Аннотация результатов, полученных в 2018 году
На основе наших результатов численного моделирования магниторотационного взрыва сверхновых была сделана оценка для параметров возникающего гравитационного сигнала. На основе операторно-разностного подхода была сформулирована и реализована в виде программы задача о вычислении Ньютоновского гравитационного потенциала по заданному распределению плотности на трехмерной сетке, состоящей из тетраэдров. Получены распределения гравитационного потенциала для различных модельных распределений плотности в шаре. С помощью МГД моделирования исследовано движение замагниченных нейтронных звезд и пульсаров сквозь неоднородную межзвездную среду с учетом ветра от звезды, который несет азимутальное магнитное поле, и исследовано поведение пульсарных туманностей с разными уровнями замагниченности (отношение магнитной плотности к плотности энергии вещества). Показано, что неоднородности межзвездной среды могут изменять форму головных ударных волн и магнитосферных хвостов при разных значениях замагниченности. Результаты моделирования сравнивались с наблюдениями Гитарной туманности и других пульсарных туманностей, в которых наблюдается неоднородности формы головной ударной волны и хвоста магнитосферы. Отмечено, что эти изменения могут быть вызваны взаимодействием пульсарной туманности с неоднородностями межзвездной среды. Тень черной дыры является одной из наиболее перспективных тем в современной астрофизике. Возрастающий интерес к исследованиям тени связан с захватывающей перспективой возможного наблюдения тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Поскольку мы живем в расширяющейся вселенной, это расширение должно влиять на размер тени черной дыры. Тем не менее, проблема точного расчета тени в общем случае расширяющейся Вселенной до сих пор не решена. До нашей работы все результаты были получены только для простейшего нетривиального случая, когда расширение вселенной вызвано только космологической постоянной (шварцшильдовская черная дыра во Вселенной де Ситтера). В нашей работе впервые найдено приближенное решение для углового размера тени в общем случае многокомпонентной вселенной (с веществом, излучением и тёмной энергией). Наш метод основан на вычислении эффективного линейного размера тени с последующей его подстановкой в соотношение между угловым размером и красным смещением. Применяя результаты ко вселенной с космологическими параметрами, известными из современных наблюдений, было получено, что из-за космологического расширения размер тени сверхмассивной черной дыры на космологических расстояниях может приближаться к размеру тени черной дыры в центре нашей Галактики. Поскольку тень в нашей Галактике сейчас исследуется двумя международными командами, мы считаем, что это предсказание можно будет проверить уже в ближайшем будущем. Процессы переноса в веществе оболочки замагниченных нейтронных звёзд играют важную роль в магнитотепловой эволюции этих объектов. Из-за строения и состава нейтронных звезд, важную роль в переносе тепла и заряда играет рассеяние вырожденных электронов, образующих почти идеальный ферми-газ, на невырожденных ионах, которые могут образовывать кулоновскую жидкость или кулоновский кристалл. В этих условиях электроны являются наиболее важными переносчиками тепла и заряда. Для расчета коэффициентов переноса решено уравнение Больцмана для случая, когда газ в плазме можно считать Лоренцовым. Из-за большой разницы в массах вырожденных электронов и ядер можно пренебречь межэлектронными столкновениями, что позволило аналитически решить уравнение Больцмана для первого приближения функции распределения электронов. Впервые получены точные аналитические выражения для тензорных коэффициентов диффузии, термодиффузии и диффузионного термоэффекта в присутствии магнитного поля. Проведено исследование гамма-всплеска GRB 160629A в гамма- и оптическом диапазонах. По данным эксперимента IBIS/ISGRI/INTEGRAL обнаружен и исследован прекурсор этого всплеска. Проведен спектральный анализ активной фазы всплеска. Кросскорреляционный анализ кривых блеска группы импульсов активной фазы всплеска в гамма- и оптическом диапазоне показал, что спектрально-временная задержка зависит от энергетического диапазона степенным образом. Проведен совместный анализ кривых блеска вспышек гамма-всплеска GRB 140304A на стадии активной фазы и раннего послесвечения в гамма-, рентгеновском и оптическом диапазонах. Обнаружена статистически значимая спектрально-временная задержка, зависящая от энергетического диапазона от гамма- до оптического диапазона степенным образом. Сформирована наиболее полная выборка космических гамма-всплесков, зарегистрированных в эксперименте SPI-ACS/INTEGRAL с 2002 по 2018 гг., насчитывающая более 4000 событий. Разработан алгоритм поиска продленного излучения и прекурсоров в кривых блеска всплесков выборки.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Проведены расчеты магниторотационного (МР) взрыва сверхновой. Исследованы свойства Магнито-Дифференциально-Вращательной(МДВ) неустойчивости, возникающей при МР взрыве сверхновой ,показано, что МДВ неустойчивость подавляется в случае сильного начального магнитного поля. Разработан и отлажен метод консервативного пересчета сеточных функций (точное выполнение законов сохранения массы, импульса энергии и условия соленоидальности магнитного поля) при перестройке треугольной сетки в цилиндрической системе координат. Разработана методика консервативной перестройки трехмерной сетки, состоящей из тетраэдров. С помощью численного МГД моделирования исследовано сверхзвуковое движение пульсарных туманностей сквозь неоднородную межзвездную среду. Изучено взаимодействие пульсарных туманностей с веществом межзвездной среды, влияние скорости движения, плотности межзвездной среды и уровня замагниченности пульсарного ветра на форму пульсарных туманностей. Исследовано взаимодействие пульсарных туманностей с крупномасштабными и мелкомасштабными неоднородностями межзвездной среды при разных уровнях замагниченности. Получена картина течения вещества в зависимости от плотности среды, скорости движения звезды и уровня замагниченности пульсарного ветра. Полученная картина течения сравнивается с наблюдениями пульсарных туманностей, в которых имеются неоднородности формы головной ударной волны и хвоста магнитосферы, в частности с наблюдениями Гитарной туманности и наблюдениями пульсаров PSR J1509-5850 и PSR J1747-2958. Кинетические коэффициенты играют важную роль в описании переноса тепла и заряда в замагниченной плазме. Согласно современным представлениям в строении нейтронной звезды можно условно выделить 4 внутренние области, а именно, внешнюю и внутреннюю кору, внешнее и внутреннее ядро. Несмотря на то, что получить информацию о свойствах и строении внешнего и внутреннего ядер нейтронной звезды очень сложно, по наблюдениям за излучением от одиночными, замагниченными нейтронными звездами, можно сделать выводы о составе и строении вещества внешней и, возможно, внутренней коры. Приповерхностный слой внешней коры, толщиной не более нескольких метров, содержит невырожденный электронный газ (Yakovlev D.G., Levenfish K.P., Shibanov Yu. A., Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 42, 737, 1999). При продвижении вглубь звезды электроны становятся сильно вырожденными. Таким образом, коэффициенты переноса невырожденных и вырожденных электронов играют важную роль в понимании процессов переноса температуры и заряда, конфигурации магнитного поля на поверхности и в коре звезды. В нашей работе решено уравнение Больцмана методом последовательных приближений Чепмена-Энскога (Chapman S., Cowling T.G., Mathematical Theory of Nonuniform Gases, Cambridge, 1952) для невырожденных электронов с учётом магнитного поля. Получены компоненты тензоров диффузии, термодиффузии и диффузионного термоэффекта с учётом первых трех полиномов Сонина. Использование полученных коэффициентов возможно не только в астрофизике, но и лабораторных исследованиях плазмы в магнитном поле. Была исследована тень черной дыры в метрике Мак-Витти. Было показано, что угловой размер тени на произвольном расстоянии от черной дыры может быть найден с помощью метода сшивки асимптотических разложений. Найден эффективный размер тени, который используется при нахождении ее углового размера в далеких космологических объектах. Проведены исследования продленного излучения в кривых блеска гамма-всплесков зарегистрированных в эксперименте SPI-ACS космической обсерватории INTEGRAL за 15 лет работы обсерватории. Было показано, что около 30% выборки длинных гамма-всплесков имеют продленное излучение в энергетическом диапазоне свыше 80 кэВ, среднее значение степенного показателя падения кривой блеска составляет -1.2, длительность продленного излучения в некоторых гамма-всплесках может достигать десятков тысяч секунд. Проведены исследования наиболее полной выборки гамма-всплесков с известным космологическим красным смещением и подтверждена корреляция спектрального параметра Ep и полного энерговыделения в гамма-диапазоне Eiso (корреляция Амати) как для длинных, так и для коротких всплесков. Показано, что зависимость описывается степенным законом с единым показателем степени как для коротких (тип I), так и для длинных (тип II) гамма-всплесков, Ep,i ~ Eiso^0.4. Была построена многоцветная кривая блеска GRB 140423A начиная со 122 секунды после начала всплеска и проведено моделирование кривой блеска в оптическом и рентгеновском диапазонах. Исследование кривой блеска показало ахроматическое поведение, согласующееся моделью внешней ударной волны, генерирующей послесвечение. Совместный анализ кривых блеска в оптическом и рентгеновском диапазоне позволил найти момент перехода внешней ударной волны от распространения в звездном ветре к распространению в межзвездной среде (ISM). Оценены значения параметров окружающей среды, в которой распространяется ударная волна и кинетической энергии ударной волны.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Проведено двумерное численное моделирование магниторотационного (МР) механизма взрыва сверхновой при наличии начальных полоидального и тороидального магнитного полей. Продолжена разработка трехмерной операторно-разностной методики расчета астрофизических МГД течений на нерегулярной сетке, состоящей из тетраэдров. С помощью численного МГД моделирования продолжено изучение сверхзвукового движения пульсарных туманностей сквозь неоднородную межзвездную среду. Изучено влияние на форму пульсарных туманностей таких параметров, как скорость движения туманности, плотность межзвездной среды и уровень замагниченности пульсарного ветра. Исследовано взаимодействие пульсарных туманностей с мелкомасштабными неоднородностями межзвездной среды при разных уровнях замагниченности. Получена картина течения вещества в зависимости от плотности среды, скорости движения звезды и уровня замагниченности пульсарного ветра. Показано, каким образом мелкомасштабные неоднородности плотности межзвездной среды приводят к изменениям формы головной ударной волны и хвоста пульсарных туманностей. Полученная картина течения соответствует наблюдениям пульсарных туманностей, в которых имеются неоднородности формы головной ударной волны и хвоста магнитосферы, в частности наблюдениям Гитарной туманности и наблюдениям пульсаров PSR J0742-2822, PSR J1509-5850 и PSR J1747-2958. На поверхности нейтронных звезд магнитные поля могут составлять ∼ 10(12-13) Гс и более. Один из способов получить информацию о магнитном поле на поверхности нейтронной звезды - это анализ теплового излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Периодические изменения спектра таких объектов говорят о неоднородном распределении поверхностной температуры. В ходе трехмерных расчетов были получены распределения температуры внутри коры и на поверхности одиночной, замагниченной нейтронной звезды, проведено сравнение с наблюдательными данными. Использование более точных коэффициентов переноса позволяет лучше оценить влияние магнитного поля на перенос тепла и заряда во внешних слоях нейтронных звезд и белых карликов. Было найдено решение для размера тени черной дыры в расширяющейся Вселенной, верное для любых расстояний. Рассматривалась метрика Мак-Витти, представляющая собой наиболее общее описание черной дыры, погруженной в расширяющуюся Фридмановскую Вселенную. Было получено первое аналитическое решение для размера тени в метрике Мак-Витти. Идея получения решения основана на методе сшивки асимптотических разложений, используемом в решении дифференциальных уравнений. В случае метрики Мак-Витти два асимптотических решения - это формула для тени в пространстве-времени Шварцшильда и формула для углового размера объекта в расширяющейся Фридмановской вселенной. Также предполагается наличие области почти плоского пространства-времени между окрестностями черной дыры и областями значительного расширения. С помощью сшивки решений в этой области было получено составное непрерывное решение, действительное для всего интервала изменения радиальной координаты. Это решение подходит для любого положения наблюдателя: окрестностей черной дыры, далеких космологических областей и всех промежуточных областей. На основе собственной, наиболее полной (в настоящее время) выборки коротких гамма-всплесков, предложен новый, наиболее устойчивый критерий феноменологической классификации гамма-всплесков на два известных класса: короткие (Тип I) и длинные (Тип II). Критерий использует наблюдательные параметры - Ep,i (максимум в энергетическом спектре гамма-всплеска в системе источника), Eiso - эквивалентную изотропную энергию, излученную в гамма-диапазоне, и T_90,i - параметр длительность гамма-всплеска в системе источника). Критерий позволяет классифицировать «спорные гамма-всплески» и оценивать космологическое красное смещение источников гамма-всплесков в том случае, если его невозможно определить из спектроскопических наблюдений (Minaev, P. Y.; Pozanenko, A. S. MNRAS, 492, 1919 (2020)).