гамма-линий с энергиями 845+10 и 1240+10 к'эВ. предположительно испускаемых возбужденными ядрами железа межзвездной среды.
-
Обнаружение в космическом гамма-всплеске 7.09.91 (16:43,57 UT) гамма-линии с энергией 464+8 кэВ, (предположительно анннгиляцно'нной линии, имеющей красное смещение).
-
Измерения фоновых условий и фоновой у-лннип 511 кэВ т борту ОК "Мир".
4. Систему первичной и полной физической обработки информации- эксперимента. Создание банка данных эксперимент:! и программного обеспечения. полного цикла обработки экспериментальных данных, включающего поиск и анализ линии в энергетических спектрах.
-
Стенд настройки и калибровки, позволивший автоматизировать процесс настройки и тестирования космофнзнческой аппаратуры.
-
Выбор вида амортизирующих элементов подвески спектрометра "Ксения", позволивший подавить вибропомехи.
7. Блок "контрольный генератор" спектрометра "Ксения",
обладающий высокой стабильностью амплитуды выходных импульсов
(<0.1%).
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на XXI Международной- конференции по космическим лучам (Аделаида, 1990), ХХШ Международной кокф?рекц:ш по космическим лучам (Калгари, 1993), Международной конференции по жидкостным-детекторам (Токио,. І992), конференциях "Приборы для ультрафиолетовой, рентгеновской и гамма астрономии" в рлм;:а:с симпозиумов общества The International Society for Optic?! Engineering (Сан-Диего, 1992, 1993), Всесоюзном семинаре по гамма-астрономии (Звенигород, 1991), 1-ой Всесоюзной конференции по радиационной стойкости элементов РЭА в услоспях КП (Томск, !99i), Всесоюзной конференции "Приборы для экологии - 92" (Ужгород, 1992), XXXII научной конференции МИФИ (Москва. 19S7).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено л D печатных работах и 3 отчетах по НИР.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации {49 страниц, включая 50 рисунков. Список
