Диссертация (Анализ возмущений в джетах блазаров с сильным гамма-излучением), страница 3

В §1.2 описывается методика оптических наблюдений с использованием ПЗС-камер,приводится описание пакета программ, используемыхпри фотометрии, описывается процесс обработки данных. В §1.3 описываютсяобщие принципы РСДБ-наблюдений. В §1.3.3 описывается процесс обработкирадиоинтерферометрических наблюдений и получение конечных карт.В Главе 2 описывается методика вычислений собственных движений ипараметров джетов блазаров.Глава 3 посвящена изучению поведения блазара S4 0954+658 в радио, оптическом и гамма-диапазонах. Изучены свойства парсекового джета источникаи найдена взаимосвязь между выбросом новых сверхсветовых компонент из ядра джета на частоте 43 ГГц и активностью в оптическом и гамма-диапазонах.Глава 4 посвящена изучению поведения блазара S5 0716+071 в радио, оптическом и гамма-диапазонах.

Изучены свойства парсекового джета источникаи найдена взаимосвязь между выбросом новых сверхсветовых компонент из ядра джета на частоте 43 ГГц и активностью в оптическом и гамма-диапазонах.Глава 5 посвящена изучению поведения блазара PKS 1510-089 в радио,оптическом и гамма-диапазонах.

Изучены свойства парсекового джета источника и найдена взаимосвязь между выбросом новых сверхсветовых компонент изядра джета на частоте 43 ГГц и активностью в оптическом и гамма-диапазонах.Глава 6 посвящена изучению поведения блазара PKS 1222+216 в радио,оптическом и гамма-диапазонах. Изучены свойства парсекового джета источника и найдена взаимосвязь между выбросом новых сверхсветовых компонент изядра джета на частоте 43 ГГц и активностью в оптическом и гамма-диапазонах.В Заключении суммированы основные результаты работы.15В Приложении А приведены таблицы моделирования радиокарт источника S4 0954+658 за исследуемый период, карты с наложенным движениемкомпонент, дополнительные кривые блеска и графики.В Приложении Б приведены таблицы моделирования радиокарт источника S5 0716+071 за исследуемый период, карты с наложенным движениемкомпонент, дополнительные кривые блеска и графики.В Приложении В приведены таблицы моделирования радиокарт источника PKS 1510-089 за исследуемый период, карты с наложенным движениемкомпонент, дополнительные кривые блеска и графики.В Приложении Г приведены таблицы моделирования радиокарт источника PKS 1222+216 за исследуемый период, карты с наложенным движениемкомпонент, дополнительные кривые блеска и графики.16Глава 1Аппаратура.

Методика наблюдений и обработка1.1. Методика наблюдений в гамма-диапазоне и ихобработкаДля получения информации в гамма-диапазоне были использованы данные, полученные телескопом LAT (Large Area Telescope). Данный телескоп является основным инструментом на борту Космической Гамма-обсерватории Ферми, которая начала свою работу с августа 2008 года.Телескоп LAT состоит из трех основных частей: прецизионного преобразующего трекера, калориметра и детектора заряженных частиц (ACD) (см.Рис.1.1).

Трекер ( как и калориметр) представляет собой 16 модулей (расположенных массивом 4 х 4). Вся структура поддерживается легкой алюминиевойрешеткой. Основные параметры телескопа LAT представлены в Таб.1.1. Болееподробное описание всех систем LAT можно найти в работе [15].Для обработки данных в гамма-диапазоне использовалось стандартное программное обеспечение (Fermi Science Tools) [16], доступное на сайте Космиче-ской гамма-обсерватории Ферми 1 и написанные нами программы, позволяющиеускорить обработку.

Данные, получаемые Fermi, находятся в свободном доступе и обновляются каждые сутки. В данной работе были исследованы данные запромежуток около четырех лет (август 2008 — май 2012 гг.).1.1.1. Обработка данных в пакете Fermi Science ToolsПри обработке данных в гамма-диапазоне необходима работа с двумя типами fits-файлов ( “photon” и “spacecraft”), которые содержат информацию об энер1http://fermi.gsfc.nasa.gov/ssc/data/analysis/17Таблица 1.1. Характеристики LATДиапазон энергий 20 МэВ до 300 ГэВПоле зрения2.4 ср (20% небесной сферы)Угловое разрешение> 10 ГэВ¤ 0.151 ГэВ0.6100 МэВ3.5Разрешение по энергии15% для энергий >100 МэВОпределение положения источника<0.5 угловых минут для источников свысокой широтойгии событий, координатах, качестве данных и положении Космической гаммаобсерватории в пространстве с временным шагом 30 секунд.

Процедура обработки включает в себя несколько этапов.• Фильтрация данныхИз-за ограниченной вычислительной мощности компьютера для анализаполезно выбрать только данные, которые соответствуют наблюдаемомуобъекту. Задания “gtselect”, “gtmktime” - выбирают данные с заданнымвременным интервалом, интервалом энергий (в нашем случае 0.1 — 200ГэВ), положением (RA,DEC, радиус исследуемой области) и максимальным зенитным расстоянием и создают новый FITS-файл. Ограничение помаксимальному зенитному расстоянию помогает минимизировать вклад18Рис. 1.1.

Схематическое изображение конструкции LAT, показано образование пар ee припрохождении гамма-фотонов. Размеры 1.8м 1.8м 0.72м.[16]фоновых фотонов, приходящих от лимба Земли. Под “хорошим временным интервалом” (good time interval, GTI) понимаются те промежуткивремени, когда источник доступен для наблюдения и данные являютсядостоверными, например, исключение данных, когда LAT проходит надЮжно-Атлантической аномалией.• Получение экспозиционной картыРегистрируемое инструментом LAT значение отсчетов является функциейугла наклона (угол между направлением на источник и нормалью LAT).Чтобы определить экспозицию для наблюдаемого источника, необходимо знать, сколько времени LAT наблюдал ту или иную область неба и скаким склонением.

Задание “gtlcube” позволяет получать массив временэкспозиций для всего неба во временном интервале файла “spacecraft”.Задание “gtxmap” вычисляет карту экспозиций. Вычисление экспозициипредставляет собой интеграл полного отклика по всей области исследова-19ния (Region of interest,ROI):pE, p̂q »»dE 1 dp̂1 dtRpE 1 , p̂1 ; E, p̂, tq,(1.1)ROIгде E 1 ,p̂1 - измеренные энергия и направление соответственно. Функцияэкспозиций далее может быть использована для вычисления ожидаемогочисла отсчетов от каждого источника:Npred»dE 1 dp̂1 dtSi pE, p̂qpE, p̂q,(1.2)где Si pE, p̂q - интенсивность фотонов от i-го источника. Экспозиционнаякарта — полная экспозиция для конкретной области неба, производящейотсчеты в исследуемом регионе. Поскольку отклик является функциейэнергии фотона, карта экспозиций также является функцией энергии.Каждая из полученных карт относится к конкретному интервалу энергий и представляет собой экспозицию для средней точки интервала, а неинтеграл по всему промежутку.

Количество интервалов является входнымпараметром задания. Отсчеты, которые дает источник в конкретной области неба, представляют собой интеграл потока от источника и картыэкспозиций в этой области.• Моделирование данныхМоделирование данных производится с помощью метода максимальногоправдоподобия: в ходе анализа данных вычисляется функция правдоподобия, соответствующая данным LAT. Функцией правдоподобия называется вероятность получения наблюдаемых данных при заданной входноймодели. В нашем случае модель - это распределение источников гаммаизлучения по небу, включая их интенсивность и спектры. Программныйпакет Fermi Science Tools предоставляет возможность выбора одиннадца-20ти различных вариантов модельного SED (спектрального распределенияэнергии).

В качестве модельного спектрального распределения использовалось простое степенное распределение: N pE qN0 pE {E0 qγ , где N0 -префактор, γ -спектральный индекс, E0 - масштаб энергий.Подразумевается, что ответный сигнал детекторов (LAT) на реальный поток известен с достаточной точностью, другими словами, есть начальнаямодель (распределение источников по небу), достаточно хорошо согласующаяся с данными (набором отсчетов, которые дает LAT).

Функция правдоподобия L представляет собой произведение вероятностей наблюдения зарегистрированных отсчетов. Предполагается, что ожидаемое количествоотсчетов в i-ом интервале равно mi - это функция, зависящая от модели источника и она будет различной для разных моделей. Вероятностьзарегистрировать ni отсчетов в этом интервале pi mni exppmiq{ni!.iЕсли положить размер интервала бесконечно малым, то тогда ni будетравно 0 или 1.

В этом случае функция правдоподобия:L exppNexp q¹mi ,(1.3)iгде Nexp - сумма всех отсчетов, которые должны быть зарегистрированысогласно модели.Используя функцию правдоподобия, вычисляются параметры наиболееподходящей модели, в предположении, что наилучшая модель имеет самое высокое правдоподобие (L). В параметры модели входит описаниеспектра источника, его положение и даже информация о том, присутствует ли он. Поскольку функция правдоподобия L не линейна, используютсяалгоритмы для нахождения максимума нелинейной функции.