Заявка на конкурс научных работ ИКИ 2010-2011 гг.

Номинация: лучшая научная работа Института.

Авторы: Катушкина О.А., Измоденов В.В, Алексашов Д.Б.

Цикл статей под общим названием 'Влияние эффектов гелиосферного ударного слоя на параметры межзвездных атомов водорода и спектральные свойства Лайман-альфа излучения в гелиосфере'.

Аннотация:

В работе [1] предлагается новая кинетическая модель распределения межзвездных атомов водорода внутри гелиосферы. Особенностью данной модели является учет некоторых кинетических эффектов, связанных с изменением функции распределения атомов по скоростям в области гелиосферного ударного слоя за счет перезарядки на протонах межзвездной среды. Построенная модель позволяет эффективно находить распределение атомов водорода по пространству и скоростям. Проводится сравнение с более простыми моделями, использующимися ранее при интерпретации экспериментальных данных. Рассчитываются характеристики рассеянного Лайман-альфа излучения, измеряемого на орбите Земли. Показано, что рассмотренные нами эффекты границы гелиосферы являются существенными и должны учитываться при моделировании и анализе данных.

В работе [2] разработанная модель применяется для расчета спектральных характеристик рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения. Показано, что наиболее чувствительной характеристикой к эффектам гелиосферного ударного слоя является второй момент спектра рассеянного излучения, или ширина линии рассеянного излучения. Детально исследуется вопрос существования 'минимума' ширины линии рассеянного излучения, который ранее был обнаружен в экспериментальных данных на космическом аппарате SOHO/SWAN. Оказалось, что предложенное ранее качественно объяснением природы этого минимума является не совсем верным и требует уточнения. Существенное влияние эффектов границы гелиосферы на ширину линии рассеянного излучения позволяет сделать вывод, что экспериментальные данные по Лайман-альфа излучению можно использовать для удаленной диагностики свойств границы гелиосферы.

В работе [3] исследуется отклонение направления движения межзвездных атомов водорода в гелиосфере по сравнению с направлением движения межзвездных атомов гелия, связанное с процессом перезарядки между атомами водорода и протонами межзвездной среды на границе гелиосферы. Данное отклонение было обнаружено ранее с помощью экспериментов по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению (Lallement et al., 2005, 2010). В работе [3] это явление исследуется на основе трехмерной кинетико-магнитогидродинамической модели взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой. Показано, что полученное экспериментально отклонение атомов водорода может соответствовать различным величине и направлению межзвездного магнитного поля.

В работе [4] исследуется влияние энергичных нейтральных атомов (ЭНА) на поглощение излучения от ближайших звезд в линии Лайман-альфа. Анализируются спектры Лайман-альфа излучения, измеряемые на Hubble Space Telescope, в направлении в хвостовую область гелиосферы. Оказалось, что обнаруженное на КА IBEX сильное увеличение потоков ЭНА (в виде, так называемой полосы или 'ribbon') не наблюдается в экспериментальных данных по поглощению Лайман-альфа излучения.

В работе [5] представлена полная самосогласованная кинетико-МГД модель гелиосферного ударного слоя. Рассматриваются эффекты, связанные с 11-летним циклом солнечной активности, межзвездным магнитным полем, а также многокомпонентным характером плазмы, вызванным рассмотрением захваченных протонов в виде отдельной кинетической компоненты.

Литература:

[1] Катушкина О.А., Измоденов В.В. 'Влияние эффектов гелиосферного ударного слоя на параметры рассеянного солнечного Ly_a излучения, измеряемого на орбите Земли', принято в печать журналом Космические исследования.

[2] Katushkina O.A., Izmodenov V.V., 'Spectral properties of backscattered solar Ly-a radiation in the heliosphere: A search for heliospheric boundary effects', Advances in Space Research, doi:10.1016/j.asr.2011.08.026, published online.

[3] Alouani-Bibi, F.; Opher, M.; Alexashov, D.; Izmodenov, V.; Toth, G., Kinetic vs. multi-fluid approach for interstellar neutrals in the heliosphere: exploration of the interstellar magnetic field effects, The Astrophysical Journal, Volume 734, Issue 1, article id. 45, 2011.

[4] Wood, Brian E.; Izmodenov, Vladislav V., Lyman-α Absorption from Heliotail ENAs, in PICKUP IONS THROUGHOUT THE HELIOSPHERE AND BEYOND: Proceedings of the 9th Annual International Astrophysics Conference. AIP Conference Proceedings, Volume 1302, pp. 18-23 (2010).

[5] В.В.Измоденов, О.А.Катушкина, С.В.Чалов, Д.Б.Алексашов, Ю.Г.Малама, М.С.Рудерман, 'Граница гелиосферы: глобальная структура, межзвездные атомы, энергичные нейтральные атомы'. Статья в сборнике 'Инновационные решения для космической механики, физики, астрофизики, биологии и медицины' / Под ред. В.А.Садовничего, А.И.Григорьева, М.И.Панасюка; Издательство Московского университета, Москва 2010; стр. 193-222.