МФС-11 Оптико-эмиссионный спектрометр для диагностики двигателей и других механизмов

Важным преимуществом новых спектрометров является возможность регистрировать весь спектр анализируемого образца, что позволяет помимо анализа содержания заранее определенных элементов быстро обнаруживать новые включения и примеси.

Спектрометр не требует продувки аргоном.

Современная конструкция в сочетании с применением надежных и проверенных компонентов обеспечивает выполнение норм точности и диапазонов измерения концентраций элементов в соответствии с требованиями ГОСТ и других нормативных документов. Вот почему МФС-11 – прекрасный прибор для мониторинга состояния карьерной техники, подвижного состава железных дорог, самолетов и т.д.

Оптическая система

Оптическая система построена по схеме Пашена-Рунге с диаметром круга Роланда 0.5 м. Для обеспечения пространственной стабильности спектра все оптические элементы установлены на единой платформе, имеющей хорошую теплопроводность.

В качестве приемников излучения используются линейные CCD детекторы. Оригинальная конструкция установки детекторов без мертвых зон позволяет регистрировать весь спектр целиком во всем диапазоне работы прибора. Регистрация всего спектра, а не отдельных линий, как в случае использования фотоумножителей, открывает практически неограниченные возможности по анализу различных материалов на одном приборе.

Штатив

МФС-11 снабжен оригинальным по конструкции штативом, который позволяет анализировать различные машинные масла на продукты износа.

Этот тип диагностики позволяет определять механические составляющие моторных, трансмиссионных масел и т.д. Для ввода в штатив жидких образцов масел используется вращающийся кварцевый диск.

Скорость вращения диска варьируется в зависимости от вязкости анализируемых масел.

Не требует продувки аргоном.

Источник возбуждения спектра.

Компактный, высокостабильный источник низковольтной искры с цифровым управлением. Амплитуда и форма тока в разряде, а также длительность и частота следования разрядных импульсов могут регулироваться в большом диапазоне. Благодаря этому источник обеспечивает элементный анализ самых разнообразных масел, металлов, сплавов и других материалов.

Управление всеми параметрами генератора от компьютера обеспечивает:

• выбор оптимальных параметров разрядного контура и частоты импульсов;
• переключение режимов разряда в ходе одной экспозиции, возможно использование до 5 различных режимов, включая обжиг, в течение одного анализа;
• дополнительное обострение переднего фронта разрядного импульса;
• автоматическое задание параметров генератора при выборе аналитической программы.

Все это повышает точность анализа и расширяет аналитические возможности спектрометра.

Система регистрации

Система регистрации обеспечивает управление узлами спектрометра, его тестирование, измерение и обработку аналитических сигналов. Использование самой современной элементной базы позволило уменьшить габариты и снизить энергопотребление. Благодаря высокоскоростному USB интерфейсу весь зарегистрированный спектр (около 40000 значений) передается в компьютер практически мгновенно.

Программа WinCCD

WinCCD представляет собой мощную программу для управления и обработки данных в современных эмиссионных спектрометрах с регистрацией на многоэлементных приемниках, которые обеспечивают регистрацию не отдельных спектральных линий, а всего спектра анализируемого образца. WinCCD включает в себя как средства работы со спектрами в целом, так и все средства получения и обработки аналитических результатов, развитые ранее в программе WinQuant.

Широкие функциональные возможности в сочетании с универсальностью и простотой делают программу WinCCD прекрасным инструментом аналитика, позволяющим проводить как качественный, так и точный количественный анализ образцов. Программа содержит разнообразные средства для разработки аналитических методик с использованием различных приемов обработки спектроаналитических данных.

Программа WinCCD может функционировать автономно. Это позволяет знакомиться с содержанием программы, не включая прибора (и даже при его отсутствии) или обрабатывать ранее полученные результаты.

Программа содержит обширные базы спектральных линий различных элементов, а также спектры различных металлов и сплавов.

Программа WinCCD позволяет:

• Регистрировать спектр анализируемого образца во всем диапазоне работы спектрометра.
• Проводить качественный анализ неизвестных образцов.
• Детально рассматривать контур отдельной аналитической линии.
• Выбирать для количественного анализа любые аналитические линии либо аналитические пары с учетом рекомендаций ГОСТ и собственного опыта.
• Производить учет влияния соседних линий и фона в окрестности выбранной аналитической линии.
• Строить градуировочные графики в линейном или логарифмическом масштабе, с учетом взаимных влияний элементов, учетом разбавления основы и т.д.

К отличительным особенностям программы WinCCD относится:

• Простота и удобство работы оператора, позволяющие работать с программой неопытным пользователям.
• Анализа одного элемента по нескольким аналитическим линиям, в зависимости от концентрации этого элемента, с автоматическим переходом с одной линии на другую.
• Корректировка градуировочных графиков различным способом, наиболее удобным для решения конкретной аналитической задачи.
• Подбор линии сравнения без повторного экспонирования образца.
• Автоматический контроль положения спектра и (при необходимости) автоматическая корректировка шкалы длин волн.

Надежный, стабильный, универсальный спектрометр для решения широкого круга задач диагностики двигателей, механизмов, элементного анализа материалов.

Технические характеристики

• Оптическая система: по схеме Пашена Рунге с кругом Роуланда 0.5м, спектральный диапазон 190-425 нм, приемники излучения — 11 линейных CCD детекторов по 4096 пикселей.
• Штатив: специализированный штатив с кварцевым диском и регулируемой скоростью вращения для обеспечения стабильной подачи в аналитический промежуток масла различной вязкости. Имеется специальный держатель для анализа твердых образцов.
• Источник возбуждения: низковольтная искра с цифровым управлением, ток разряда — 5…40 А, длительность разряда — 100…600 мкс, частота — 50…250 Гц.
• Диапазон измеряемых концентраций примесей в маслах: 0,5 — 1000 г/тн
• Диапазон измеряемых концентраций элементов в материалах: 0,001% — десятки %
• Диапазон вязкости анализируемого масла (по SAE): 0 — 90
• Относительная погрешность (в зависимости от концентрации): 10% — 30%
• Время анализа: 10 — 40 с
• Условия эксплуатации: Температура 15 — 25^oС, максимальная скорость изменения ±1^oС/час, относительная влажность < 80%
• Требования к электропитанию: напряжение 220±22 В 50 Гц, однофазное с заземлением.
• Мощность: 2,5 кВА
• Габаритные размеры: 834x995x520 мм
• Вес: 90 кг

Оптический эмиссионный спектрометр «МСАII v5»

Оптический эмиссионный спектрометр, выпускаемый ООО «Спектральная лаборатория», разработан специально для корректного анализа химического состава различных металлов и сплавов во время технологического процесса выплавки либо после выпуска готовой продукции на металлургических предприятиях. Этот прибор незаменим, когда необходим экспресс-результат при входном контроле и оценке марочного состава деталей, промышленных литейных изделий, продуктов машиностроения и товаров из других отраслей. Цифровая регистрация спектра позволяет определять неограниченное количество элементов, таких как Ni, Fe, Al, Ti, Mg, Cu, Pb, Co, Zn, Sn и т. д.

Внесен в госреестр типов средств измерений, рег.номер 74553-19, методика поверки МП-242-2236-2018

5 причин, по которым покупка нашего спектрометра – разумный выбор:

• возможность получения точного и надёжного результата в любых условиях: с перебойным электропитанием, нестабильной температурой, давлением, вибрацией.
• адекватные затраты: стоимость прибора в 1,5-2 раза ниже импортных аналогов, расход на содержание невелик за счёт доступности всех компонентов и уникальной конструкции, скидки на приобретение дополнительного оборудования.
• современное программное обеспечение, позволяющее, в случае изменений, вносить новые элементы и материалы.
• идеальная репутация компании в качестве крупнейшего разработчика в России с широчайшей клиентской базой.
• продуманный механизм сотрудничества: мы не только продаём, но также гарантируем сервисное обслуживание в течение 12 лет, оказываем активную помощь при внедрении прибора в работу, обучение и консультации персонала на всех этапах проведения анализа.

Спектрометр «МСАII v5»: описание состава и особенности блоков

— Оптическая система с осветителем
Вследствие увеличенного радиуса круга Роуланда (R=500 мм) и дифракционной решётки (2400 штр/мм) прибор имеет наилучшее спектральное разрешение среди аналогов. Нашим разработчикам удалось снизить пределы обнаружения, получить максимально чистый спектр без наложения линий, компенсировать астигматизм путём оптимизации оптических схем для использования линейных приёмников излучения.
— Температурная стабильность
Прибор не чувствителен к температурным колебаниям, благодаря устойчивой платформе из специального чугуна с малым коэффициентом линейного расширения и применению метода автоматического профилирования спектра. Отметим краткое время подготовки к анализу, меньший расход рекаблировочных образцов, способность встроенных ССD- детекторов регистрировать неограниченное количество каналов, упрощённый переход от одного материала к другому.
— Аргоновая система, разрядная камера и штатив
Тщательно продуманное строение и наличие контроллера обеспечивает во время анализа минимальный расход аргона – до 4-4,5л/мин. Таким образом, эксплуатация спектрометра становится очень выгодной. Специфическая конструкция разрядной камеры предохраняет её от быстрого загрязнения. Возможное перекашивание образца исключено из-за надёжной фиксации положения прижимающей планки штатива.
— Источник возбуждения спектров
Высокая стабильность основных параметров гарантирована, благодаря искровому генератору, отсутствию вспомогательных разрядников. Разработана удобная система поджига разряда с низким уровнем ЭМИ и встроенный корректор мощности.
— Системы регистрации, управления и обработки результатов
Имеется оптимизированный контроллер с уникальным алгоритмом сканирования ПЗС линеек. Спектрометр совместим с компьютерами, поддерживающими операционные системы WINDOWS 7 и выше.

Основные характеристики спектрометра МСАII v5

порядок выпуска денег в оборот и их изъятие из оборота

В сфере денежного регулирования приоритетное место отводится экономическим методам. Они включают в себя определенный комплекс инструментов. Одним из них выступает эмиссионный механизм. Это средство регулирования используется по строго централизованным правилам. Рассмотрим его особенности более подробно.

Общие сведения

Согласно ст. 35 ФЗ №86, регламентирующему функции ЦБ, в качестве ключевых экономических методов регулирования финансовой сферы выступают:

1. Ставки по операциям.
2. Нормы обязательных резервов.
3. Операции на открытых рынках.
4. Размещение эмиссионных ценных бумаг.
5. Рефинансирование кредитных компаний.
6. Валютные интервенции.
7. Количественные прямые ограничения.
8. Установление направлений увеличения денежной массы.

Финансовое регулирование выступает в качестве ключевого инструмента управления экономикой. Нарушение его механизма негативно отражается на состоянии хозяйственной системы. Это обуславливается, в частности, тем, что, излишний выпуск денег, например, приводит к инфляции, уменьшению покупательской способности средств, обесцениванию капитала. Недостаток финансов, наоборот, способствует ограничению возможностей экономического роста, приводит к кризису неплатежей.

Организация денежного оборота

Она может осуществляться с использованием банкнот. В этом случае имеет место наличный оборот средств. Регулирование процесса осуществляется Центробанком. Именно эта структура имеет право использовать в своей деятельности эмиссионный механизм. Это закрепляется на законодательном уровне. При этом нормами установлено, что данная монополия установлена исключительно в отношении банкнот и в определенных случаях – монет. На наличный оборот приходится достаточно небольшая доля даже в расчетах, осуществляемых населением. Она составляет меньше 5-10 %. Планирование оборота нецелесообразно. Это обусловлено тем, что денежные средства реализуются банковскими структурами через отделения Центробанка в зависимости от спроса. Они не могут использоваться при покрытии бюджетного дефицита. В этой связи банкнотный эмиссионный механизм – это достаточно гибкий инструмент. Он не привязан к макроэкономическим показателям и не находится под жестким контролем со стороны регулятора.

Специфика реализации

Эмиссия банкнот отличается от формирования государственных долговых обязательств тем, что первые, выступая как векселя до востребования, используются в качестве законного платежного средства. Они не предполагают начисления процентов. Современные деньги обладают кредитным характером. В этой связи банковские счета по своей сути практически не отличаются от банкнот. Они выступают как основной компонент массы денег в обращении. Центробанки развитых государств часто осуществляют не только производство и изъятие денег из оборота. Они могут также разрабатывать дизайн, средства защиты банкнот от подделки. Старые купюры должны периодически устраняться. Это в первую очередь связано с совершенствованием техники и технологий. С развитием компьютерных программ злоумышленникам становится легче подделывать банкноты. Центробанк, выступая как государственный регулятор, должен своевременно реагировать на такие явления и предотвращать их. В функции ЦБ может входить решение и других технических вопросов.

Обеспечение

На банкнотах не указывается, что они находятся под защитой разных активов. Например, они могут быть обеспечены драгоценными металлами, золотом и так далее. Это отражается в публикуемых балансах. В качестве обеспечения выступает актив Центробанка. Ключевыми его статьями, как правило, являются золотовалютные резервы, кредиты банковским структурам под залог акций или портфель государственных облигаций. В разных странах по-разному решается вопрос, касающийся обеспечения банкнот. Однако в любом случае оно имеет юридическую основу. Достаточно часто в законодательствах определяется характер обеспечения и, соответственно, косвенные нормативы банкнотного производства.

Дополнительно

В финансовой сфере используются различные инструменты расчета. В качестве одного из них выступает свободноконвертируемая валюта. Она представляет собой инструменты, использование которых допускается не только в странах, их создавших, но и за их пределами. Валюта такого типа принимается во всех государствах, в которых осуществляется конвертация в национальные финансы. Она может использоваться при самых разных расчетах без каких-либо ограничений, кроме тех, которые устанавливаются правительством для защиты собственных средств страны. Курс такой валюты устанавливается исключительно в рамках открытых торгов. Государство не вправе искусственно ограничивать стоимость национальных средств. В качестве одного из допустимых вариантов вмешательства может выступать валютная интервенция ЦБ. Однако в этом случае могут использоваться только рыночные методы, предполагающие повышение предложения средств на бирже, снижающее их стоимость.

Безналичный оборот

Он составляет достаточно специфическую проблему. Центробанк не обладает ни фактической, ни формальной монополией на б/н эмиссионный механизм. Это проявляется в следующем. Финансовые структуры депонируют в Центробанке преимущественно обязательные резервы. Это требование государственной власти, осуществляющей регулирование. Меньшую долю депозитов составляют средства, используемые для клиринговых расчетов. Величина их, как правило, не больше 30-50% баланса Центробанка, а иногда и меньше.

Безналичная эмиссия используется не только государственным регулятором. Другие банки также могут формировать массу финансовых средств такими же методами, что и Центробанк. Однако разница состоит в том, что для коммерческих структур такой эмиссионный механизм – это инструмент развития собственных операций. Центробанк же использует его при недостатке средств регулирования ликвидности банковской структуры. По анализу балансов регулятора становится ясно, что доля его б/н эмиссии незначительна в сравнении с другими финансовыми организациями.

Практическое осуществление

Рассмотрим размещение ценных бумаг. Согласно ГК, в качестве них признаются документы, удостоверяющие имущественные права, передача либо реализация которых допускается только при их предъявлении. Ценные бумаги должны быть обладать установленной формой и обязательными реквизитами. Реализация документов осуществляется на первичных торговых площадках. В качестве ключевых участников рынка выступают инвесторы и эмитенты. Последние определяют предложение, поскольку нуждаются в получении финансовых ресурсов. Инвесторы, в свою очередь, ищут благоприятные условия для реализации собственного капитала. Соответственно, они формируют спрос.

Первичный рынок

На нем производится мобилизация свободных средств и вложение их в экономику. Однако он не только способствует расширению накопления в масштабах национальной хозяйственной системы. В рамках первичного рынка осуществляется распределение средств по экономическим сферам и отраслям. В качестве критерия размещения выступает прибыль, которую приносят ценные бумаги. Это, в свою очередь, означает, что средства направляются в сферы, отрасли экономики и на предприятия, которыми обеспечивается максимизация дохода. Первичный рынок, таким образом, выступает в качестве фактического регулятора национальной хозяйственной системы. Эмитентами могут быть муниципалитеты, правительство, компании. Роль каждой из группы определяется по состоянию экономики и общему уровню ее развития. Хронический дефицит госбюджета обуславливает приоритетное положение государства на рынке.

Акции

Эмиссия этих ценных бумаг осуществляется предприятиями в процессе их создания, при увеличении величины их уставного капитала либо для привлечения дополнительных ресурсов. Первичной процедурой выступает реализация акций инвесторам – первым владельцам. Такая эмиссия производится в момент учреждения компании либо при увеличении ее уставного капитала. Финансирование заемных средств осуществляется посредством создания облигаций.

Основные способы

Первичная эмиссия производится в следующих формах:

1. Открыто (публично). В этом случае размещение осуществляется среди неограниченного количества инвесторов. Компания публично объявляет о предстоящем мероприятии путем проведения рекламной кампании и регистрации проспекта.
2. Закрыто. Такая эмиссия называется частной. В этом случае компания не объявляет о своих намерениях публично. Размещение при этом осуществляется среди ограниченного количества инвесторов (до 500) либо на сумму, не превышающую 50 тыс. МРОТ.

Создание депозитов

На практике часто используется кредитная эмиссия. Она представляет собой увеличение массы финансовых средств банком за счет формирования новых депозитов для клиентов, получивших от него ссуду. Создание такого эмиссионного механизма было обусловлено пониманием кредитными организациями того факта, что излишние резервы нет надобности держать в сейфах. Их вполне можно превратить в реальные финансы. Для этого нужно договориться с заемщиками о том, что они могут брать средства как те лица, которые в свое время внесли их на счета. За счет этого граждане, имеющие ссуды, могут приобретать блага, как за наличные. Для этого заемщику необходимо дать банку указание оплачивать их за счет кредита. Поскольку депозиты пригодны для расчетов за покупки, то они, по сути, ничем не отличаются от наличности.

Классификация депозитов

В современных банках предусматриваются вклады:

1. Открытые владельцами накоплений.
2. Созданные финансовой организацией при предоставлении заемных средств.

В качестве основы последних выступают излишние резервы. После нескольких банковских кризисов возникла серьезная финансовая проблема. Ее решением стало формирование общенациональной резервной системы. Ее принципы положены в основу структуры банковской сферы множества стран, в том числе и России. Такая система базируется на централизации определенной доли средств коммерческих финансовых структур в специальных фондах. Право распоряжения ими принадлежит Центробанку. Он устанавливает нормативы по обязательным отчислениям в резерв. Они определяются в % к общей сумме средств, находящейся в банковской организации на счетах различного типа.

Заключение

В качестве одной из принципиальных особенностей системы обращения денег капиталистических стран выступает почти полное отсутствие деления оборота на банкнотный и б/н. Средства обеих категорий обладают равной покупательской способностью. Переход от банкнотной формы в безналичную обуславливается реальными потребностями хозяйствующих субъектов. В результате осуществляется регулирование всей массы средств, а не только ее отдельных компонентов. За счет единства обращения, взаимодействия денежного, производственного и товарного рынков процентные ставки становятся регулятором предпринимательской активности. Соответственно, у государства появляется эффективный финансовый инструмент. Регулирующая монополия принадлежит Центробанку. Это обуславливается рядом факторов. Главными обстоятельствами наличия монополии у Центробанка выступает необходимость предупреждения злоупотреблений и содействия реализации единой финансово-кредитной политики.

Возможности позитронно-эмиссионной томографии для изучения механизмов развития рассеянного склероза (литературные и собственные данные)

Использование современных методов нейровизуализации, в том числе функциональной магнитно-резонансной (фМРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), для изучения патогенеза рассеянного склероза (РС) способствовало трансформации представлений о природе заболевания: показано развитие атрофии, диффузных процессов, проявляющихся независимо от очагового демиелинизирующего процесса [1], описаны функционально значимые изменения серого вещества, биохимические изменения.

Принцип ПЭТ основан на дифференциальной способности патологических и здоровых тканей поглощать энергию, что дает возможность визуализировать ход биологических процессов in vivo. Визуализация реализуется путем интеграции двух методик: анализа кинетики метки и компьютерной томографии. Анализ кинетики метки включает применение меченных радиоактивными изотопами биологически активных веществ и математических моделей, описывающих кинетику метки при ее вовлечении в биологический процесс. Измерение концентрации метки в ткани, необходимое для математической модели, производится ПЭТ-сканером. Результатом является трехмерное изображение анатомического распределения исследуемого биологического процесса. Меченные радиоизотопами метки и метод анализа кинетики метки используются для количественной оценки таких процессов, как кровоток, мембранный транспорт, метаболизм, синтез, лиганд-рецепторные взаимодействия, для картирования аксональных зон проецирования антероградной и ретроградной диффузии, регистрации моментов клеточного деления, маркерного анализа с использованием метода рекомбинантной ДНК, радиоиммунного анализа, исследования взаимодействия препаратов с химическими системами организма. Методика использования меток продолжает оставаться одной из самых чувствительных и широко используемых для анализа состояния биологических систем. ПЭТ с применением различных трейсеров связывает воедино точные и клинические науки благодаря общности методов и решаемых задач. Например, применение в качестве трейсера кобальта (Со-55) позволяет оценивать состояние гематоэнцефалического барьера, а уровень мозгового кровотока исследуется при применении меченой воды. Одним из основных источников энергии для жизнедеятельности клеток мозга является глюкоза, поэтому измерение регионарной церебральной скорости метаболизма глюкозы (рСМГ) имеет важное значение для определения функциональной активности мозговой ткани [2]. Благодаря малому периоду полураспада, метод ПЭТ обладает высокой чувствительностью и позволяет детектировать исключительно малое количество радиотрейсера [3].

С помощью ПЭТ возможно оценить изменение функциональной активности корковых и подкорковых структур у больных РС на ранних этапах развития заболевания. Изучены компенсаторные перестройки функциональной активности в некоторых областях коры. Компенсаторное расширение коркового представительства обеспечения функции описано как при использовании ПЭТ, так и фМРТ [4].

Полученные данные могут быть применены для создания новых методик двигательной и психологической реабилитации.

Главной задачей исследования механизмов развития диффузных изменений и атрофии с помощью ПЭТ является создание новых трейсеров, способных на молекулярном (цитокины) и клеточном (глиальные и нейрональные клетки) уровнях дать топическое — привязанное к конкретным структурам и тканям — представление об иммунопатологическом процессе.

В 2013—2015 гг. на конгрессах Европейского комитета по исследованиям и лечению РС было представлено несколько докладов, посвященных применению ПЭТ. Весьма актуальным был доклад L. Airas и соавт. [5], подготовленный в Оксфорде (Великобритания), «Уменьшение активации микроглии после лечения FTY720 (по данным ПЭТ)». Моделируя очаговое поражение мозга крыс, изучили c помощью ПЭТ степень активации микроглии, связанной с демиелинизацией.

Известно, что нормально выглядящее белое и серое вещества являются важными звеньями повреждения нейронов и активации микроглии при прогрессировании Р.С. Применение ПЭТ позволяет прижизненно визуализировать активированные клетки микроглии при демиелинизирующих поражениях, а также в областях мозга, выглядящих нормальными при проведении обычной МРТ. L. Airas и соавт. использовали модель экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита для оценки степени активации микроглии при хроническом воспалении и в ответ на противовоспалительное лечение. Для моделирования экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита выполнялась интрастриатально инъекция убитых нагреванием BCG (бацилла Кальметта—Герена), что вызывало реакцию гиперчувствительности замедленного типа в одном полушарии. Животным вводили финголимод (0,3 мг/кг/р/день, 0,5 мл) и воду (0,5 мл) перорально через желудочный зонд. В первом эксперименте (n=3 в группе) животные подвергались лечению в течение 14—60 дней после повреждения. В дальнейшем исследовании (n=7 в группе) период лечения составлял от 21 до 127 дней после индукции поражения. Животные были обследованы в естественных условиях до и после лечения. В дополнение к этому была выполнена ауторадиография после умерщвления животных. Иммуноокрашивание проводили для того, чтобы оценить масштабы нейровоспаления, присутствующего в ЦНС. Важно отметить, что лечение финголимодом приводит к уменьшенной активации микроглии, которая может быть продемонстрирована с использованием ПЭТ.

B. Bodini и соавт. совместно с M. Veronese и соавт. [6] проводили ПЭТ с [11C]-PIB (тиофламина дериват 2-(4’-метиламинофенил)-6-гидроксибензотиазол [11C]). Целью исследования было дать количественную оценку содержания миелина белого вещества у больных активным РС с помощью ПЭТ и МРТ 3,0 Тл. Были обследованы 12 больных РС и 9 здоровых из контрольной группы, идентичных по возрасту и полу. Результаты исследования подтверждают, что [11C]-PIB имеет высокий потенциал для количественного определения и мониторинга потери восстановления миелина при РС.

Воспалительные миелиты представляют 54,4% острой и подострой некомпрессивной миелопатии. J. Orgeval и соавт. [7] проводили сравнение ПЭТ и МРТ при острых и подострых миелитах. Многоцентровое проспективное исследование было проведено в период с октября 2012 г. по май 2013 г. Критерии включения: клинический диагноз миелит, согласно ранее опубликованным критериям с появлением симптомов менее чем 3 мес. Критериями исключения были беременность, недавнее лечение кортикостероидами (ложный отрицательный ФДГ—ПЭТ), текущая инфекция и предыдущие радиотерапии/химиотерапии. Все пациенты прошли ПЭТ с ФДГ и МРТ спинного мозга с гадолинием. В исследование были включены 13 пациентов, 6 женщин и 7 мужчин, в возрасте 21—61 года (средний — 36,8 года). Дебют заболевания с чувствительных нарушений был у 61,5%, двигательных — 76,9%, дисфункция сфинктера встречалась у 15,4% больных. Причиной миелита был РС у 38,5% пациентов, нейросаркоидоз у 1 (7,7%) и не установлен в 7 (53,8%) случаях. Ни у одного пациента не было выявлено нормы при проведении МРТ спинного мозга (1,5—3 Тл) (n=13/13). Те или иные нарушения встречались у 84,6% пациентов на шейном уровне, у 69,2% — на грудном или поясничном. Гадолиний накапливался у 76,9% пациентов. Изменения ПЭТ были выявлены в 100% (n=13/13). Результаты исследования показывают, что ПЭТ обладает большей по сравнению с МРТ чувствительностью для определения миелитов.

Исследования с флумазенилом были представлены в нескольких работах. Флумазенил (FMZ) — конкурентный антагонист бензодиазепинов, может быть использован в ПЭТ для прижизненной оценки повреждения нейронов. В клинике флумазенил используется для устранения центральных эффектов бензодиазепинов, в том числе при выведении из наркоза, дифференциальной диагностике при потере сознания неизвестной этиологии.

В исследовании T. Soulier и соавт. [8] проверили гипотезу, что ПЭТ с [11C]-FMZ может выявить увеличение повреждения нейронов среди корковых очагов, видимых на DIR-последовательности МРТ, по сравнению с нормально выглядящим серым веществом. Были обследованы 7 пациентов с ремиттирующим РС с короткой длительностью заболевания (в среднем 23 мес). Они прошли обследование ПЭТ с [11С]-FMZ, а также 3,0 Тл МРТ, которая включала 3D-, T1- и DIR-последовательности. Это исследование показало, что значительный уровень повреждения нейронов, отраженный снижением [11C]-FMZ, происходит в DIR-видимых корковых зонах на ранних стадиях болезни.

Для определения локализации повреждения нейронов в корковом сером веществе, L. Freeman и соавт. [9] обследовали больных РС при помощи ПЭТ с использованием [11С]-FMZ. Данные, полученные при обследовании 8 здоровых, были сопоставлены с данными 18 пациентов с РС (9 пациентов с прогрессирующим и 9 с рецидивирующим типом течения). Всем исследуемым проводили ПЭТ с помощью [11C]-FMZ и МРТ головного мозга на томографе мощностью 1,5 Tл. Существенные изменения были обнаружены уже на ранней стадии болезни. Исследования толщины коры головного мозга показали утончение в правой средней височной области и отсутствие атрофии в верхней височной коре. Таким образом, повреждение нейронов коры головного мозга является широкораспространенным явлением при РС, начинается на ранних стадиях заболевания, до обнаружения атрофии. Использование ПЭТ с [11С]-FMZ оказывается перспективным и чувствительным количественным показателем для оценки и локализации нейронального субстрата патологии серого вещества при РС.

Нейропатологические исследования при РС доказывают диффузное поражение коры, глубокого серого вещества и нормально выглядящего белого вещества, которое может быть ассоциировано с нейродегенерацией и прогрессированием заболевания. Для визуализации этих изменений E. Herranz и соавт. [10] использовали радиотрейсер 11C-PBR28. В сравнении с контролем было выявлено повышение уровня радиофармпрепарата в таламусах (p=0,003), гиппокампе (p=0,04), нормально выглядящем белом веществе (p=0,04), кортикальных очагах (~51%, p=0,01) и глубоком сером веществе (таламусы: ~56%, p=0,005; гиппокамп: ~35%, p=0,001; скорлупа: ~29%, p=0,004; хвостатое ядро: ~22%, p=0,01). Высокое накопление трейсера было также выявлено в нормально выглядящем белом веществе, в то время как повышение накопления трейсера в очагах в белом веществе было умеренным. У больных РС было выявлено снижение толщины коры головного мозга и объема таламусов в сравнении с контролем [10]. Таким образом, 11C-PBR28 ПЭТ in vivo показывает, что диффузная активация при РС наиболее тесно связана с нейродегенерацией.

Активация микроглии считается ключевым шагом в ответ на повреждение в ЦНС. При Р.С. активированная микроглия обнаруживается не только в очагах демиелинизации, но также и в нормально выглядящем белом веществе, особенно при прогрессировании заболевания. E. Rissanen и соавт. [11] для измерения активации микроглии in vivo использовали ПЭТ и радиолиганды — [11C]PK11195. Были обследованы 10 пациентов с вторично-прогрессирующим РС, 10 — с РРРС и 8 из группы контроля. Для оценки структурных повреждений нормально выглядящего белого вещества и трактов была проведена диффузионно-тензорная МРТ. Уровень [11C]PK11195 был значительно повышен в периочаговом белом веществе при прогрессирующем типе течения РС, в сравнении с ремиттирующим типом течения Р.С. Повышение уровня трейсера в периочаговом белом веществе и нормально выглядящем белом веществе коррелировало с клинической симптоматикой (повышение балла по шкале EDSS). Таким образом, по мнению авторов, ПЭТ-радиотрейсер может быть использован как биомаркер диффузно нейровоспалительных изменений, связанных с прогрессированием РС [11].

В Институте мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН был проведен сравнительный анализ результатов изменений когнитивных нарушений (КН), скорости метаболизма глюкозы (СМГ) у пациентов, разделенных по типу течения РС с одинаковой степенью инвалидизации.

ПЭТ-обследование головного мозга проводили в лаборатории нейровизуализации на томографе PC2048−15B («Scanditronix», Швеция), позволяющем одновременно получать 15 аксиальных изображений объекта с пространственным разрешением 6,5 мм во всех трех плоскостях, с применением в качестве трейсера 18F-фтордезоксиглюкозы (ФДГ), синтезированной в лаборатории радиохимии Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН.

Оценку полученных изображений осуществляли по срезам толщиной 5 мм (шаг томографа 5 мм) в трех проекциях (аксиальная, фронтальная и сагиттальная) визуальным и полуколичественным методами. Все ПЭТ-исследования осуществляли в состоянии спокойного бодрствования при минимальном уровне шума и приглушенном свете. Сканирование, длительность которого составляла 20 мин, начиналось через 30—40 мин после внутривенного введения радиофармпрепарата (18F-фтордезоксиглюкоза).

Относительной оценкой СМГ служили региональные значения накопленной активности ФДГ, нормализованные на среднее значение активности, накопленной во всем мозге [12]. Измерения абсолютных значений СМГ, выраженных в ммоль на 100 г ткани в 1 мин, не проводились, поскольку требуют дополнительного измерения активности ФДГ в плазме артериализованной венозной крови и значительно осложняют исследование [13]. Относительные значения СМГ рассчитывались в 64 стандартных областях, следующих анатомо-функциональному строению мозга согласно стереотаксическому атласу [14].

Одним из наиболее часто встречающихся симптомов поражения ЦНС у больных РС являются К.Н. При этом сами пациенты либо никаких жалоб не предъявляют, либо отмечают в ряде случаев «умственную утомляемость». В последние годы изучение патогенеза РС, особенно механизмов развития КН с помощью современных методов нейровизуализации, в том числе фМРТ и ПЭТ, способствовало изменению представлений о заболевании: получены данные о связи КН как с очаговыми, так и с диффузными атрофическими повреждениями головного мозга [15]. Однако до сих пор не выявлено, какие повреждения головного мозга являются первичными в развитии когнитивного дефицита при РС, что диктует необходимость исследований ультраструктурных повреждений и изменений функциональной активности различных зон белого и серого вещества мозга.

Для оценки выраженности КН в структуре неврологических симптомов и выявления связи с изменениями СМГ в сером веществе головного мозга были обследованы 73 пациента с РРС и ВПРС.

В ряде случаев отмечалось быстрое прогрессирование КН при относительно невысоком балле по шкале EDSS. При сравнительном анализе выраженности КН (по результатам различных тестов) в группах пациентов с разными и степенью инвалидизации, и типами течения выявлено, что даже на ранней стадии инвалидизации более чем у половины пациентов наблюдаются КН, что говорит о независимости процессов возникновения неврологических и КН у больных РС.

При одинаковом умеренном уровне инвалидизации (от 3 до 6 баллов по шкале EDSS) в группе больных с прогрессирующими типами течения РС уровень СМГ значимо (p<0,05) ниже, чем у больных с РРС, в верхних отделах теменной доли, парагиппокампальной извилине и выше в области латеральной части пре- и постцентральной извилины слева. Выявленное нами относительное повышение СМГ в области латеральной части пре- и постцентральной извилины слева, развивающееся по мере прогрессирования заболевания, вероятнее всего носит компенсаторный характер.

При сравнительном анализе изменений КН в группах больных с умеренной инвалидизацией выявлены более значимые нарушения у больных с прогрессирующими типами течения заболевания. На поздних этапах заболевания характерно отсутствие значимых корреляций между СМГ, КН и неврологическими нарушениями, а также значимой разницы между уровнями СМГ для пациентов с РРС и ПРС. При достижении EDSS>6 баллов наблюдаются срыв компенсаторных механизмов и нивелирование отличий, связанных с типом течения РС.

Таким образом, ПЭТ может быть использована для дифференциальной диагностики сложных форм заболевания, на ранних стадиях РС, для оценки эффективности лечения, в том числе при К.Н. Клинически значимо использование ПЭТ и фМРТ для дифференциальной диагностики РС с псевдотуморозным типом течения.

В отличие от фМРТ ПЭТ позволяет проводить обследование у больных в состоянии оперативного покоя, что дает возможность включать в исследование глубоко инвалидизированных больных, больных с кардиостимулятором, кровоостанавливающими клипсами сосудов ГМ.

ПЭТ обеспечивает возможность исследований ультраструктурных повреждений и изменений функциональной активности различных зон серого вещества мозга, активно используется в эксперименте и клинике для нейровизуализации патогенетических процессов в ЦНС при РС и его моделях.

Особое преимущество ПЭТ заключается в ее способности оценивать состояние нейрохимических систем (нейро- и иммунотрансмиттеры), что может использоваться для дальнейшего изучения механизмов развития РС.

цены на Стационарные спектрометры в НКПРОМ

МФС-11 – компактный надежный современный прибор для анализа моторных и трансмиссионных масел на продукты износа деталей двигателей и других механизмов в процессе их эксплуатации. Спектрометр используется для диагностики двигателей, трансмиссий, других механизмов самолетов, локомотивов, грузовиков, тракторов и т.д. Это прибор нового поколения, сочетающий достоинства хорошо зарекомендовавшего себя спектрометра МФС-7 с самыми современными техническими решениями.

Важным преимуществом новых спектрометров является возможность регистрировать весь спектр анализируемого образца, что позволяет помимо анализа содержания заранее определенных элементов быстро обнаруживать новые включения и примеси.

Спектрометр не требует продувки аргоном.

Современная конструкция в сочетании с применением надежных и проверенных компонентов обеспечивает выполнение норм точности и диапазонов измерения концентраций элементов в соответствии с требованиями ГОСТ и других нормативных документов. Вот почему МФС-11 – прекрасный прибор для мониторинга состояния карьерной техники, подвижного состава железных дорог, самолетов и т.д.

Оптическая система

Оптическая система построена по схеме Пашена-Рунге с диаметром круга Роланда 0.5 м. Для обеспечения пространственной стабильности спектра все оптические элементы установлены на единой платформе, имеющей хорошую теплопроводность.

В качестве приемников излучения используются линейные CCD детекторы. Оригинальная конструкция установки детекторов без мертвых зон позволяет регистрировать весь спектр целиком во всем диапазоне работы прибора. Регистрация всего спектра, а не отдельных линий, как в случае использования фотоумножителей, открывает практически неограниченные возможности по анализу различных материалов на одном приборе.

Штатив

МФС-11 снабжен оригинальным по конструкции штативом, который позволяет анализировать различные машинные масла на продукты износа.

Этот тип диагностики позволяет определять механические составляющие моторных, трансмиссионных масел и т.д. Для ввода в штатив жидких образцов масел используется вращающийся кварцевый диск.

Скорость вращения диска варьируется в зависимости от вязкости анализируемых масел.

Не требует продувки аргоном.

Источник возбуждения спектра.

Компактный, высокостабильный источник низковольтной искры с цифровым управлением. Амплитуда и форма тока в разряде, а также длительность и частота следования разрядных импульсов могут регулироваться в большом диапазоне. Благодаря этому источник обеспечивает элементный анализ самых разнообразных масел, металлов, сплавов и других материалов.

Управление всеми параметрами генератора от компьютера обеспечивает:

• выбор оптимальных параметров разрядного контура и частоты импульсов;
• переключение режимов разряда в ходе одной экспозиции, возможно использование до 5 различных режимов, включая обжиг, в течение одного анализа;
• дополнительное обострение переднего фронта разрядного импульса;
• автоматическое задание параметров генератора при выборе аналитической программы.

Все это повышает точность анализа и расширяет аналитические возможности спектрометра.

Система регистрации

Система регистрации обеспечивает управление узлами спектрометра, его тестирование, измерение и обработку аналитических сигналов. Использование самой современной элементной базы позволило уменьшить габариты и снизить энергопотребление. Благодаря высокоскоростному USB интерфейсу весь зарегистрированный спектр (около 40000 значений) передается в компьютер практически мгновенно.

Программа WinCCD

WinCCD представляет собой мощную программу для управления и обработки данных в современных эмиссионных спектрометрах с регистрацией на многоэлементных приемниках, которые обеспечивают регистрацию не отдельных спектральных линий, а всего спектра анализируемого образца. WinCCD включает в себя как средства работы со спектрами в целом, так и все средства получения и обработки аналитических результатов, развитые ранее в программе WinQuant.

Широкие функциональные возможности в сочетании с универсальностью и простотой делают программу WinCCD прекрасным инструментом аналитика, позволяющим проводить как качественный, так и точный количественный анализ образцов. Программа содержит разнообразные средства для разработки аналитических методик с использованием различных приемов обработки спектроаналитических данных.

Программа WinCCD может функционировать автономно. Это позволяет знакомиться с содержанием программы, не включая прибора (и даже при его отсутствии) или обрабатывать ранее полученные результаты.

Программа содержит обширные базы спектральных линий различных элементов, а также спектры различных металлов и сплавов.

Программа WinCCD позволяет:

• Регистрировать спектр анализируемого образца во всем диапазоне работы спектрометра
• Проводить качественный анализ неизвестных образцов
• Детально рассматривать контур отдельной аналитической линии
• Выбирать для количественного анализа любые аналитические линии либо аналитические пары с учетом рекомендаций ГОСТ и собственного опыта
• Производить учет влияния соседних линий и фона в окрестности выбранной аналитической линии
• Строить градуировочные графики в линейном или логарифмическом масштабе, с учетом взаимных влияний элементов, учетом разбавления основы и т.д

К отличительным особенностям программы WinCCD относится:

• Простота и удобство работы оператора, позволяющие работать с программой неопытным пользователям
• Анализа одного элемента по нескольким аналитическим линиям, в зависимости от концентрации этого элемента, с автоматическим переходом с одной линии на другую
• Корректировка градуировочных графиков различным способом, наиболее удобным для решения конкретной аналитической задачи
• Подбор линии сравнения без повторного экспонирования образца
• Автоматический контроль положения спектра и (при необходимости) автоматическая корректировка шкалы длин волн

Надежный, стабильный, универсальный спектрометр для решения широкого круга задач диагностики двигателей, механизмов, элементного анализа материалов.

Технические характеристики

• Оптическая система: по схеме Пашена Рунге с кругом Роуланда 0.5м, спектральный диапазон 190-425 нм, приемники излучения — 11 линейных CCD детекторов по 4096 пикселей
• Штатив: специализированный штатив с кварцевым диском и регулируемой скоростью вращения для обеспечения стабильной подачи в аналитический промежуток масла различной вязкости. Имеется специальный держатель для анализа твердых образцов
• Источник возбуждения: низковольтная искра с цифровым управлением, ток разряда — 5…40 А, длительность разряда — 100…600 мкс, частота — 50…250 Гц
• Диапазон измеряемых концентраций примесей в маслах: 0,5 — 1000 г/тн
• Диапазон измеряемых концентраций элементов в материалах: 0,001% — десятки %
• Диапазон вязкости анализируемого масла (по SAE): 0 — 90
• Относительная погрешность (в зависимости от концентрации): 10% — 30%
• Время анализа: 10 — 40 с
• Условия эксплуатации: Температура 15 — 25^oС, максимальная скорость изменения ±1^oС/час, относительная влажность < 80%
• Требования к электропитанию: напряжение 220±22 В 50 Гц, однофазное с заземлением.
• Мощность: 2,5 кВА
• Габаритные размеры: 834x995x520 мм
• Вес: 90 кг

Установка контроля характеристик эмиссионных материалов

Установка предназначена для измерения термоэмиссионных и вторичноэмиссионных характеристик образцов катодных материалов (ОКМ) в производстве СВЧ приборов.

Технические характеристики

1. Тип установки — однокамерная, двухпозиционная:

• позиция контроля вторичноэмиссионных характеристик эмиссионных материалов;
• позиция контроля термоэмиссионных характеристик эмиссионных материалов;
• внутренние размеры камеры (ШхВхГ), мм – 400х700х400.

2. Количество одновременно испытуемых ОКМ – один. Поочередное измерение термо- и вторичной эмиссионных характеристик ОКМ без разгерметизации камеры.
3. Максимальные габариты ОКМ:

• диаметр 10 мм;
• высота   3 мм.

4. Максимальная температура нагрева ОКМ на позиции термоэлектронной эмиссии — 1700°С.
5. Максимальная температура нагрева ОКМ на позиции вторичной электронной эмиссии — 1200°С.
6. Точность поддержания температуры нагрева ОКМ в установившемся режиме в диапазоне 25…800°С не хуже  ± 5° С.
7. Точность поддержания температуры нагрева ОКМ в установившемся режиме в диапазоне 800…1700°С не хуже ±10°С.
8. Диапазон задания скорости изменения температуры ОКМ  — 1…100°С/мин.
9. Количество  линейных  участков  задания  температуры  на графике технологического процесса в автоматическом режиме работы не менее – 8.
10.  Контроль температуры ОКМ пирометром и вольфрамрениевыми термопарами.
11.  Предельный вакуум в камере – 2,6 х 10^-5 Па (2 х 10^-7 мм. рт. ст.).
12.  Три канала напуска технологических газов (аргон, азот, двуокись углерода). Применение других газов возможно при введении поправочных коэффициентов, приведенных в описании регуляторов давления.
13.  Параметры луча первичных электронов при измерении вторичной эмиссии ОКМ:

• энергия луча первичных электронов при измерении вторично-эмиссионных свойств ОКМ регулируемая в пределах – 50…5 000 эВ;
• ток луча первичных электронов регулируемый в пределах – 1нА … 100,0 мкА;
• стабильность энергии первичных электронов не хуже  ± 0,5%;
• стабильность тока луча первичных электронов не хуже  ± 0,5%;
• диаметр пятна луча электронной пушки в пределах — 1,0 … 10,0 мм.

14.  Нагрев держателя ОКМ на позиции вторичной эмиссии радиационный.
15.  Нагрев держателя ОКМ на позиции термоэлектронной эмиссии радиационный и электронной бомбардировкой.
16.  Регулируемый источник 0…2000 В для нагрева ОКМ электронной бомбардировкой.
17.  Регулируемый источник 0…1500 В и максимальным током 10 А для снятия эмиссионных характеристик ОКМ на позиции термоэлектронной эмиссии.
18.  Регулируемый источник 0…125 В для питания коллектора позиции вторичной электронной эмиссии.
19.  Пикамперметр А2-4 для снятия эмиссионных характеристик ОКМ на позиции вторичной электронной эмиссии.
20.  Контроль эмиссионных характеристик ОКМ проводится в соответствии с разрабатываемой для каждого конкретного образца программой в полуавтоматическом или автоматическом режимах.
21.  Габаритные размеры установки, мм:

• ширина – 1763;
• длина – 2709;
• высота – 1968.

22.  Габаритные размеры составных частей, мм:

• модуль откачки   1615×1000×790;
• блок подготовки газов   650х270х210;
• модуль управления 1200×600×800;
• модуль технологический 1200х600х1968;
• замкнутая система двухконтурного охлаждения (чиллер с блоком подготовки воды) 1000х580х900.

23.  Масса, кг, не более – 1700.
24.  Потребляемая мощность, кВА – 12.

Взорвется ли в мерзлоте «климатическая мина»?

Вечная мерзлота Сибири оттаивает и преподносит сюрпризы.

Для ученых и бизнесменов таяние вековых ледников в зоне вечной мерзлоты в Сибири несет небывалую удачу, ведь на поверхность «выходит» то, что долгое время было сокрыто под толщей льда — останки доисторических животных.

Дмитрий Замолодчиков, профессор МГУ, для РИА Новости.

Перспектива таяния вечной мерзлоты, которая сковывает большую часть российской территории, на многих наводит ужас. Довольно часто в прессе и в научной среде проигрываются «плохие сценарии», предвещающие экологическую катастрофу из-за неминуемых выбросов в атмосферу миллионов тонн метана. Но насколько обоснованы прогнозы о «метановой атаке» атмосферы?

В ряде экспериментально-полевых исследований действительно обнаружен рост выделения метана тундрами и арктическими озерами при локальном потеплении. Однако ключевым остается вопрос — может ли этот процесс существенно изменить глобальную концентрацию метана в атмосфере?

Метан является одним из газов, обеспечивающих парниковый эффект атмосферы Земли. По сравнению с углекислым газом, метан имеет в 25 раз более высокий парниковый потенциал. Однако его атмосферная концентрация в 210 раз меньше, и потому вклад метана в современный парниковый эффект равен лишь 12% от доли углекислого газа.

По сравнению с доиндустриальным периодом цивилизации (до 1750 г.), в ХХ веке атмосферная концентрация метана возросла в полтора раза. Ее быстрый рост вызвал опасения, что процесс стимулируется глобальным потеплением. В этом случае образуется опасная «обратная связь»: чем сильнее потепление, тем больше выделяется метана, а это, в свою очередь, еще сильнее стимулирует потепление.

Сегодня распространено мнение, что такие «обратные связи» появляются в наземных и шельфовых системах Арктики при таянии вечной мерзлоты. Отсюда и родился тезис: мерзлотная зона России представляет собой «климатическую мину», способную взорваться и «удушить» атмосферу.

В научном мире чаще всего обсуждаются два возможных механизма активизации выделения метана в Арктике.

Первый из них работает в наземных экосистемах и связан с деятельностью метанобразующих бактерий. При таянии мерзлоты в биологические и геологические циклы экосистем вовлекается дополнительное количество органического вещества (которое в мерзлом состоянии ведет себя пассивно). Во влажных тундрах, арктических болотах и озерах создаются благоприятные условия для развития метанобразующих бактерий, потребляющих это органическое вещество.

Второй эмиссионный механизм метана в Арктике связывают с наличием в морской шельфовой зоне скоплений газогидратов. Это — химические соединения, где молекулы метана заключены в кристаллические ячейки, состоящие из молекул воды. Внешне, да и по своим физическим свойствам, газогидраты напоминают лед или мокрый снег. При потеплении вода переходит в жидкое состояние, молекулы метана высвобождаются, попадают из морской воды в атмосферу и усиливают парниковый эффект.

Ученые Тихоокеанского океанологического института (г. Владивосток) недавно зарегистрировали высокие концентрации метана в море Лаптевых. Выдвинуто предположение, что это вызвано разложением гидратов. Однако его ставят под сомнение модельные исследования, выполненные на геологическом факультете МГУ и показавшие, что залежи метановых гидратов реагируют на динамику климата не сразу, а с большим запозданием, в 20-40 тыс. лет.

Кроме того, зона стабильности газогидратов определяется не только температурой, но и давлением. При давлении в 500 атмосфер (т.е., на глубине около 5 км) газогидраты сохраняют стабильность даже при плюсовой температуре, до 5°С. Именно поэтому они не являются принадлежностью только арктических морей, а встречаются на шельфах и склонах всего Мирового океана. Разница состоит лишь в том, что в холодных условиях Приполярья газогидраты находятся на глубине от 200 м, в то время как в теплых регионах они «уходят» глубже, на уровень 500-700 м. При росте уровня океана давление в глубинах повышается, и за счет этого зона стабильности метановых газогидратов расширяется.

Есть и другие факты, ставящие под сомнение версию о быстром выделении метана из разрушающихся газогидратов — в атмосферу. Например, известно, что значительная часть их донных отложений снабжена твердыми непроницаемыми покрышками, препятствующими попаданию газообразного метана в воду. К тому же, движение метана от глубинных вод к поверхности — процесс медленный, сопряженный с окислением значительной доли газа.

Детальное научное исследование, проведенное в Государственном гидрологическом институте (Санкт-Петербург), показало, что к 2050 г. биогенное выделение метана в наземных экосистемах мерзлотной зоны России может увеличиться максимум на 20-30%, по сравнению с современным уровнем. За счет этого глобальный климат потеплеет максимум на 0,01ºС. Эти значения не способны конкурировать с мощью разогревающего эффекта от антропогенного давления, оказываемого на атмосферу человеком.

Но самый весомый контраргумент связан с тем, что мощная тенденция повышения глобальной концентрации метана, наблюдавшаяся в ХХ веке, после 2000 года сошла на нет. Между тем, именно в двадцатом столетии были зафиксированы температурные рекорды, приведшие к аномальному снижению площади ледового покрова Северного Ледовитого океана, а также беспрецедентно глубокому оттаиванию тундры. Все это говорит о том, что представление о зоне мерзлоты, как о «метановой мине», которая сработает в условиях глобального потепления, не имеет силы доказанного факта.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

механизм излучения в потоках гамма-всплесков с преобладанием магнитного поля | Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества

Аннотация

Мы рассматриваем условия в пределах области излучения гамма-всплесков (GRB) с преобладанием потока Пойнтинга. Из-за огромной плотности магнитной энергии релятивистские электроны будут охлаждаться в такой области чрезвычайно быстро с помощью синхротрона. Поскольку не существует известного механизма, который мог бы конкурировать в этих магнитных средах с синхротроном, он должен быть источником мгновенного излучения суб-МэВ.Это устанавливает строгие ограничения на размер и фактор Лоренца оттока. Кроме того, охлаждение синхротрона слишком эффективно. Он дает больше оптических и рентгеновских лучей по сравнению с наблюдениями. Этого перепроизводства низкоэнергетического излучения можно избежать, если электроны многократно повторно ускоряются (5 × 10 ⁴ ) в течение каждого импульса (или постоянно нагреваются), или если они покидают излучающую область до охлаждения. Мы исследуем ограничения обеих моделей, практически исключая последнюю и демонстрируя, что первая требует двух различных механизмов ускорения, а также чрезвычайно большого отношения магнитной энергии к барионной энергии.Чтобы быть жизнеспособной, любая модель гамма-всплеска, основанная на области излучения, в которой преобладает поток Пойнтинга, должна продемонстрировать, как выполняются эти условия. Мы пришли к выводу, что если струи GRB запускаются с преобладанием магнитного поля, они должны каким-то образом рассеять большую часть своей магнитной энергии, прежде чем достигнут области излучения.

1 ВВЕДЕНИЕ

Принято считать, что гамма-всплески (GRB) вызываются ультрарелятивистскими струями (с лоренц-фактором Γ ≥ 100) с большой изотропной эквивалентной светимостью ( L _iso ≈ 10 ⁵³ эрг с ⁻¹ ), которые рассеиваются на больших расстояниях ( r ≈ 10 ¹³ –10 ¹⁷ см) от центрального двигателя.Является ли состав джетов барионным (Shemi & Piran 1990) или доминирующим магнитным (поток Пойнтинга) (Usov 1992; Thompson 1994; Mészáros & Rees 1997; Lyutikov & Blandford 2003) — одна из главных загадок, касающихся гамма-всплесков.

Тепловое давление у основания струи активного ядра галактики (AGN) недостаточно для поддержания барионного истечения, и, следовательно, струи блазаров должны находиться под магнитным преобладанием. Однако сильный обратный комптоновский (IC) компонент, наблюдаемый в блейзерах, показывает, что эта магнитная энергия должна была эффективно рассеиваться до того, как области излучения, а в последних преобладает барионная энергия (см.грамм. Ghisellini & Tavecchio 2009). Ситуация для гамма-всплесков может быть совершенно иной, поскольку с двигателями меньшего размера тепловое давление в основании может быть достаточным для запуска барионных потоков. Однако моделирование двигателей некоторых гамма-всплесков на основе аккреционных дисков предполагает, что мощность струи потока Пойнтинга намного больше, чем тепловой поток, вызванный аннигиляцией нейтрино (см., Например, Kawanaka, Piran & Krolik 2013). Кроме того, тот факт, что струи блазаров приводятся в действие магнитным полем, предполагает, что это также может относиться к гамма-всплескам.С другой стороны, тот факт, что, в отличие от блейзеров, гамма-всплески не имеют сильного высокоэнергетического компонента IC, предполагает наличие сильных магнитных полей в области их излучения.

Наиболее прямые ключи к разгадке природы джетов возникают из наблюдаемого мгновенного суб-МэВ спектра. Таким образом, расшифровка природы джетов гамма-всплесков тесно связана с другой важной загадкой, касающейся гамма-всплесков, — каков механизм излучения, вызывающий мгновенное излучение. Ситуация несколько неубедительна. Возможное обнаружение 5–10% полной энергии в тепловом компоненте (например,грамм. GRB: 100724B, 110721A, 120323A; Райд и Пир 2009; Райд и др. 2010; Guiriec et al. 2011, 2013; Axelsson et al. 2012), чего не ожидается при оттоке потока Пойнтинга, может указывать на барионный отток. Эти данные также предполагают, что тепловая составляющая, хотя и существует, не является доминирующим источником излучения. Исследования других всплесков обнаруживают только верхние пределы тепловой составляющей (например, GRB 080916C; Zhang & Pe’er 2009). Эти авторы утверждали, что их результаты предполагают отток, в котором преобладает поток Пойнтинга.Однако важно отметить, что чистая «полосообразная» может также возникать в моделях фотосферного излучения, как показано Белобородовым (2010) и Вурмом, Белобородовым и Поутаненом (2011).

Общий нетепловой спектр привел к предположению, что быстрое излучение производится с помощью синхротронного механизма (Кац 1994; Рис и Месарос 1994; Сари, Нараян и Пиран 1996; Сари, Пиран и Нараян 1998). Это подтверждается разумной связью послесвечения с синхротронным излучением.Однако наблюдения за многими всплесками показывают более низкий наклон энергетического спектра, более крутой, чем «синхротронная линия смерти» (Crider et al. 1997; Preece et al. 1998, 2002). Другие проблемы, связанные с синхротронным излучением, связаны с узким распределением пиковой энергии и наблюдаемым резким уменьшением пикового распределения энергии выше 1 МэВ (Band 1993; Mallozzi et al. 1995; Brainerd et al. 1999; Schaefer 2003; Beloborodov 2013). Хотя это также может быть связано с эффектом отбора (Narayan & Piran 1993; Shahmoradi & Nemiroff 2010; Beniamini & Piran 2013) и узкой шириной наблюдаемой «полосовой функции» по сравнению с пиком, который ожидается от синхротронного излучения (Baring & Braby 2004; Burgess 2011; Daigne, Bošnjak & Dubus 2011; Белобородов 2013).

Однако уточненный зависящий от времени спектральный анализ нескольких ярких всплесков (Guiriec et al. 2012) показал, что ситуация может быть намного сложнее и спектры гамма-всплеска могут быть лучше приспособлены к многокомпонентной модели вместо классической функции полосы ‘. В многокомпонентной модели спектр состоит из суперпозиции полосовой функции с максимумом в несколько сотен кэВ, несущей большую часть энергии, чернотельной составляющей в несколько десятков кэВ с 5–10% энергии и в некоторых случаях дополнительная степенная составляющая, простирающаяся до нескольких сотен МэВ и несущая до 40% общей энергии.В этих подгонках нижний энергетический спектральный наклон функции диапазона становится более мягким по сравнению с подгонками только диапазона и согласуется с синхротроном с медленным охлаждением (т.е. проблема «линии смерти» синхротрона устранена). Прямое обнаружение слабого фотосферного компонента в этих гамма-всплесках предполагает, что «тепловая подпись» является субдоминирующей и не является основным источником излучения, действующим во время подсказки. Более того, Guiriec et al. (2012) также обнаружили значительное изменение (в 100 раз) пиковой энергии в пределах одного импульса, предполагая, возможно, что в конце концов распределение пиковой энергии не такое узкое.Эти более поздние результаты предполагают, что синхротронное излучение является основным механизмом излучения, но при этом требуются дополнительные механизмы для производства других компонентов.

В этой статье мы исследуем эти два тесно связанных вопроса: состав джетов гамма-всплесков и механизм мгновенного излучения. Ясно, что струя с преобладанием потока Пойнтинга должна рассеивать значительную часть своей магнитной энергии и производить релятивистские электроны, которые будут эффективно излучать излучение в зоне излучения.

Рассмотрим сначала простую однозонную модель струи потока Пойнтинга.Первоначально (начинается диссипация момента) ϵ _B ∼ 1, в таком сценарии. После того, как часть ϵ _dis, магнитной энергии рассеивается, ϵ _{B , после} = 1 — ϵ _dis остается в виде магнитной энергии. Часть рассеиваемой энергии переходит в электроны, а часть излучается: _рад <ϵ _e <ϵ _дисс (где ϵ _рад — часть энергии, которая идет на излучение из общий энергетический бюджет, который, как предполагается, изначально находится в магнитных полях).Панаитеску и Кумар (2002), Гранот, Конигл и Пиран (2006) и Фан и Пиран (2006) показывают, что радиационная эффективность гамма-всплесков велика: ϵ _рад, ∼ 0,2–0,8. Следовательно, ϵ _dis ≳ 0,2–0,8, а отношение магнитной плотности энергии к плотности электронов в излучающей области составляет ϵ _{B , после} / ϵ _e <(1 - ϵ _dis ) / ϵ _dis ∼ 0,25–4. В зависимости от времени, необходимого для рассеяния магнитной энергии, есть две возможности.Если рассеяние происходит очень быстро (по сравнению с синхротронным охлаждением), то фактический процесс излучения происходит в области слабого магнитного поля, и процесс излучения «не знает» об исходной природе истечения с преобладанием потока Пойнтинга. Это похоже на ситуацию в AGN, где магнитная энергия в области излучения является субдоминирующей. С другой стороны, если диссипация медленнее, то электроны эффективно излучают большую часть своей энергии в области, где магнитные поля все еще относительно высоки.В данной статье мы сосредоточимся на этой последней возможности и находим ограничения, которые должны быть наложены на такой сценарий. Этим ограничениям должен удовлетворять любой процесс излучения в области излучения с преобладанием потока Пойнтинга, чтобы он был жизнеспособным.

Мы подчеркиваем, что, поскольку мы сосредоточены здесь на потоках с преобладанием потока Пойнтинга, нас не интересуют модели фотосферного теплового излучения (Eichler & Levinson 2000; Mészáros & Rees 2000; Rees & Mészáros 2005; Giannios 2006; Peer, Mészáros & Rees 2006 ; Thompson, Mészáros & Rees 2007; Ryde & Peer 2009; Beloborodov 2010, 2013; Vurm et al.2011). В этих моделях значительная тепловая энергия накапливается в исходящем потоке и излучается в быстрой фазе в фотосфере Томсона. Высокоэнергетический хвост создается IC. Ожидается, что тепловая составляющая, которая является существенной в этой модели, будет довольно слабой в потоках с преобладанием потока Пойнтинга, если только поток Пойнтинга не рассеивается ниже фотосферы (Белобородов, 2013). Таким образом, струя может начаться, когда преобладает поток Пойнтинга, но важным ингредиентом является то, что эта энергия эффективно рассеивается до зоны излучения.

Поскольку релятивистские электроны необходимы для получения наблюдаемого мгновенного излучения (независимо от конкретного механизма излучения), то из-за высокой плотности магнитной энергии также должен генерироваться значительный синхротронный сигнал (не обязательно в полосе ниже МэВ). Мы сравниваем ожидаемые синхротронные потоки с верхними пределами для быстрых наблюдений в оптическом, рентгеновском и ГэВ диапазонах и показываем, что для того, чтобы синхротронный поток соответствовал наблюдениям, процесс гамма-излучения должен быть нереально эффективным.Таким образом, в области излучения с преобладанием магнитного поля синхротронное излучение должно быть основным механизмом излучения во время быстрой фазы. Это устанавливает многочисленные ограничения на условия, такие как радиус и фактор Лоренца излучающих областей.

Кроме того, поскольку синхротрон чрезвычайно эффективен, электроны будут быстро охлаждаться и, помимо создания низкоэнергетического наклона спектра ν ^−1/2 , они будут производить больше оптических и рентгеновских лучей. Это несовместимо с пределами наблюдения в этих диапазонах энергий.Таким образом, следует избегать этого низкоэнергетического хвоста быстрого охлаждения. В последних разделах этой работы мы рассмотрим несколько способов избежать этой проблемы. Например, было высказано предположение, что это несоответствие можно уменьшить, если электроны многократно повторно ускоряются в течение одного импульса; однако это, в свою очередь, может привести к другим проблемам. Мы также рассматриваем три простые двухзонные модели, в которых магнитное поле неоднородно. Эти игрушечные модели служат демонстрацией внутренних ограничений таких конфигураций и подчеркивают проблемы, которые необходимо решать с помощью любой модели такого типа.

Этот документ организован следующим образом. В разделе 2 мы обсуждаем основные концепции и фазовое пространство параметров модели. В разделе 3 мы обсуждаем общие характеристики синхротронного излучения, уделяя особое внимание типичным частотам и шкале времени охлаждения. В разделе 4 мы находим ограничения на пространство параметров из наблюдаемых пределов потока в различных диапазонах. В разделе 5 мы обсуждаем последствия результатов для механизма синхротронного излучения, включая несколько неоднородных игрушечных моделей, а в разделе 6 мы подведем итоги и подведем итоги.

2 ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Выходящий поток с преобладанием магнитного поля должен рассеяться, производя релятивистские электроны, чтобы вызвать наблюдаемое излучение. Важный вопрос: где происходит это рассеяние и насколько оно эффективно. Хотя неясно, как происходит диссипация, ясно, что внутри струй AGN исходящий поток, в котором изначально преобладает поток Пойнтинга, эффективно рассеивается до излучающей области, которая является барионной или парной.Не исключено, что это может иметь место и в джетах GRB. В этом случае изучение полученного спектра не выявит первоначального характера оттока.

Вторая возможность, которую мы исследуем здесь, заключается в том, что значительная часть полной энергии все еще является магнитной в области, где возникает мгновенное излучение гамма-всплеска суб-МэВ. Следующее обсуждение носит общий характер, и мы не указываем механизм излучения, производящий мгновенный гамма-сигнал. Обратите внимание, что мы ничего не предполагаем о глобальной структуре струи, только о том, что в области излучения преобладает магнитное поле.

Из-за большой плотности магнитной энергии ожидается значительный синхротронный сигнал (не обязательно в суб-МэВ). Мы исследуем эту «синхротронную сигнатуру» и сравниваем ее с наблюдаемыми пределами в различных диапазонах энергий.

Область излучения, связанная с генерацией одиночного импульса, может быть описана шестью параметрами (см. Beniamini & Piran 2013). Они могут быть выбраны как сопутствующая напряженность магнитного поля, B ^′ , количество релятивистских эмиттеров, N _e , отношение магнитной энергии к энергии электронов в струе, ϵ, объемный фактор Лоренца источник относительно родительской галактики гамма-всплеска, Γ, типичный лоренц-фактор электронов в системе отсчета источника γ _m и отношение времени пересечения оболочки к угловой шкале времени k .Штрихи обозначают количества в сопутствующей рамке, тогда как величины без штриха отражают величины, измеренные в лабораторной рамке. В принципе, полное описание должно также включать θ, угол раскрытия струи. Однако источник можно рассматривать как сферически-симметричный до тех пор, пока Γ ⁻¹ <θ, что выполняется во время быстрой фазы, где Γ ≥ 100. Поэтому мы не решаем для θ и используем изотропные эквивалентные величины на протяжении всей статьи.

Верхний предел радиуса излучения определяется шкалой времени изменчивости: t _p ≥ t _ang ≡ R / (2 c Γ ² ).{\ prime} $ | — энергия потока в сопутствующей системе отсчета, а отношение полной энергии в релятивистских электронах к полной внутренней энергии обозначено как ϵ _e . Важно подчеркнуть, что если время охлаждения синхротрона короче динамического времени, _e не отражает мгновенное отношение энергии релятивистских электронов к полной энергии, которое могло бы быть намного меньше. {\ prime -1/2},
\ end {формула}

(5) где f — числовая константа порядка единицы, которая охватывает детали процесса ускорения, а B ^′ — сопутствующее магнитное поле.{\основной },
\ end {Equation}

(6) где kR / Γ — толщина оболочки в сопутствующей системе координат, а ϵ _B — доля магнитной энергии в полной энергии. По определению в потоке с преобладанием магнитного поля (который мы рассматриваем здесь) ϵ _B ≈ 1. Как упоминалось выше, возможно, что изначально магнитные струи эффективно рассеиваются в излучающей области, и электроны эффективно излучают большую часть своей энергии. энергия в области, где магнитные поля все еще относительно высоки, с ϵ _B ≲ 1, но больше, чем, скажем, 0.1. Мы обозначаем их как «районы с минимальным магнитным преобладанием выбросов». Чтобы учесть эту возможность, мы позже повторно вводим зависимость от ϵ _B при представлении результатов в разделах 3 и 4.

Мы определяем ϵ _γ как эффективность преобразования между полным и (изотропным эквивалентом ) излучаемая энергия в гамма-лучах. Энергия наблюдаемого потока суб-МэВ огромна и уже сильно ограничивает астрофизические модели. Кроме того, наблюдения послесвечения показывают, что энергия, выделяемая в послесвечении, не превосходит энергию мгновенного свечения (Panaitescu & Kumar 2002; Fan & Piran 2006; Granot et al.2006 г.). Подразумевается, что значительное количество кинетической энергии высвобождается в быстрой фазе, и эффективность процесса испускания гамма-излучения должна быть высокой. Здесь мы выбрали каноническое значение ϵ _γ = 0,1. Предполагая, что гамма-излучение исходит от релятивистских электронов, эффективность ограничивается количеством энергии, которая проходит в некоторой точке через электроны: _γ <ϵ _e . Требование ϵ _γ = 0,1 приводит к ϵ _e > 0.1. Узкий диапазон _e вместе с тем фактом, что наиболее важные параметры слабо зависят от его значения, означает, что при исследовании пространства параметров можно принять константу _e = 0,1 без потери общность.

Γ сильно ограничено непрозрачностью для образования пар фотон-фотон (Fenimore, Epstein & Ho 1993; Piran 1995; Woods & Loeb 1995; Sari & Piran 1999; Lithwick & Sari 2001; Nakar, Piran & Sari 2005; Zou & Piran 2010) с точностью до 50 ≤ Γ ≤ 3000.Здесь мы выбрали для иллюстративных целей три канонических значения: Γ = 50, 300 и 1000.

Два основных наблюдения определяют соответствующие параметры процесса мгновенного излучения: длительность типичного импульса и его изотропный эквивалент энергии. Снова в иллюстративных целях мы берем реперные значения. Мы рассматриваем типичный импульс с изотропной эквивалентной энергией E _tot = 5 × 10 ⁵² эрг и длительностью t _p = 0,5 с (оба в главном кадре).Это сокращает количество свободных параметров с шести до двух, которые мы выбираем как (γ _m , R ). Шесть дополнительных ограничений, описанных в разделе 4, дополнительно ограничивают разрешенную область в этом пространстве параметров.

3 СИНХРОТРОННАЯ ПОДПИСЬ

Синхротронное излучение характеризуется двумя частотами: ν _m , синхротронной частотой для типичного энергетического электрона, и частотой охлаждения, ν _c , частотой, с которой электроны охлаждаются через синхротрон во временной шкале импульса.2},
\ end {уравнение}

(8) где t _a динамическое время (для которого t _a = t _p ) или время, доступное для охлаждения между двумя последовательными эпизодами ускорения (Kumar & McMahon 2008), в зависимости от того, что короче, а Y — параметр Комптона (который может быть проигнорирован для рассматриваемого здесь канонического случая, т.е. ϵ _B ≈ 1). Синхротронный поток энергии ν F _ν имеет максимум при максимуме [ν _c , ν _m ] (Sari et al.{1/2} \ right),
\ end {eqnarray}

(9) где мы используем обозначение q _x = q /10 ^x в единицах cgs здесь и в другом месте текста. На рис. 1 изображены области в пространстве параметров, где электроны медленно охлаждаются. Режим быстрого охлаждения становится больше для меньших радиусов (большие значения k ). При Γ = 50, 300 синхротрон находится в режиме быстрого охлаждения независимо от γ _m , R и ϵ _e .{-1} $ | см). Таким образом, в силу сильных магнитных полей джета с преобладанием потока Пойнтинга, в целом ν _c ≪ ν _m . Это означает очень короткое время охлаждения синхротроном, так как t _{c, syn} / t _p = (ν _c / ν _m ) ^1/2 (где t _{c , syn} — время охлаждения для типичного электрона; подробности см. в Beniamini & Piran 2013). Отметим, что даже для ϵ _B = 0.1 мы по-прежнему достигаем тех же качественных результатов (т.е. электроны быстро охлаждаются в большей части пространства параметров). В этом случае, в зависимости от ϵ _e , синхротронными самокомптоновскими потерями (SSC) уже нельзя пренебрегать, но все же ν _c ≪ ν _m .

Рисунок 1.

В окрашенных областях электроны медленно охлаждаются. Синий, красный и зеленый соответствуют Γ = 700, 1000 и 2000 соответственно. (При значениях Γ ≲ 600 излучающие электроны синхротрона всегда быстро охлаждаются.) Если объемный фактор Лоренца не очень высок, электроны, скорее всего, быстро охлаждаются.

Рисунок 1.

В окрашенных областях электроны медленно охлаждаются. Синий, красный и зеленый соответствуют Γ = 700, 1000 и 2000 соответственно. (При значениях Γ 600 излучающие электроны синхротрона всегда быстро охлаждаются.) Если объемный фактор Лоренца не очень высок, электроны, скорее всего, быстро охлаждаются.

На время охлаждения синхротрона и типичную частоту может влиять самопоглощение.Если имеет место самопоглощение (ν _SSA > ν _m , где ν _SSA — частота, ниже которой синхротронные фотоны самопоглощаются), синхротронные спектры имеют максимум при ν _SSA . В этом случае общая светимость, излучаемая синхротроном, уменьшается, а типичное время охлаждения увеличивается на отношение непоглощенной светимости синхротрона к поглощенной. {14} E _ {\ rm tot, 52.{- \ frac {2 + p} {10}} \, \ mbox {Hz}, & \ quad \ nu _ {\ rm SSA} <\ nu _m, \\ \ end {array} \ right. \ end {eqnarray}

(10) где A _p — числовая функция от p , которая имеет порядок единицы для p ∼ 2.5, а γ _m берется порядка 3000, что это его значение в случае, если синхротронное излучение является механизмом, создающим пик суб-МэВ (Beniamini & Piran 2013). При достаточно низких значениях γ _m возможно, что из-за самопоглощения время охлаждения синхротрона увеличится, но даже с такой модификацией время охлаждения будет намного меньше динамического.

Мы строим график времени охлаждения синхротроном и пиковой частоты сигнатуры синхротрона на рис. 2 для «канонического» случая Γ = 300. Пиковая частота синхротрона равна ν _m (для Γ = 300 синхротрон всегда «быстрое охлаждение») или ν _SSA в случаях, когда синхротрон становится самопоглощающимся. Мы обнаружили, что синхротрон может достигать пика где угодно между крайним ультрафиолетовым (EUV) и высокоэнергетическим (HE) гамма-лучами, а время охлаждения меньше ∼10 ⁻¹ с.Короткое время охлаждения синхротрона означает, что синхротрон очень эффективен, и электроны будут излучать всю свою энергию в масштабе времени, намного меньшем, чем динамическое время ¹ . Любой механизм излучения, конкурирующий с синхротроном, должен быть еще быстрее, чтобы использовать энергию электронов до того, как они охлаждаются синхротроном. Даже если этот механизм более эффективен, чем синхротрон (т. Е. Имеет более короткое время охлаждения), сопутствующий синхротронный сигнал может по-прежнему превышать потоки оптических и рентгеновских лучей по сравнению с наблюдениями.Мы рассматриваем эту возможность в следующих разделах и находим ограничения на время охлаждения, связанное с любым процессом излучения, производящим мгновенное излучение суб-МэВ, чтобы в достаточной степени подавить ненаблюдаемую сигнатуру синхротрона. Если синхротрон отвечает за излучение на уровне менее МэВ, как можно ожидать в исходящем потоке с преобладанием магнитного поля, электроны должны быть повторно ускорены перед охлаждением, чтобы подавить это низкоэнергетическое излучение. В этом случае эти пределы устанавливают необходимое время повторного ускорения.

Рисунок 2.

Время охлаждения синхротроном (левая панель) и пиковая частота синхротрона (правая панель). Пиковая частота равна ν _m (над белой линией) или ν _SSA (под линией) в случаях, когда синхротронный сигнал становится самопоглощающимся (соответствует нижней части рисунка). В режиме самопоглощения частота слабо зависит от ϵ _e . Однако для наглядности мы пренебрегаем этой зависимостью на этих графиках и принимаем постоянную ϵ _e = 0.1 во всей области параметров. Синхротрон может достигать пика где угодно между гамма-лучами EUV и HE и очень быстро охлаждается.

Рисунок 2.

Время охлаждения синхротроном (левая панель) и пиковая частота синхротрона (правая панель). Пиковая частота равна ν _m (над белой линией) или ν _SSA (под линией) в случаях, когда синхротронный сигнал становится самопоглощающимся (соответствует нижней части рисунка). В режиме самопоглощения частота слабо зависит от ϵ _e .Однако для наглядности мы пренебрегаем этой зависимостью на этих графиках и принимаем постоянную _e = 0,1 во всей области параметров. Синхротрон может достигать пика где угодно между гамма-лучами EUV и HE и очень быстро охлаждается.

4 ОБЩИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ — ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПРОСТРАНСТВО ПАРАМЕТРОВ

Теперь перейдем к рассмотрению различных ограничений на фазовое пространство параметров. Некоторые из этих ограничений являются общими, а другие зависят от конкретных деталей модели.2} \ lesssim 10.
\ end {Equation}

(11) Несколько групп считали подфотосферный (1 ≲ τ ≲ 10) источник перспективным для получения наблюдаемых спектров (Peer et al. 2006; Giannios 2008; Beloborodov 2010, 2013; Vurm et al. 2011; Gill И Томпсон 2014). Как упоминалось в разделе 1, модели нагретых фотосфер предсказывают нетепловой полосообразный спектр; кроме того, спектр может простираться до энергий ГэВ (см. Белобородов, 2010; Вурм и др., 2011). Даже в этом случае оптическая толщина в области излучения не может быть больше 10.Наиболее важно отметить, что в струе с преобладанием магнитного поля, даже для τ ≥ 1 (для которого фотоны обычно сталкиваются с более чем одним релятивистским электроном, прежде чем покинуть излучающую область) потери SSC не могут существенно изменить сигнатуру синхротрона, которая нас здесь интересует, поскольку плотность магнитной энергии намного больше плотности энергии электронов. В частности, Daigne et al. (2011) показали, что и Y ≫ 1, и сильное подавление Клейна – Нишина необходимы для того, чтобы SSC существенно повлиял на синхротронный спектр.4.
%
\ frac {\ gamma _ {\ rm m}} {\ epsilon _ {\ rm e}} \ frac {m _ {\ rm e}} {m _ {\ rm p}} \ frac {p-1} {p- 2}> 1,
\ end {формула}

(13) где m _p — масса протона. Поскольку этот предел больше зависит от модели, чем предыдущий, мы не используем его в качестве жесткого ограничения для пространства параметров.

Как упоминалось выше, SSC — неизбежный побочный продукт синхротронного излучения. Этот выброс также должен быть ниже наблюдаемых пределов. Полный анализ SSC можно найти в Nakar, Ando & Sari (2009) и Bošnjak, Daigne & Dubus (2009), а упрощенная модель с одной зоной описана в Beniamini & Piran (2013). Для потоков с преобладанием магнитного поля в режиме Томсона отношение SSC к мощности синхротрона равно ( _e / ϵ _B ) ^1/2 (в режиме KN оно даже меньше).2 \ ню _ {\ rm m} $ | ⁠. Поскольку наблюдаемые пределы потока зависят от частоты, в принципе возможно, что для некоторой области в пространстве параметров некоторые из пределов наблюдений будут более ограничивающими для IC, чем для синхротрона. Мы явно учли эти ограничения от SSC повсюду в пространстве параметров, но, как оказалось, они больше не ограничивают допустимые параметры. Поэтому мы не принимаем во внимание вклад SSC в остальной части обсуждения.

Допустимое пространство параметров (для «канонического» случая Γ = 300) с учетом вышеуказанных ограничений показано на рис.3. Черная область на рисунке — это место, где синхротронный сигнал дает основной пик суб-МэВ (Beniamini & Piran 2013).

Рис. 3.

Допустимая область в фазовом пространстве параметров (серая область) в струе с преобладанием магнитного поля с Γ = 300. Условия τ <1, 10 (пунктирные линии) и γ _м <γ _max (пунктирная линия) определяет общие ограничения пространства параметров. Если поток состоит из протон-электронной плазмы, энергия протонов должна быть меньше, чем магнитная энергия (которая считается доминирующей).Это условие исключает область под звездочкой для таких форсунок. Черная закрашенная область — это то место, где синхротронное излучение дает основной мгновенный пик суб-МэВ.

Рис. 3.

Допустимая область в фазовом пространстве параметров (серая область) в струе с преобладанием магнитного поля с Γ = 300. Условия τ <1, 10 (пунктирные линии) и γ _м <γ _max (пунктирная линия) определяет общие ограничения на пространство параметров. Если поток состоит из протон-электронной плазмы, энергия протонов должна быть меньше, чем магнитная энергия (которая считается доминирующей).Это условие исключает область под звездочкой для таких форсунок. Черная закрашенная область — это то место, где синхротронное излучение дает основной мгновенный пик суб-МэВ.

4.1 Ограничения на пространство параметров из наблюдаемых потоков

Наблюдения в оптическом, рентгеновском и ГэВ диапазонах дополнительно ограничивают механизм излучения гамма-излучения. Они показывают, что t _c (время охлаждения, связанное с механизмом излучения гамма-излучения) должно быть значительно меньше, чем время охлаждения синхротрона, t _{c, syn} , чтобы не создавать избыточного синхротронного потока по сравнению с с наблюдениями в этих диапазонах.В качестве альтернативы, синхротрон, излучающий электроны, должен быть повторно ускорен в этой временной шкале. Синхротронный поток в любой полосе пропорционален отношению времени охлаждения (неопределенного) механизма быстрого излучения к общему времени охлаждения: x _t ≡ t _c / ( t _{c, syn} + t _c ) ≤ 1. В данном наблюдаемом диапазоне требуется | $ t _ {\ rm c} / t _ {\ rm c, syn}

4.1.1 Оптические пределы

Быстрые оптические потоки (в полосе В, ) охватывают почти пять порядков величины потока, от 100 мкЯн до 3 Ян (7,5 < В <19), в то время как одновременное обнаружение гамма-излучения охватывает диапазон от 6 мкЯн до 4 мЯн. Йост и др. (2007) обнаружили, что для отдельных всплесков отношение | $ F _ {\ nu _ {{\ rm obs}, \ gamma}} / F _ {\ nu _ {\ rm obs, opt}} $ | ⁠, гамма- луч в оптический поток несколько менее изменчив и простирается в диапазоне 2 × 10 ⁻³ –1.Используя наблюдения TAROT в оптическом диапазоне ( R ), Klotz et al. (2009) подсчитали, что 5–20% всплесков имеют быстрое оптическое излучение на уровне ∼10 мЯн ( R <14), в то время как более 50% всплесков имеют мгновенное оптическое излучение слабее 2 мЯн ( R = 15.5). В качестве типичного предела мы берем | $ F _ {\ nu _ {\ rm obs, opt}} = 1 $ | мЯн в диапазоне V .

Для оценки синхротронного потока напомним, что существует три соответствующих упорядочения синхротронных частот ν _SSA , ν _a и ν _m , которые охватывают большинство рассмотренных здесь случаев.{\ frac {1} {2}},
\ end {Equation}

(16) оптический спектр подавляется из-за самопоглощения (т.е. ν _{opt SSA} ). В тепловой части спектра поток масштабируется как F _ν ∝ R ² T (где T ∝ γ _m — температура электронов). Таким образом, для достаточно низких значений γ _m температура и, следовательно, оптический поток будут ниже наблюдаемого предела, независимо от полной энергии истечения, от E _до .{1/7},
\ end {Equation}

(18) типичная частота синхротрона ν _m падает ниже частоты самопоглощения. Здесь порядок частот ν _{c opt} , ν _{m SSA} . Как обсуждалось выше, это не меняет ограничений на оптический поток, которые задаются непосредственно радиусом излучения и температурой электронов. Тем не менее, поскольку пик синхротрона самопоглощается, полная энергия, выделяемая синхротроном, в этом случае уменьшается, и это вызывает увеличение времени охлаждения синхротрона по сравнению с непоглощенным случаем (как видно под белой линией на рис.2).

На рис. 4 показано | $ F _ {\ nu _ {\ rm syn, opt}} / F _ {\ nu _ {\ rm obs, opt}} $ | поверх закрашенных областей, которые обозначают три порядка частот, которые обсуждались выше. Большой R и γ _м приводят к | $ F _ {\ nu _ {\ rm syn, opt}} / F _ {\ nu _ {\ rm obs, opt}} \ gg 1 $ | и, следовательно, дают строгие верхние ограничения на необходимое время охлаждения механизма эмиссии гамма-излучения.

Рисунок 4.

Та же установка, что и на рис. 3. Цвета фона в этих режимах обозначают различные возможные упорядочения частот.Сверху вниз это ν _m , ν _x > ν _opt > ν _SSA > ν _c (нет самопоглощения в оптическом диапазоне; желтая область), ν _m , ν _x > ν _SSA > ν _opt > ν _c (самопоглощение в оптическом диапазоне, но не в пике; зеленая область) и ν _x > ν _SSA > ν _m , ν _opt (как пик, так и оптическая полоса синхротрона самопоглощаются; синяя область).Отношение синхротронного оптического потока к наблюдаемому оптическому потоку показано контурными линиями. Справа от серой пунктирной линии это отношение больше 1. В этой области процесс гамма-излучения должен охлаждаться значительно быстрее, чем синхротрон, чтобы уменьшить поток синхротрона ниже наблюдаемого предела.

Рисунок 4.

Та же установка, что и на рис. 3. Цвета фона в этих режимах обозначают различные возможные упорядочения частот. Сверху вниз это ν _m , ν _x > ν _opt > ν _SSA > ν _c (нет самопоглощения в оптическом диапазоне; желтая область), ν _m , ν _x > ν _SSA > ν _opt > ν _c (самопоглощение в оптическом диапазоне, но не в пике; зеленая область) и ν _x > ν _SSA > ν _m , ν _opt (как пик, так и оптическая полоса синхротрона самопоглощаются; синяя область).Отношение синхротронного оптического потока к наблюдаемому оптическому потоку показано контурными линиями. Справа от серой пунктирной линии это отношение больше 1. В этой области процесс гамма-излучения должен охлаждаться значительно быстрее, чем синхротрон, чтобы уменьшить поток синхротрона ниже наблюдаемого предела.

4.1.2 Пределы рентгеновского излучения

В некоторых гамма-всплесках рентгеновский телескоп (XRT) на борту спутника Swift наблюдал всплески во время быстрой фазы (либо в тех случаях, когда был предвестник основной всплески, либо когда всплеск был очень длинным).По этим всплескам можно получить ограничения на мгновенный поток рентгеновского излучения гамма-всплесков. Они оказываются порядка 0,5–10 мЯн (5 × 10 ⁻²⁷ –10 ⁻²⁵ эрг с ⁻¹ Гц ⁻¹ см ⁻² ) (Burrows et al. 2005a , b; Кампана и др. 2006; Кримм и др. 2006; Моретти и др. 2006; Пейдж и др. 2006; Годет и др. 2007) при средней энергии XRT, которая составляет ∼2 кэВ. Во всех этих случаях наблюдалась быстрая кривая блеска в рентгеновских лучах, отслеживающая гамма-лучи. Здесь мы выбираем канонический предел | $ F _ {\ nu _ {\ rm obs, X \ hbox {-} ray}} = 1 $ | мЯн на 2 кэВ.

В силу уравнения (10) полоса рентгеновского излучения не будет самопоглощаться. Следовательно, существует два соответствующих порядка частот относительно рентгеновского диапазона. Если ν _m > ν _x , рентгеновская полоса попадает в низкоэнергетическую часть синхротронного спектра. В этом случае, когда γ _m увеличивается, частота синхротронного пика смещается в сторону более высоких энергий, пока она в конечном итоге не станет настолько высокой, что экстраполяция потока в рентгеновский диапазон будет ниже наблюдаемых пределов.По сути, это тот же самый предел, который задается уравнением (15), но теперь он применяется к рентгеновским лучам, а не к оптическому диапазону. Если ν _{m x} , рентгеновская полоса попадает в высокоэнергетическую часть синхротронного спектра. В этом случае по мере уменьшения γ _m частота синхротронного пика уменьшается, а также уменьшается синхротронный поток в рентгеновском диапазоне. Эти два случая могут быть записаны как

\ begin {уравнение}
\ left \ lbrace \ begin {array} {l l} \ gamma _ {\ rm m, 3.{-1} \, \ mbox {cm}, & \ quad \ nu _ {\ rm m} <\ nu _ {\ rm x}, \\ \ end {array} \ right. % rm obs, X \ hbox {-} лучи}} / 1 \, {\ rm mJy} $ | ⁠. На рис. 5 изображено | $ F _ {\ nu _ {\ rm syn, X \ hbox {-} ray}} / F _ {\ nu _ {\ rm obs, X \ hbox {-} ray}} $ | ⁠. За исключением x _t ≪ 1, требуются либо очень высокие, либо очень низкие значения γ _m (соответствующие ν _m ≫ ν _x или наоборот), чтобы не производить избыточное рентгеновское излучение. радиация.

Рисунок 5.

Цвета фона и линии такие же, как на рисунках 3 и 4. Отношение потока синхротронного рентгеновского излучения к наблюдаемому потоку рентгеновского излучения показано контурными линиями. Между пунктирными серыми линиями соотношение больше 1, что требует, чтобы процесс гамма-излучения был более эффективным, чем синхротрон (т.е. имел короткое время охлаждения). Более светлая пунктирная серая линия в середине рисунка — ν _m = ν _x (под ней рентгеновские лучи пересекают высокоэнергетическую часть синхротронного спектра, а выше — низкоэнергетическую).

Рисунок 5.

Цвета фона и линии такие же, как на рисунках 3 и 4. Отношение потока синхротронного рентгеновского излучения к наблюдаемому потоку рентгеновского излучения показано контурными линиями. Между пунктирными серыми линиями соотношение больше 1, что требует, чтобы процесс гамма-излучения был более эффективным, чем синхротрон (т.е. имел короткое время охлаждения). Более светлая пунктирная серая линия в середине рисунка — ν _m = ν _x (под ней рентгеновские лучи пересекают высокоэнергетическую часть синхротронного спектра, а выше — низкоэнергетическую).

4.1.3 Пределы ГэВ

Другой предел наблюдений связан с наблюдениями фотонов ∼20 МэВ – 30 ГэВ от гамма-всплесков с помощью телескопа большой площади (LAT), телескопа HE на борту миссии Fermi . Из наблюдений LAT установлено, что флюенс в диапазоне LAT во время быстрой фазы составляет менее 0,1 флюенса суб-МэВ (Beniamini et al. 2011; Guetta, Pian & Waxman 2011; Ackermann et al. 2012). Большинство всплесков согласуется с экстраполяцией потока субмэВ.{7/4}.
\ end {Equation}

(20) Поскольку низкий поток в полосе LAT может быть связан с отсечкой в ​​синхротронном спектре (например, из-за непрозрачности создания пар), это несколько более слабое ограничение, чем ограничение, задаваемое оптическим и рентгеновские потоки. Это актуально, конечно, только для моделей, в которых ограничение образования пар ожидается при более высоких энергиях.

Рис. 6.

Цвета фона и линии такие же, как на рис. 3 и 4. Отношение синхротрона ν F _ν в полосе LAT к наблюдаемым пределам в той же полосе показано контурными линиями.Выше пунктирной серой линии отношение больше 1, что требует, чтобы процесс гамма-излучения был более эффективным, чем синхротрон.

Рис. 6.

Цвета фона и линии такие же, как на рисунках 3 и 4. Отношение синхротрона ν F _ν в полосе LAT к наблюдаемым пределам в той же полосе показано контурными линиями. Выше пунктирной серой линии отношение больше 1, что требует, чтобы процесс гамма-излучения был более эффективным, чем синхротрон.

4.2 Результаты — ограничения на время охлаждения электронов

Как показано на рис. 4–6, наблюдения в оптическом, рентгеновском и ГэВ диапазонах обеспечивают еще более жесткие ограничения на эффективность механизма излучения гамма-излучения. t _c должно быть значительно короче, чем время охлаждения синхротрона, t _{c, syn} , чтобы не превысить поток синхротрона по сравнению с наблюдениями в этих диапазонах. Комбинированные ограничения для оптического, рентгеновского и ГэВ на время охлаждения показаны на рис. 7–9 для Γ = 50, 300 и 1000 соответственно.Практически везде в пространстве параметров процесс излучения гамма-излучения должен быть чрезвычайно эффективным, чтобы избежать избыточного синхротронного потока в одной из наблюдаемых полос. Верхние пределы для t _c обычно лежат в диапазоне 10 ⁻¹¹ –10 ⁻² с. Верхние пределы для t _c снижаются с уменьшением радиуса выброса, а также с увеличением ϵ _e и γ _m . Наконец, мы исследуем зависимость результатов от ϵ _B , чтобы рассмотреть «области излучения с минимальным преобладанием магнитного поля».На рис. 10 показаны комбинированные пределы времени охлаждения для Γ = 300 (как на рис. 8), но для _B = 0,1. Верхний предел для t _c увеличивается не более чем в 10 раз, и в большей части пространства параметров он остается очень близким к своему значению для ϵ _B = 1. {- 2} $ | далее ограничить t _c .За пределами соответствующих линий t _c должно быть значительно короче, чем t _{c, syn} , чтобы синхротрон не производил избыточное оптическое, рентгеновское или ГэВ-излучение, которые не наблюдаются.

Рисунок 7.

Та же установка, что и на рисунках 3 и 4 для Γ = 50. Кроме того, контурные линии показывают максимально допустимое значение для шкалы времени охлаждения, связанной с механизмом генерации гамма-излучения ( t _c ), чтобы не превысить синхротронное излучение.{-2} $ | далее ограничить t _c . За пределами соответствующих линий t _c должно быть значительно короче, чем t _{c, syn} , чтобы синхротрон не производил избыточное оптическое, рентгеновское или ГэВ-излучение, которые не наблюдаются.

Рис. 8.

То же, что на рис. 7, но для Γ = 300.

Рис. 8.

То же, что на рис. 7, но для Γ = 300.

Рисунок 9.

То же, что и на рис. 7, но для Γ = 1000. Красная область в нижней части графика Γ = 1000 (которая ранее не появлялась) означает, что синхротрон, излучающий электроны, начинает медленно охлаждаться (как на рис. 1). .

Рис. 9.

То же, что на рис. 7, но для Γ = 1000. Красная область в нижней части графика Γ = 1000 (которая ранее не появлялась) означает, что синхротрон, излучающий электроны, начинает медленно охлаждаться (то же, что и на рис.1).

Рисунок 10.

То же, что на рис.8, для ϵ _B = 0,1. Время охлаждения синхротрона увеличивается не более чем в 10 раз по сравнению со случаем ϵ _B = 0,1, в то время как в большей части пространства параметров оно остается очень похожим на предыдущую возможность.

Рис. 10.

То же, что на рис. 8, для ϵ _B = 0,1. Время охлаждения синхротрона увеличивается максимум в 10 раз по сравнению с ϵ _B = 0.1, в то время как в большей части пространства параметров он остается очень похожим на предыдущий вариант.

5 ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ МОДЕЛИ SYNCHROTRON

Обсуждение до сих пор было общим и могло быть применено к любому процессу выбросов. В нем исследуются ограничения, которые накладывает синхротронное излучение, когда в исходящем потоке преобладает поток Пойнтинга. Теперь мы переходим к исследованию значения вышеупомянутых результатов, когда сам синхротрон является источником мгновенного излучения. Фактически, это наиболее очевидная ситуация, когда магнитное поле доминирует над плотностью энергии в излучающей области (Mészáros & Rees 1997; Piran 2005).В предыдущей работе (Beniamini & Piran 2013) мы исследовали общие ограничения наблюдений на синхротронное излучение мгновенного субмэвного излучения для общего магнитного поля. Полученное в результате пространство параметров, найденное в этой работе (в пределе больших ϵ _B ), воспроизводится здесь в области пространства параметров, отмеченной черными областями на рис. 4–6.

Учитывая ограничения на оптический и рентгеновский диапазоны, рассмотренные в разделе 4.1, простая модель однозонного синхротрона для мгновенного гамма-излучения исключается для потока с преобладанием потока Пойнтинга.В таких сильных магнитных полях электроны чрезмерно производят как оптическое, так и рентгеновское излучение. Это несоответствие связано, но не эквивалентно известному результату, что спектр гамма-излучения ниже наблюдаемого пика суб-МэВ довольно часто несовместим с N _ν ∝ ν ^−3/2 , предсказанным для быстрого охлаждения. синхротрон (Cohen et al. 1997; Crider et al. 1997; Preece et al. 1998, 2002), а иногда даже с синхротроном с медленным охлаждением, так называемая «проблема синхротронной линии смерти».Ясно, что любая модель, которая достаточно быстро спадает ниже пика суб-МэВ, будет совместима с потоками оптических и рентгеновских лучей, которые были получены при предположении, что электроны быстро охлаждаются вплоть до более низких энергетических диапазонов. Однако возможно, что уточненный анализ спектров гамма-лучей устранит проблемы, касающиеся спектра гамма-лучей ниже пика субмэв. Например, недавний спектральный анализ с разрешением (Guiriec et al. 2012) предполагает, что гамма-всплески лучше подходят для трехкомпонентной модели: функция полосы, черное тело и степенной закон.Большая часть энергии переносится компонентом Band. Однако одного компонента Band недостаточно для соответствия всему спектру. Эта более сложная подгонка, конечно, изменит соответствующий спектральный индекс низких энергий. Учитывая эту неопределенность, мы игнорируем здесь проблему низкоэнергетического спектрального индекса и сосредотачиваемся на проблемах оптического и рентгеновского избытка. Как мы вскоре увидим, две предлагаемые нами модели по сути решают и эту проблему.

Для того, чтобы поток синхротронного рентгеновского излучения (при 2 кэВ) соответствовал наблюдаемым пределам, частота охлаждения синхротрона должна быть выше диапазона рентгеновского излучения.{2/5} \ около 40 \, \ mbox {кэВ},
\ end {Equation}

(22) где пик ν F _ν находится на ν _м для сценария быстро остывающего синхротрона, исследуемого здесь, а последнее равенство — для типичного ч ν _м ∼ 300 кэВ (основной кадр).

Бениамини и Пиран (2013) показали, что можно достичь таких высоких значений ν _c в контексте обычной «однозонной» модели синхротрона в области излучения без доминирования потока Пойнтинга.Это может произойти, если излучающий радиус и Γ достаточно велики. Однако в случае магнитного доминирования требуемые значения R ∼ 3 × 10 ¹⁷ см и Γ ∼ 2500 нереально велики. Они несовместимы с оценками радиуса замедления для струй с преобладанием магнитного поля (Granot 2012) и с верхними пределами на Γ, определяемыми временем пика обратного скачка уплотнения и отсутствием послесвечения между мгновенными импульсами (Sari & Piran 1999; Zou & Piran 2010).Альтернативно, большие значения ν _c могут быть достигнуты двумя способами. Либо электроны повторно ускоряются до того, как они значительно остынут («модель повторного ускорения»), либо электроны проводят большую часть своего времени в областях с низкими магнитными полями, где они охлаждаются менее эффективно. Последняя возможность может быть реализована двумя способами. В обоих случаях магнитное поле в зоне излучения очень неоднородно. В «модели убегания» электроны излучают в основном в небольших объемах с сильным магнитным полем, но они покидают эти области до того, как значительно остынут.Электроны практически не излучают в большей части объема, где магнитное поле меньше. В качестве альтернативы, в «модели ограничения» электроны ускоряются и излучаются в малых объемах с низким магнитным полем, где эффективно ϵ _B очень мало. Электроны удерживаются в этих областях, и они не уходят на задний фон сильного магнитного поля, в котором они бы очень быстро охлаждались. Далее мы обсудим три упрощенные двухзонные игрушечные модели этих конфигураций и выясним, какие условия должны быть выполнены для того, чтобы модели этого типа были применимы.

5.1 Повторный разгон

Самый простой вариант модели повторного ускорения состоит в том, что излучающие электроны постоянно повторно ускоряются во время излучения (Ghisellini & Celotti 1999; Kumar & McMahon 2008; Fan 2010). Вторая возможность — отказаться от «однозонного» приближения. В этом случае электроны спорадически ускоряются в «центрах ускорения», в то время как они испускаются по всей системе. А именно, места ускорения погружены в фоновую «зону излучения», в которой электроны охлаждаются синхротроном.Критическим условием является то, что типичный электрон достигает места ускорения и повторно ускоряется до того, как он значительно остынет, что позволяет избежать избыточного низкоэнергетического излучения. Мы оставляем произвольную природу узлов ускорения, они могут быть узлами магнитного пересоединения, внутренними ударами или некоторыми другими плазменными неустойчивостями, и обсуждаем некоторые общие свойства этой модели. 5 \ Gamma _ {2.{-1/2}.
\ end {Equation}

(24) Это отношение чрезвычайно велико и, как таковое, накладывает еще одно ограничение на систему. Этот высокий параметр σ повлияет на динамику струи. В частности, обратный внешний удар, связанный с такими сильно намагниченными потоками, очень слаб, и это может повлиять на сигнал раннего послесвечения. Каждый эпизод ускорения должен воссоздавать (более или менее) начальный энергетический спектр электронов d N / dγ ∝ γ ^{— p} для γ _{м max} при γ _м ≫ 1.Мы подчеркиваем важность того, чтобы каждый эпизод повторного ускорения производил электроны с лоренц-факторами от γ _m до не менее 20γ _m , чтобы воссоздать высокоэнергетический спектральный наклон, простирающийся почти на три порядка. выше пика. Поскольку время, необходимое для ускорения частицы до заданной энергии, примерно пропорционально этой энергии, это налагает решающее ограничение на модель. Перед каждым ускорением ускоренные электроны находятся при γ _c (где γ _c — фактор Лоренца синхротрона, излучающего электроны при ν _c : | $ \ nu _ {\ rm c} = \ Gamma \ gamma _ {\ rm c} ^ 2 \ frac {q _ {\ rm e} B} {2 \ pi m _ {\ rm e} c} $ | ⁠), а типичный электрон ускоряется до γ _m .{3/4}.
\ end {Equation}

(25) Затем процесс повторного ускорения лишь незначительно ускоряет и без того релятивистский электрон. Следовательно, два процесса ускорения должны сильно отличаться. Похожая ситуация имеет место в модели магнитного пересоединения и турбулентности, вызванной внутренними столкновениями (ICMART) (Zhang & Yan 2011). Это усложнение, конечно, является внутренним недостатком модели. Кроме того, первый процесс ускорения должен ускорить все электроны, не оставляя после себя никаких медленных (в отличие от того, что видно, например, в моделировании частиц в ячейках (PIC) Спитковским 2008; Сирони и Спитковский 2011).В противном случае, если конкретный механизм не препятствует центрам повторного ускорения ускорять умеренно релятивистские электроны, эти электроны в конечном итоге будут ускоряться и производить паразитное излучение, которое будет противоречить наблюдениям. Вне участков ускорения электроны испускают синхротронное излучение, распространяясь вдоль силовых линий поля. 8 \ Gamma _ {2.{1/3}.
\ end {Equation}

(30) Наименьший возможный размер места ускорения — это ларморовский радиус электронов с наивысшей энергией, которые нужно ускорить. Учитывая, что высокоэнергетический степенной закон над пиком наблюдаемой полосовой функции простирается до ∼500ν _p , должны быть электроны с лоренц-факторами вплоть до γ ≈ 20γ _m . Принимая ларморовский радиус этих электронов за минимальный размер узла ускорения, получаем

\ begin {Equation}
0,03 \ Гамма _ {2.{\ prime}} <1, \ end {Equation}

(31) где точное значение зависит от механизма ускорения. Эти результаты предполагают, что, хотя места ускорения могут быть небольшими, они также могут приближаться к непрерывному пределу. При непрерывном ускорении может быть достигнуто равновесие между нагревом и охлаждением, так что электроны с некоторой удельной энергией остаются с постоянной энергией и не производят сверхмощные фотоны с низкой энергией (Kumar & McMahon 2008). В этом случае ν _c ≈ ν _m и проблема низкоэнергетического наклона спектра также решается.

5.2 Модель побега

В качестве альтернативы можно избежать паразитного низкоэнергетического синхротронного излучения, если электроны покидают излучающую область до того, как они остынут. Таким образом, эффективная частота охлаждения ν _c будет определяться временем ухода электронов из излучающей области, а не гидродинамической шкалой времени. Поскольку размер системы составляет порядка ct _hyd , мы не можем ожидать, что электроны физически покинут область.Однако если система достаточно неоднородна, так что помимо области сильного магнитного поля, в которой электроны быстро охлаждаются, есть области с низким магнитным полем, в которых электроны медленно охлаждаются, то электроны могут покинуть излучающие зоны до того, как значительно остынут. . Мы обсуждаем здесь возможную структуру такой конфигурации.

Мы рассматриваем модель, в которой есть два типичных магнитных поля. Сильное поле с (сопутствующей) напряженностью магнитного поля | $ B _ {\ rm s} ^ {\ prime} $ | и область слабого поля, где магнитное поле равно | $ B _ {\ rm out} ^ {\ prime} $ | ⁠, | $ \ eta _B \ Equiv B _ {\ rm s} ^ {\ prime} / B _ {\ rm из} ^ {\ prime} $ | ⁠.Поля таковы, что электроны излучают эффективно только при прохождении через «участки излучения», в которых магнитное поле является сильным. Поскольку мы рассматриваем систему с преобладанием потока Пойнтинга, в которой магнитные поля переносят большую часть энергии системы, существует два различных режима. В первом случае энергия магнитного поля в фоновом режиме преобладает над энергией системы, а во втором — полная энергия участков излучения.

Электрон с фактором Лоренца γ находится в местах излучения за время t _s (γ).В случае, если электрон встречает только один узел в течение длительности импульса, это время ухода из одного узла. В противном случае это общее время, которое он проводит в разных радиационных объектах. Чтобы поддерживать заданный пиковый поток суб-МэВ, испускаемый электронами с γ> γ _c , при одновременном снижении синхротронного оптического и рентгеновского потоков, которые возникают от электронов с γ _c , t _s , необходимо удовлетворяет

\ begin {уравнение}
\ left \ lbrace \ begin {array} {ll} t _ {\ rm s} (\ gamma) t _ {\ rm c, s} (\ gamma), & \ quad \ gamma> \ gamma _ {\ rm m}, \\
\ end {array} \ right.\ end {Equation}

(32) где t _{c, s} — время охлаждения синхротрона в местах облучения. Поскольку t _c (γ) ∝ γ ⁻¹ , механизм эвакуации должен удовлетворять t _s (γ) ∝ γ ^a с a ≥ −1 (случай a = −1 подробно рассматривается ниже). Определим γ _esc как фактор Лоренца электронов, для которого t _s (γ) = t _{c, s} (γ).Для a ≥ −1 электроны с γ> γ _esc будут охлаждаться перед уходом, тогда как электроны с γ _esc покидают место эмиссии, прежде чем внести вклад в поток низкой энергии. Для γ _{esc m} спектр ниже ν (γ _esc ) будет регулярным спектром медленного охлаждения ν ^−2/3 . Между ν (γ _esc ) и ν (γ _m ) спектр будет быстро остывать: ν ^−3/2 .

Если в ускользании преобладает диффузия Бома, то t _s (γ) ∝ γ ⁻¹ , что является предельным значением a .В этом случае отношение времени ухода к времени охлаждения одинаково для всех энергий электронов. Однако, поскольку предполагается, что все электроны первоначально были ускорены до уровня выше γ _m , электроны излучают сначала при ν ≥ ν _m и только позже на более низких частотах. Это означает, что для предельного значения a , если t _s (γ) ≈ t _{c, s} (γ) (для a = 1, если это равенство когда-либо выполняется, оно для любого значения γ), то будет уменьшение потока низких энергий, но не потока выше ν _m , как того требуют наблюдения.Если t _s (γ)> t _{c, s} (γ), электроны не убегают, и мы получаем начальный (не убегающий спектр). Если t _s (γ) ≪ t _{c, s} (γ), электроны значительно охлаждаются и перед уходом выделяются излишне оптическим и рентгеновским излучением.

Типичный электрон должен потратить долю ∼ t _{c, s} (γ _m ) / t _p длительности импульса внутри участков излучения (сильное магнитное поле). 9 \ Gamma _ {2.2 $ | ⁠) должно быть компенсировано сопоставимым давлением частиц в фоновом режиме. Тогда в полной энергии будут преобладать частицы, а не магнитные поля, вопреки нашим предположениям. Отметим, однако, что такая модель все еще может быть актуальной для решения проблемы спектрального индекса низких энергий в ситуации, когда в энергии не доминирует магнитное поле.

5.3 Конфайнмент модель

Дополнительная возможность, мотивированная моделями пересоединения, заключается в том, что магнитное поле рассеивается в небольших областях в пределах магнитного фона.Таким образом, может возникнуть ситуация, в которой в среднем ϵ _B ∼ 1, но электроны ускоряются и излучаются в небольших областях с гораздо более низким магнитным полем. Если электроны остаются ограниченными в этих областях, они охлаждаются менее эффективно, и ν _c может увеличиваться, что приводит к спектру, согласующемуся с оптическими и рентгеновскими наблюдениями. {- 8} \ Gamma _ {2.{5/3} \, {s},
\ end {Equation}

(39) намного короче динамического времени. Следовательно, в этом сценарии частицы в конечном итоге будут находиться в областях с сильным полем.

Таким образом, хотя в принципе невозможно решить все эти вопросы, эти соображения демонстрируют ограничения неоднородных конфигураций магнитного поля при наличии фона областей с преобладанием потока Пойнтинга.

6 ВЫВОДЫ

Струи с преобладанием магнитного поля должны рассеивать некоторую часть своей энергии, чтобы произвести наблюдаемое излучение.Однако неясно, где происходит диссипация и насколько она эффективна. Чтобы исследовать этот вопрос, мы исследовали условия в областях излучения с преобладанием магнитного поля, предполагая, что вся диссипация происходит прямо там. Отметим, что даже если перед излучающей областью имеется значительная диссипация, ограничения на время охлаждения, которые мы находим в документе (обсуждаются ниже), могут рассматриваться как пределы допустимой скорости диссипации. Более медленные скорости рассеяния фактически приведут к области излучения с преобладанием магнитного поля, с учетом ограничений, изложенных в этой статье.В качестве альтернативы диссипация не должна приводить непосредственно к ускорению частиц, и это обеспечит «буфер», в течение которого магнитное поле уменьшается, но быстрые электроны недоступны для излучения синхротрона.

Мы рассмотрели общий механизм излучения, предполагая только то, что участвуют релятивистские электроны, и сосредоточив внимание на неизбежной синхротронной сигнатуре этих релятивистских электронов в присутствии сильных магнитных полей. Мы обнаружили, что для Γ ≲ 600 релятивистские электроны, которые ускоряются в масштабе времени, меньшем, чем динамический масштаб времени, будут быстро остывать за счет синхротронного излучения.Следовательно, любой механизм излучения, предложенный для объяснения пика суб-МэВ, который основан на релятивистских электронах, должен быть быстрее, чем синхротрон. Поскольку такой механизм неизвестен, синхротрон является основным механизмом излучения в системах с преобладанием магнитного поля. Если синхротрон производит мгновенное излучение суб-МэВ, электроны остывают очень быстро. Например, в пределах оттока с типичным фактором Лоренца Γ = 300 время охлаждения, связанное с процессом излучения гамма-излучения, по меньшей мере на один порядок меньше, чем временной масштаб импульса.Типичная частота охлаждения будет ниже рентгеновских, а во многих случаях даже ниже оптической. Это означает, что синхротронное излучение этих быстро остывающих электронов будет намного выше пределов наблюдений в рентгеновском и оптическом диапазонах. Эта проблема связана, но не имеет прямого сходства с низкоэнергетическим спектральным индексом мгновенного γ-излучения, который намного сложнее, чем прогнозируемый при быстром охлаждении.

Мы рассматриваем три возможных способа преодоления чрезмерного излучения на низких частотах.Электроны могут быть ускорены до того, как они остынут, они могут быстро вырваться из зоны большого магнитного поля или они могут оставаться в пределах подобластей с низким магнитным полем, где они ускоряются, а затем излучают менее эффективно. Ускорение может быть непрерывным (Ghisellini & Celotti 1999; Kumar & McMahon 2008). В этом случае электроны сохраняются более или менее при одном и том же факторе Лоренца в течение всего эпизода излучения, что создает проблему для образования более высокой части энергетического спектра.В качестве альтернативы ускорение может быть спорадическим, и электроны ускоряются в «центрах повторного ускорения» (это ситуация, например, в модели ICMART; Zhang & Yan 2011). Ускорение в этих «центрах повторного ускорения» должно быть умеренным, с коэффициентом <3 по энергии. Это означает, что для этого сценария требуются два разных процесса ускорения. Сначала начальное ускорение, которое приводит электроны к γ _m ∼ 5000, а затем второй процесс повторного ускорения, который мягко ускоряет электроны.Дополнительным ограничением является то, что все присутствующие электроны должны быть ускорены в первой фазе ускорения, в противном случае медленные электроны будут ускоряться до умеренных энергий в «местах повторного ускорения» и будут вызывать ложное низкоэнергетическое синхротронное излучение. Из-за повторного ускорения для создания наблюдаемого потока требуется очень мало электронов. Следовательно, в исходящем потоке должно присутствовать очень мало протонов. Следовательно, все модели ускорения требуют очень малой барионной нагрузки (чрезвычайно большого σ).

Альтернативный сценарий — это тот, в котором магнитное поле неоднородно, а электроны эффективно охлаждаются только в «местах излучения», в которых магнитное поле сильнее. Однако эта модель требует, чтобы магнитное поле внутри участков излучения было значительно больше, чем поле во внешних областях. Для этого требуется внешний источник давления, который ограничивает магнитное поле в местах излучения, и это несовместимо с ситуацией, которую мы рассматриваем, в которой отток представляет собой преобладающий поток Пойнтинга.Однако это может быть применимо в других ситуациях, когда магнитное поле слабее.

Наконец, мотивированные моделями пересоединения, электроны могли ускоряться и излучать в небольших объемах излучающей области с более низкими магнитными полями, где их охлаждение менее эффективно. Однако эта модель требует некоторых экстремальных условий. Магнитные поля в этих областях должны быть очень маленькими (типичные значения ϵ _B ∼ 10 ⁻⁶ ), что приводит к большим ларморовским радиусам по сравнению с глубиной скин-слоя.Более того, учитывая небольшую толщину скин-слоя, время жизни областей с низким магнитным полем, скорее всего, будет намного меньше, чем динамический масштаб времени, и неясно, могут ли электроны удерживаться достаточно долго в этих режимах с низким магнитным полем.

Подводя итог, мы находим, что должны выполняться очень специфические условия, если в излучающей области преобладает поток Пойнтинга. Чтобы быть жизнеспособной, любая модель, в которой излучение находится в такой области, должна продемонстрировать, как эти условия достигаются. Насколько нам известно, не существует известной физической модели, которая действительно демонстрирует, как эти условия могут быть выполнены.Простейшее возможное решение этой головоломки состоит в том, что исходящий поток не является потоком Пойнтинга, преобладающим в области излучения. Это означает, что струи с преобладанием потока Пойнтинга рассеивают свою магнитную энергию до зоны излучения. Интересно, что совершенно разные соображения, основанные на изучении распространения релятивистских магнитогидродинамических (МГД) струй внутри звездной оболочки, недавно привели Бромберг, Грано и Пиран (2014) к аналогичному выводу, а именно, что струи, в которых доминирует поток Пойнтинга, должны рассеиваться глубоко в атмосфере. внутренность коллапсаров для совместимости с наблюдениями.

Мы благодарим Джонатана Гранота, Родольфо Барниола Дюрана и Даниэля Кагана за полезные обсуждения. Это исследование было поддержано грантом на передовые исследования ERC «GRBs», грантом I-CORE (грант № 1829/12) и исследовательским грантом ISF-NSFC.

ССЫЛКИ

,,,. ,

МНРАС

,

2001

, т.

328

стр.

393

и др. ,

ApJ

,

2012

, т.

754

стр.

121

и др. ,

ApJ

,

2012

, т.

757

стр.

L31

и др. ,

ApJ

,

1993

, т.

413

стр.

281

,. ,

ApJ

,

2004

, т.

613

стр.

460

,. ,

МНРАС

,

2011

, т.

412

стр.

522

,. ,

Phys. Rev. Lett.

,

1998

, т.

80

стр.

3911

. ,

МНРАС

,

2010

, т.

407

стр.

1033

.,

ApJ

,

2013

, т.

764

стр.

157

,. ,

ApJ

,

2013

, т.

769

стр.

69

,,,. ,

МНРАС

,

2011

, т.

416

стр.

3089

,,. ,

A&A

,

2009

, т.

498

стр.

677

,,,,. ,,. ,

AIP Conf. Proc. Vol. 526, Гамма-всплески: 5-й симпозиум в Хантсвилле

,

1999

Нью-Йорк

Am.Inst. Phys.

стр.

150

,,. ,

)

,

2014

и др. ,

ApJ

,

2011

, т.

741

стр.

24

и др. ,

Космические науки. Ред.

,

2005a

, т.

120

стр.

165

и др. ,

Наука

,

2005b

, т.

309

стр.

1833

,,,,. ,

GRB Coordinates Network Circular

,

2006

, vol.

5168

стр.

1

,,,,,. ,

ApJ

,

1997

, т.

488

стр.

330

и др. ,

ApJ

,

1997

, т.

479

стр.

L39

,,. ,

A&A

,

2011

, т.

526

стр.

A110

,,,,,,. ,

ApJ

,

1996

, т.

457

стр.

253

,. ,

ApJ

,

2000

, т.

529

стр.

146

. ,

МНРАС

,

2010

, т.

403

стр.

483

,. ,

МНРАС

,

2006

, т.

369

стр.

197

,,. ,

A&AS

,

1993

, т.

97

стр.

59

,. ,

МНРАС

,

1999

, т.

305

стр.

L6

,. ,

ApJ

,

1999

, т.

511

стр.

L93

,.,

МНРАС

,

2009

, т.

397

стр.

985

. ,

A&A

,

2006

, т.

457

стр.

763

. ,

A&A

,

2008

, т.

480

стр.

305

и др. ,

GRB Coordinates Network Circular

,

2007

, vol.

6053

стр.

1

. ,

МНРАС

,

2012

, т.

421

стр.

2467

,,.,

МНРАС

,

2006

, т.

370

стр.

1946

,,. ,

A&A

,

2011

, т.

525

стр.

53

и др. ,

ApJ

,

2011

, т.

727

стр.

Л33

. ,

39-я научная ассамблея КОСПАР. Реферат E2.3-12-12

,

2012

стр.

682

и др. ,

ApJ

,

2013

, т.

770

стр.

32

. ,

ApJ

,

1994

, т.

432

стр.

L107

,,. ,

ApJ

,

2013

, т.

766

стр.

31

,,,. ,

AJ

,

2009

, т.

137

стр.

4100

и др. ,

GRB Coordinates Network Circular

,

2006

, vol.

5311

стр.

1

,. ,

МНРАС

,

2008

, т.

384

стр.

33

,. ,

ApJ

,

2001

, т.

555

стр.

540

,,,,,,. ,

ApJ

,

1995

, т.

454

стр.

597

, г. ,

ApJ

,

1997

, т.

482

стр.

L29

,. ,

ApJ

,

2000

, т.

530

стр.

292

и др. ,

GRB Coordinates Network Circular

,

2006

, vol.

5447

стр.

1

,,. ,

ApJ

,

2005

, т.

635

стр.

516

,,. ,

ApJ

,

2009

, т.

703

стр.

675

,. ,

МНРАС

,

1993

, т.

265

стр.

L65

и др. ,

GRB Coordinates Network Circular

,

2006

, vol.

5823

стр.

1

,. ,

ApJ

,

2001

, т.

560

стр.

L49

,. ,

ApJ

,

2002

, т.

571

стр.

779

,,. ,

ApJ

,

2006

, т.

642

стр.

995

. ,. ,

Proceedings of Some Unoved Problems in Astrophysics

,

1995

Princeton

.

де Гувейя Даль Пино

E. M.

,,. ,

AIP Conf. Proc. Vol. 784, Магнитные поля во Вселенной: от лаборатории и звезд до первичных структур

,

2005

Нью-Йорк

Am. Inst. Phys.

стр.

164

,. ,

ApJ

,

2010

, т.

718

стр.

L63

,,,,,. ,

ApJ

,

1998

, т.

506

стр.

L23

,,,,,,. ,

ApJ

,

2002

, т.

581

стр.

1248

,. ,

ApJ

,

1994

, т.

430

стр.

L93

,. ,

ApJ

,

2005

, т.

628

стр.

847

,.,

ApJ

,

2009

, т.

702

стр.

1211

и др. ,

ApJ

,

2010

, т.

709

стр.

L172

,. ,

ApJ

,

1995

, т.

455

стр.

L143

,. ,

МНРАС

,

1997

, т.

287

стр.

110

,. ,

ApJ

,

1999

, т.

517

стр.

L109

,,. ,

ApJ

,

1996

, т.

473

стр.

204

,,. ,

ApJ

,

1998

, т.

497

стр.

Л17

. ,

ApJ

,

2003

, т.

583

стр.

L71

,. ,

МНРАС

,

2010

, т.

407

стр.

2075

,. ,

ApJ

,

1990

, т.

365

стр.

L55

,. ,

ApJ

,

2011

, т.

726

стр.

75

,.,

ApJ

,

2014

, т.

783

стр.

Л21

. ,

ApJ

,

2008

, т.

682

стр.

Л5

. ,

МНРАС

,

1994

, т.

270

стр.

480

,,. ,

ApJ

,

2007

, т.

666

стр.

1012

. ,

Природа

,

1992

, т.

357

стр.

472

,,. ,

ApJ

,

2011

, т.

738

стр.

77

,. ,

ApJ

,

1995

, т.

453

стр.

583

и др. ,

ApJ

,

2007

, т.

669

стр.

1107

,. ,

ApJ

,

2009

, т.

700

стр.

L65

,. ,

ApJ

,

2011

, т.

726

стр.

90

,. ,

МНРАС

,

2010

, т.

402

стр.

1854

© 2014 Авторы, опубликованные издательством Oxford University Press от имени Королевского астрономического общества

механизм излучения в пульсарах | Природа

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Механизмы когерентного излучения в астрофизической плазме

Аннотация

Рассмотрены три известных примера когерентного излучения в радиоастрономических источниках: излучение плазмы, электронно-циклотронное мазерное излучение (ECME) и радиоизлучение пульсаров.Плазменное излучение представляет собой многоступенчатый механизм, первая стадия которого заключается в генерации ленгмюровских волн посредством потоковой неустойчивости, а последующие стадии включают частичное преобразование ленгмюровской турбулентности в уходящее излучение на основной (F) и второй гармониках (H) плазмы. частота. Дан обзор первых разработок и последующих усовершенствований теории, мотивированных применением к солнечным радиовсплескам. Движущей силой нестабильности являются более быстрые электроны, опережающие более медленные, что приводит к положительному градиенту ({d} f (v_allel) / {d} v_allel> 0) на фронте луча.Несмотря на многочисленные успехи теории, нет общепринятого объяснения всплесков типа I и различных радиоконтинуумов. Самые ранние модели для ECME были чисто теоретическими, а позже теория была адаптирована и применена к Юпитеру (DAM), Земле (AKR), всплескам солнечных всплесков и вспыхивающим звездам. ECME сильно отдает предпочтение x-моде, тогда как плазменное излучение отдает предпочтение o-моде. Два драйвера для ECME — это функция звонка (подразумевающая {d} f (v) / {d} v> 0) и функция конуса потерь. ECME, управляемый конусом потерь, изначально был предпочтительным для всех приложений.Теперь излюбленный драйвер для AKR — это кольцевая функция в подковообразном распределении, которая возникает в результате ускорения параллельным электрическим током на сходящихся линиях магнитного поля. Драйвер в приложениях DAM, солнечной и звездной энергии неясен. Механизм радиоизлучения пульсаров остается загадкой. Рассмотрены элементы, необходимые для обсуждения возможных механизмов: общие свойства пульсаров, электродинамика пульсаров, свойства пульсарной плазмы и дисперсия волн в такой плазме. Обсуждаются четыре конкретных механизма излучения (излучение кривизны, излучение с линейным ускорением, излучение релятивистской плазмы и аномальное доплеровское излучение), и утверждается, что все они сталкиваются с трудностями.Кратко рассмотрено когерентное радиоизлучение обширных атмосферных ливней в атмосфере Земли. Указывается и обсуждается отличие теоретического подхода от астрофизических теорий. Обсуждаются тонкие структуры в DAM и радиоизлучении пульсаров, и предполагается, что захват в волне большой амплитуды, как в модели дискретного ОНЧ-излучения, дает правдоподобное объяснение. Указывается возможная прямая мера согласованности.

Механизм излучения гамма-всплесков: идентификация с помощью измерений наклона в оптическом ИК-диапазоне

Нет единого мнения о механизме излучения γ -всплесков (GRB).Модель синхротрона может создавать спектры γ -лучей с эмпирической формой функции Band (Band et al., 1993) из кусочно-двухстепенного распределения электронов по энергии (2EPLS). Эта модель синхротрона предсказывает, что для одного и того же спектра γ -лучей оптическое излучение может сильно отличаться по логарифмическому наклону fν и по потоку относительно γ -лучей, в зависимости от значений параметров модели. Это предсказание согласуется с огромным диапазоном наблюдаемых отношений потоков оптического потока / γ .Модель допускает только небольшой набор наклонов fν log в оптическом диапазоне, тем самым обеспечивая свободный путь к проверке или фальсификации. Измерения мгновенной вспышки излучения γ -луча в оптическом диапазоне до сих пор не дают полезной информации о форме спектра в пределах полосы и, следовательно, не могут использоваться для оценки таких прогнозов.

Мы описываем эксперимент, который реагирует на оповещения о местоположении гамма-всплеска с помощью быстро поворачивающегося телескопа, оснащенного тремя или более одновременно записывающими камерами с высоким разрешением, для измерения формы спектра мгновенного оптического ИК-излучения (OIR).Три канала измеряют два независимых спектральных наклона в области OIR, минимальную информацию, необходимую для оценки модели, предполагая, что один доминирующий компонент. Мы предлагаем кросс-корреляцию кривых блеска γ и OIR, чтобы убедиться, что в данном гамма-всплеске преобладает однокомпонентный фон, или для моделирования и количественной оценки вкладов других компонентов. Предыдущие измерения ПЗС имели ограниченное временное разрешение из-за шума считывания, ограничивающего кросс-корреляционный анализ. CCDS с электронным умножением (EMCCD) могут использоваться для значительного уменьшения шума чтения и обеспечения времени экспозиции до нескольких сотен мс.Наше сотрудничество начало эксперимент по поиску пути — транзиентный телескоп Назарбаев Университета в Ассы-Тургеньской астрофизической обсерватории (НУТТелА-ТАО) с телескопом с апертурой 70 см, который может указывать на любую точку над местным горизонтом за ≤8 с, с тремя одновременными оптическими каналами. Ожидается, что NUTTelA-TAO будет измерять оптические наклоны 3–8 гамма-всплесков в год и должен обеспечить четкую проверку / опровержение модели 2EPLS после того, как во время быстрой эмиссии будут обнаружены несколько достаточно ярких гамма-всплесков с преобладанием одного компонента.Платформа космического базирования могла бы легче расширить спектральный охват до длин волн ближнего ИК-диапазона для большей точности измерения спектральных наклонов и увеличения вероятности измерения частоты самопоглощения, которая несет ценную информацию о физических условиях внутри джета гамма-всплеска. Дополнительная наука включает обнаружение испарения пыли из-за УФ-вспышки от вспышки, что может быть использовано для изучения пыли вокруг одиночной звезды на большом красном смещении, независимо от пыли родительской галактики.

Механизм биогенного производства и эмиссии MEK из MVK, не связанных с биосинтезом изопрена

Affek, H.П. и Якир, Д .: Защита изопреном от синглетного кислорода в
Leaves, Plant Physiol., 129, 269–277, https://doi.org/10.1104/pp.010909, 2002.

Affek, H.P. и Yakir, D .: Natural Abundance
Изопрен отражает неполное взаимодействие между синтезом изопрена и
Фотосинтетический поток углерода, Физиология растений, 131, 1727–1736,
https://doi.org/10.1104/pp.102.012294, 2003.

Альмерас, Э., Штольц, С., Волленвейдер, С., Реймонд, П.,
Мен-Сафране Л. и Фармер Э.E .: Реактивные электрофильные разновидности.
активировать экспрессию защитных генов у Arabidopsis, Plant J., 34, 205–216,
https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.2003.01718.x, 2003.

Андреэ, М. О., Артаксо, П., Брандао, К., Карсвелл, Ф. Э., Чиччоли, П.,
да Коста, А. Л., Кулф, А. Д., Эстевес, Дж. Л., Гаш, Дж. Х. С., Грейс, Дж.,
Кабат П., Лелиевельд Дж., Малхи Ю., Манзи А. О., Мейкснер Ф. X., Нобре А.
Д., Нобре, К., Руиво, М. Д. Л. П., Сильва-Диас, М. А., Стефани, П.,
Валентини Р., фон Жуан Дж. И Ватерлоо М.J .: Биогеохимический цикл
углерода, воды, энергии, следовых газов и аэрозолей в Амазонии:
LBA-EUSTACH эксперименты, J. Geophys. Рес.-Атмос., 107, 8066,
https://doi.org/10.1029/2001JD000524, 2002.

Бенке, К., Элтинг, Б., Тойбер, М., Бауэрфейнд, М., Луис, С., Хэнш,
Р., Полл А., Больманн Дж. И Шницлер Дж. П .: Трансгенные, неизопреновые
испускающие тополя не любят горячего, Плант Дж., 51, 485–499,
https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2007.03157.x, 2007.

Brilli, F., Барта, К., Фортунати, А., Лердау, М., Лорето, Ф., и Сентритто,
М .: Реакция эмиссии изопрена и углеродного обмена на засуху по-белому
саженцы тополя ( Populus alba ), New Phytol., 175, 244–254,
https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.02094.x, 2007.

Брилли, Ф., Руусканен, Т. М., Шнитцхофер, Р., Мюллер, М.,
Брайтенлехнер, М., Биттнер, В., Вольфарт, Г., Лорето, Ф., и Гензель, А .:
Обнаружение летучих веществ растений после поранения листа и потемнения протоном
«Времяпролетная» масс-спектрометрия реакции переноса (PTR-TOF), PLoS ONE,
6, e20419, https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0020419, 2011.

Брилли, Ф., Джоли, Б., Фарес, С., Теренцио, З., Зона, Д., Гилен, Б.,
Лорето Ф., Янссенс И. А. и Сеулеманс Р. Стремление к быстрому развитию листьев
сезонный характер потоков летучих органических соединений (ЛОС) в
Биоэнергетическая плантация тополя «под корень», Plant Cell Environ., 39,
539–555, https://doi.org/10.1111/pce.12638, 2016.

Каппеллин, Л .: Механизм биогенного происхождения МЕК из MVK,
https://doi.org/10.4121/uuid:63039e2e-03d6-455d-81de-e94c9671f21c, 2019.

Cappellin, L., Biasioli, F., Fabris, A., Schuhfried, E., Soukoulis, C.,
Марк, Т., и Гаспери, Ф .: Повышение точности определения массы в PTR-TOF-MS: еще один шаг
для лучшей идентификации соединений в PTR-MS, Int. J. Mass Spectrom.,
290, 60–63, https://doi.org/10.1016/j.ijms.2009.11.007, 2010.

Cappellin, L., Biasioli, F., Schuhfried, E., Soukoulis, C., Märk, TD,
и Гаспери, Ф .: Расширение динамического диапазона реакции переноса протона.
времяпролетные масс-спектрометры с новой системой коррекции мертвого времени Rapid
Commun.Масс-спектрометрия. RCM, 25, 179–183, https://doi.org/10.1002/rcm.4819, 2011a.

Каппеллин, Л., Биазиоли, Ф., Гранитто, П. М., Шухфрид, Э., Сукулис, К.,
Коста Ф., Мерк Т. и Гаспери Ф .: Об анализе данных в PTR-TOF-MS:
От необработанных спектров к интеллектуальному анализу данных, Sens. Actuators B Chem., 155, 183–190,
https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.11.044, 2011b.

Каппеллин, Л., Альгарра Аларкон, А., Хердлингер-Блатт, И., Санчес, Дж.,
Биазиоли, Ф., Мартин, С. Т., Лорето, Ф., и МакКинни, К.А .: Поле
наблюдения за обменом летучих органических соединений (ЛОС) в красных дубах, Атмос.
Chem. Phys., 17, 4189–4207, https://doi.org/10.5194/acp-17-4189-2017, 2017.

Chew, A. A. and Atkinson, R .: Выходы образования радикалов OH из газовой фазы
реакции O ₃ с алкенами и монотерпенами, J. Geophys. Res.-Atmos.,
101, 28649–28653, https://doi.org/10.1029/96JD02722, 1996.

Дельфайн, С., Ди Марко, Г., и Лорето, Ф .: Оценка фотодыхания.
рециркуляция углекислого газа в процессе фотосинтеза, Aust.J. Plant Physiol., 26,
733–736, https://doi.org/10.1071/PP99096, 1999.

Делледон, М., Зейер, Дж., Марокко, А., Лэмб, К.: Взаимодействия сигналов.
между оксидом азота и реактивными кислородными интермедиатами на заводе
реакция устойчивости к гиперчувствительным заболеваниям, P. Natl. Акад. Sci. США, 98,
13454–13459, https://doi.org/10.1073/pnas.231178298, 2001.

Delwiche, C.F. и Sharkey, T.D .: Быстрое появление ¹³ C в биогенных
изопрен, когда ¹³ CO ₂ скармливается интактным листьям, Plant Cell Environ., 16,
587–591, https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.1993.tb00907.x, 1993.

Фэн, Ю., Вэнь, С., Чен, Ю., Ван, X., Лю, Х., Би, X., Шэн, Г., и Фу,
Дж .: Уровни карбонильных соединений и их источников в окружающей среде в Гуанчжоу,
Китай, Атмос. Environ., 39, 1789–1800,
https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2004.10.009, 2005.

де Гау, Дж., Варнеке, К., Карл, Т., Эрдекенс, Г., ван дер Вин, К., и
Фолл, Р.: Чувствительность и специфичность обнаружения газовых примесей в атмосфере
масс-спектрометрия с реакцией переноса протона, Int.J. Mass Spectrom.,
223, 365–382, 2003.

Грожан, Э., Грожан, Д., Фрейзер, М. П., и Касс, Г. Р.: Модель качества воздуха.
Данные оценки для органических веществ. 2. Карбонилы C1-C14 в воздухе Лос-Анджелеса,
Environ. Sci. Technol., 30, 2687–2703, https://doi.org/10.1021/es950758w, 1996.

Харрисон, С. П., Морфопулос, К., Дэни, К. Г. С., Прентис, И. К., Арнет,
А., Этвелл, Б. Дж., Баркли, М. П., Лейшман, М. Р., Лорето, Ф., Медлин, Б.
Э., Нинеметс Ю., Посселл М., Пеньуэлас Дж. И Райт И.Дж .:
Выбросы летучих изопреноидов из пластида на планету, New Phytol., 197 ,,
49–57, https://doi.org/10.1111/nph.12021, 2013.

Харви, К. М. и Шарки, Т. Д .: Экзогенный изопрен модулирует ген
экспрессия в нестрессированных растениях Arabidopsis thaliana, Plant Cell Environ.,
39, 1251–1263, https://doi.org/10.1111/pce.12660, 2016.

Харви, К. М., Ли, З., Тьельстрём, Х., Бланшар, Г. Дж., И Шарки, Т.
D .: Концентрация изопрена в искусственных и тилакоидных мембранах, J.
Биоэнерг.Biomembr., 47, 419–429, https://doi.org/10.1007/s10863-015-9625-9, 2015.

Jardine, K., Abrell, L., Kurc, SA, Huxman, T., Ортега Дж. И
Гюнтер, А .: Выбросы летучих органических соединений от Larrea tridentata (креозотебуш),
Атмос. Chem. Phys., 10, 12191–12206, https://doi.org/10.5194/acp-10-12191-2010,
2010.

Хардин, К., Чемберс, Дж., Алвес, Э. Г., Тейшейра, А., Гарсия, С., Холм, Дж.,
Хигучи, Н., Манзи, А., Абрелл, Л., Фуэнтес, Дж. Д., Нильсен, Л. К., Торн, М.
С., Викерс К.E .: Динамическое балансирование источников углерода изопрена отражает
Фотосинтетические и фотодыхательные реакции на температурный стресс, РАСТЕНИЕ
Physiol., 166, 2051–2064, https://doi.org/10.1104/pp.114.247494, 2014.

Джардин, К. Дж., Монсон, Р. К., Абрелл, Л., Салеск, С. Р., Арнет, А.,
Джардин, А., Исида, Ф. Ю., Серрано, А. М. Ю., Артаксо, П., Карл, Т., Фарес,
С., Гольдштейн А., Лорето Ф. и Хаксман Т .: Изопрен внутри растения
окисление подтверждено прямыми выбросами продуктов окисления метилвинила
кетон и метакролеин, Global Change Biol., 18, 973–984, г.
https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02610.x, 2012.

Джардин, К. Дж., Мейерс, К., Абрелл, Л., Алвес, Э. Г., Янез Серрано, А. М.,
Кессельмайер, Дж., Карл, Т., Гюнтер, А., Викерс, К., и Чемберс, Дж. К .:
Выбросы предполагаемых продуктов окисления изопрена из веток манго под
абиотический стресс, J. Exp. Бот., 64, 3669–3679, https://doi.org/10.1093/jxb/ert202,
2013.

Дженкин, М. Э., Сондерс, С. М., и Пиллинг, М. Дж .: Тропосфера.
разложение летучих органических соединений: протокол для механизма
разработка, Атмос.Environ., 31, 81–104,
https://doi.org/10.1016/S1352-2310(96)00105-7, 1997.

Jordan, A., Haidacher, S., Hanel, G., Hartungen, E., Herbig, J., Märk ,
L., Schottkowsky, R., Seehauser, H., Sulzer, P., and Märk, T.D .: An
онлайн-масс-спектрометр сверхвысокой чувствительности с переносом протона
в сочетании с возможностью переключения реактивных ионов (PTR + SRI — MS), Int. Дж.
Mass Spectrom., 286, 32–38, https://doi.org/10.1016/j.ijms.2009.06.006, 2009.

Кай, Х., Хирасима, К., Мацуда, О., Икегами, Х., Винкельманн, Т., Накахара,
Т., и Иба, К.: Термостойкий цикламен с восстановленным акролеином и метилом.
винилкетон, J. Exp. Бот., 63, 4143–4150, https://doi.org/10.1093/jxb/ers110,
2012.

Карл Т., Потоснак М., Гюнтер А., Кларк Д., Уокер Дж., Херрик Дж. Д.,
и Герон, Ч .: Обменные процессы летучих органических соединений выше
тропический дождевой лес: значение для моделирования химии тропосферы, приведенное выше
густая растительность, J. Geophys. Рес.-Атмос., 109, D18306,
https: // doi.org / 10.1029 / 2004JD004738, 2004.

Карл, Т., Харли, П., Гюнтер, А., Расмуссен, Р., Бейкер, Б., Джардин, К.,
и Nemitz, E .: Двунаправленный обмен кислородсодержащих ЛОС между
плантация сосны лоблольной (Pinus taeda) и атмосфера, Атмос. Chem.
Phys., 5, 3015–3031, https://doi.org/10.5194/acp-5-3015-2005, 2005.

Карл Т., Харли П., Эммонс Л., Торнтон Б. , Гюнтер, А., Басу, К.,
Turnipseed, A., and Jardine, K .: Эффективное очищение атмосферы от окисленных
Органические следовые газы по растительности, Science, 330, 816–819,
https: // doi.org / 10.1126 / science.1192534, 2010.

Karl, T., Hansel, A., Cappellin, L., Kaser, L., Herdlinger-Blatt, I.,
и Jud, W .: Селективные измерения изопрена и 2-метил-3-бутен-2-ола на основе
по ионизационной масс-спектрометрии NO +, Атмос. Chem. Phys., 12, 11877–11884, https://doi.org/10.5194/acp-12-11877-2012, 2012.

Kergomard, A., Renard, MF, Veschambre, H., Courtois, D., и Петяр, В .:
Восстановление α , β -ненасыщенных кетонов суспензией растений
культур, Фитохимия, 27, 407–409, https: // doi.орг / 10.1016 / 0031-9422 (88) 83108-X,
1988.

Knudsen, J. T., Tollsten, L., and Bergström, L.G .: Цветочные ароматы — a
контрольный список летучих соединений, выделенных методом свободного пространства,
Phytochemistry, 33, 253–280, https://doi.org/10.1016/0031-9422(93)85502-I, 1993.

Legreid, G., Lööv, JB, Staehelin, J., Hueglin, C. , Хилл, М.,
Бухманн Б., Превот А.С. Х. и Рейманн С .: Оксигенированные летучие органические вещества.
соединения (ЛОС) на городском фоновом участке в Цюрихе (Европа):
Сезонные колебания и распределение источников, Атмос.Окружающая среда, 41,
8409–8423, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.07.026, 2007.

Лю Ю. Дж., Хердлингер-Блатт И., МакКинни К. А. и Мартин С. Т .:
Производство метилвинилкетона и метакролеина через гидропероксил
путь окисления изопрена, Атмос. Chem. Phys., 13, 5715–5730,
https://doi.org/10.5194/acp-13-5715-2013, 2013.

Loivamäki, M., Gilmer, F., Fischbach, R.J., Sörgel, C., Bachl, A.,
Вальтер А., Шницлер Дж. П .: Arabidopsis, модель для изучения биологических
Функции эмиссии изопрена ?, Plant Physiol., 144, 1066–1078,
https://doi.org/10.1104/pp.107.098509, 2007.

Loreto, F .: Маркировка 13C выявляет бассейны хлоропласта и экстрахлоропласта
диметилаллилпирофосфата и их вклада в образование изопрена,
PLANT Physiol., 135, 1903–1907, https://doi.org/10.1104/pp.104.039537, 2004.

Лорето, Ф. и Шницлер, Ж.-П .: Абиотические стрессы и индуцированные БЛОС, тенденции
Plant Sci., 15, 154–166, https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.12.006, 2010.

Лорето Ф. и Шарки Т.D .: Исследование газообмена фотосинтеза и
Эмиссия изопрена у Quercus rubra, Planta, 182, 523–531,
https://doi.org/10.1007/BF02341027, 1990.

Лорето, Ф. и Великова, В .: Изопрен, производимый листьями, защищает
Фотосинтетический аппарат против повреждения озоном, тушит озоновые продукты и
Снижает перекисное окисление липидов клеточных мембран, PLANT Physiol., 127,
1781–1787, https://doi.org/10.1104/pp.010497, 2001.

Лорето, Ф., Чентритто, М., Барта, К., Кальфапьетра, К., Фарес, С., и Монсон,
Р.К .: Связь между скоростью эмиссии изопрена и темновым дыханием.
Норма в листьях тополя белого (Populus alba L.), Plant Cell Environ., 30,
662–669, https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01648.x, 2007.

Mittler, R., Vanderauwera, S., Suzuki, N., Miller, G., Tognetti, VB,
Вандепоэле, К., Голлери, М., Шулаев, В., и Ван Брейзегем, Ф .: ROS
сигнализация: новая волна ?, Trends Plant Sci., 16, 300–309,
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2011.03.007, 2011.

Мур, Д.П., Ремедиос, Дж. Дж., И Водопад, А. М .: Глобальное распределение
ацетон в верхней тропосфере по спектрам MIPAS, Atmos. Chem. Физ., 12,
757–768, https://doi.org/10.5194/acp-12-757-2012, 2012.

Мурамото, С., Мацубара, Ю., Мвенда, К.М., Коэдука, Т., Саками, Т., Тани,
А., Мацуи, К.: Глутатионилирование и восстановление метакролеина в помидорах.
Растения объясняют его абсорбцию из паровой фазы, Plant Physiol.,
169, 1744–1754, https://doi.org/10.1104/pp.15.01045, 2015.

Niinemets, Ü., Лорето, Ф., и Райхштейн, М .: Физиологические и
физико-химический контроль выбросов летучих органических соединений листвой,
Trends Plant Sci., 9, 180–186, https://doi.org/10.1016/j.tplants.2004.02.006, 2004.

Nölscher, AC, Yañez-Serrano, AM, Wolff, S., de Araujo , AC,
Лаврич, Й. В., Кессельмайер, Дж., И Уильямс, Дж .: Неожиданная сезонность
по количеству и составу реакционной способности воздуха тропических лесов Амазонки, Нат.
Commun., 7, 10383, https://doi.org/10.1038/ncomms10383, 2016.

Oikawa, P.Ю. и Лердау, М. Т .: Катаболизм летучих органических соединений.
влияет на выживание растений, Trends Plant Sci., 18, 695–703,
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2013.08.011, 2013.

Омаса К., Тобе К., Хосоми М. и Кобаяши М.: Поглощение озона и
Семь органических загрязнителей, полученные от Populus nigra и Camellia sasanqua, Environ.
Sci. Technol., 34, 2498–2500, https://doi.org/10.1021/es9

m, 2000.

Полластри, С., Цонев, Т., и Лорето, Ф .: Изопрен улучшает фотохимические свойства.
эффективность и увеличивает теплоотдачу в растениях при физиологических
температуры, Дж.Exp. Bot., 65, 1565–1570, https://doi.org/10.1093/jxb/eru033, 2014.

Основная группа разработчиков R: R: Язык и среда для статистики
Computing, Вена, Австрия, доступно по адресу: http://www.R-project.org
(последний доступ: 20 августа 2018 г.), 2009 г.

Сасаки, К., Сайто, Т., Лямся, М., Оксман-Калдентей, К.-М., Сузуки,
М., Охьяма, К., Муранака, Т., Охара, К., и Ядзаки, К.: Растения используют
Эмиссия изопрена как механизм термостойкости, Physiol растительных клеток, 48,
1254–1262, https: // doi.org / 10.1093 / pcp / pcm104, 2007.

Sharkey, T. D., Yeh, S., Wiberley, A. E., Falbel, T. G., Gong, D., and
Фернандес, Д. Э .: Эволюция биосинтетического пути изопрена в Кудзу,
Plant Physiol., 137, 700–712, https://doi.org/10.1104/pp.104.054445, 2005.

Sin, D. W. M., Wong, Y.-C., and Louie, P.K.K .: Тенденции содержания карбонила в окружающей среде.
соединения в городской среде Гонконга, Атмос. Окружающая среда, 35,
5961–5969, https://doi.org/10.1016/S1352-2310(01)00359-4, 2001.

Сингх, Х.Б., Салас, Л. Дж., Чатфилд, Р. Б., Чех, Э., Фрид, А., Валега,
Дж., Эванс, М. Дж., Филд, Б. Д., Джейкоб, Д. Дж., Блейк, Д., Хайке, Б., Талбот,
Р., Сакс, Г., Кроуфорд, Дж. Х., Эйвери, М. А., Сандхольм, С., и Топилберг,
H .: Анализ атмосферного распределения, источников и стоков
кислородсодержащие летучие органические химические вещества на основе измерений над Тихим океаном
во время TRACE-P, J. Geophys. Res., 109, D15S07, https://doi.org/10.1029/2003JD003883,
2004.

Sommariva, R., de Gouw, J. A., Trainer, M., Атлас, Э., Гольдан, П. Д., Кустер,
W.C., Warneke, C. и Fehsenfeld, F.C .: Эмиссии и фотохимия
оксигенированные летучие органические соединения в городских шлейфах на северо-востоке США, Атмос.
Chem. Phys., 11, 7081–7096, https://doi.org/10.5194/acp-11-7081-2011, 2011.

Tani, A. и Hewitt, C.N .: Поглощение альдегидов и кетонов при типичных значениях
Комнатные концентрации комнатных растений, окружающей среды. Sci. Технол., 43,
8338–8343, https://doi.org/10.1021/es

16, 2009 г.

Тани А., Тобе С. и Симидзу С.: Поглощение метакролеина и метилвинила
Кетоны в саженцах деревьев и их влияние на атмосферу леса, Окружающая среда.
Sci. Technol., 44, 7096–7101, https://doi.org/10.1021/es1017569, 2010.

Тани, А., Тобе, С., и Симидзу, С.: Поглощение листами метилэтилкетона и
кротоновый альдегид Castanopsis sieboldii и Viburnum odoratissimum
саженцы, Атмос. Environ., 70, 300–306, г.
https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.12.043, 2013.

Таттини, М., Лорето, Ф., Фини, А., Гуиди, Л., Брунетти, К., Великова, В.,
Гори, А., Феррини, Ф .: Изопреноиды и фенилпропаноиды являются частью
антиоксидантная защита, ежедневно управляемая стрессом от засухи
Platanus × acerifolia в течение средиземноморского лета, Новый
Phytol., 207, 613–626, https://doi.org/10.1111/nph.13380, 2015.

Titzmann, T., Graus, M., Müller, M., Hansel, A., and Ostermann, А .:
Улучшенный анализ пиков сигналов на основе систем подсчета: проиллюстрировано для
времяпролетная масс-спектрометрия реакции переноса протона, Int. Дж.Масса
Спектром., 295, 72–77, https://doi.org/10.1016/j.ijms.2010.07.009, 2010.

Великова В., Варконий З., Сабо М., Масленкова Л. , Ног, И., Ковач,
Л., Пеева В., Бушева М., Гараб Г., Шарки Т. Д., Лорето Ф .:
Повышенная термостабильность тилакоидных мембран в листьях, выделяющих изопрен
Исследование трех биофизических методов, Физиология растений, 157, 905–916,
https://doi.org/10.1104/pp.111.182519, 2011.

Викерс, К. Э., Посселл, М., Кожокариу, К. И., Великова, В.Б.,
Лаотаворнкиткул, Дж., Райан, А., Муллино, П. М., и Николас Хьюитт, К.:
Синтез изопрена защищает трансгенные растения табака от окислительного стресса,
Plant Cell Environ., 32, 520–531, https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01946.x,
2009.

Vickers, C.E., Possell, M., Laothawornkitkul, J., Ryan, A.C., Hewitt, C.
N., Mullineaux, P.M .: Синтез изопрена в растениях: уроки
модель трансгенного табака, Plant Cell Environ., 34, 1043–1053,
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2011.02303.x, 2011.

Волленвейдер, С., Вебер, Х., Штольц, С., Шетела, А., и Фармер, Э. Э .:
Кетодиены жирных кислот и кетотриены жирных кислот: акцепторы присоединения по Михаэлю
которые накапливаются в поврежденных и больных листьях Arabidopsis, Plant J., 24,
467–476, https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2000.00897.x, 2000.

Яньес-Серрано, AM, Нельшер, AC, Уильямс, Дж., Вольф, С., Алвес, E.,
Мартинс, Г. А., Бурцукидис, Э., Брито, Дж., Жардин, К., Артаксо, П., и
Кессельмайер, Дж.: Диль и сезонные изменения биогенных летучих органических веществ.
соединения внутри и над тропическим лесом Амазонки, Атмос. Chem. Физ., 15,
3359–3378, https://doi.org/10.5194/acp-15-3359-2015, 2015.

Яньес-Серрано, А. М., Нельшер, А. К., Бурцукидис, Э., Дерстрофф, Б.,
Заннони, Н., Грос, В., Ланца, М., Брито, Дж., Ноэ, С. М., Хаус, Э., Хьюитт,
К. Н., Лэнгфорд, Б., Немитц, Э., Берендт, Т., Уильямс, Дж., Артаксо, П.,
Андреэ, М. О., и Кессельмейер, Дж .: Атмосферные отношения смеси метилового эфира.
этилкетон (2-бутанон) в тропических, северных, умеренных и морских
среды, Атмос.Chem. Phys., 16, 10965–10984,
https://doi.org/10.5194/acp-16-10965-2016, 2016.

Механизмы когерентного излучения в радиопульсарах

Аннотация

В данной работе мы исследуем некоторые возможные механизмы радиоизлучения пульсаров. Сначала проанализируем нормальные моды сильно замагниченной электрон-позитронной плазмы с учетом возможного различия функций распределения электронов и позитронов. Рассмотрены дисперсионные соотношения, поляризационные свойства и различные режимы пучковых неустойчивостей в парной плазме.Мы утверждаем, что кинетические нестабильности электромагнитных мод являются более перспективными кандидатами в механизм радиоизлучения пульсаров, чем электростатические неустойчивости (которые возникают в гидродинамическом режиме). Мы выясняем микрофизические процессы, лежащие в основе циклотронно-черенковского и черенковского дрейфа излучения, подчеркивая важность коллективных плазменных эффектов, затрагивающих все частицы среды. Показано, что циклотронно-черенковское излучение при аномальном эффекте Доплера может объяснять различные наблюдаемые явления излучения «ядра».Черенковское дрейфовое излучение — вероятный кандидат на «конусное» излучение.

Мы разработали новое описание, которое рассматривает черенковское дрейфовое излучение в цилиндрических координатах. Этот подход последовательно описывает резонансное взаимодействие волны и частицы и обеспечивает связь между черенковским, кривизной и дрейфовым механизмами излучения, восстанавливая их как предельные случаи процесса черенковского дрейфа излучения.

Мы также рассматриваем две возможные нелинейные стадии развития циклотронно-черенковской неустойчивости: квазилинейную диффузию и вынужденное комбинационное рассеяние света.Мы вычисляем асимптотическое распределение частиц и возникающие спектры для циклотронно-черенковской неустойчивости, а также показываем, что индуцированное комбинационное рассеяние может быть важным для распространения волн и нелинейного насыщения электромагнитных неустойчивостей. Наконец, мы рассмотрели уход волн из магнитосферы пульсара с учетом циклотронного, черенковского и черенковского дрейфового поглощения.

15

08-092435

//resolver. https edu / CaltechETD: etd-0

08-092435