КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2007, том 45, № 3, с. 278-281
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 524.822
ГАММА-ВСПЛЕСКИ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЕ АППАРАТУРОЙ АВС-Ф НА БОРТУ ИСЗ КОРОНАС-Ф В 2001-2005 гг. В НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ГАММА-ДИАПАЗОНЕ
© 2007 г. И. В. Архангельская1, А. И. Архангельский1, Ю. Д. Котов1, С. И. Кузнецов2,
А. С. Гляненко1
1гвпв .belousova@usa.net 1Институт астрофизики Московского инженерно-физического института (государственного университета) 2Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ
Поступила в редакцию 20.09.2006 г.
PACS: 98.70.Rz
Аппаратура АВС-Ф (Амплитудно-Временная спектрометрия Солнца) [1] предназначена для изучения характеристик потоков жесткого рентгеновского и гамма-излучения от Солнца, солнечных вспышек и других нестационарных процессов. Эксперимент проводился в рамках международной программы КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активного Солнца) на специализированной автоматической станции КОРОНАС-Ф, успешный запуск которой был произведен 31.VII.2001 г. Орбита космического аппарата имела следующие параметры: высота ~500 км, наклонение ~82.5°, период обращения ~90 мин. Эксперимент КОРОНАС-Ф был ориентирован на изучение солнечных вспышек, но большое поле зрения детекторов аппаратуры АВС-Ф (~2п ср) позволяло использовать этот прибор и для регистрации GRB (Gamma-Ray Bursts). Спутник КОРОНАС-Ф завершил свою работу 6.XII.2005 г.
Аппаратура АВС-Ф представляет собой систему обработки информации с двух детекторов: СОНГ-Д [2] - сцинтилляционного детектора на основе CsI(Tl) 0200 мм и высотой 100 мм, окруженного антисовпадательным пластиковым защитным детектором, и РПС-1 [3] - полупроводникового детектора на основе CdTe размерами 4.9 мм х 4.9 мм. Информация с детектора СОНГ-Д поступает в двух у-диапазонах - высокоэнергетическом 4-94 МэВ и низкоэнергетическом 0.1-11 МэВ (сигнал высокоэнергетической моды использовался также для регистрации потоков нейтронов в диапазоне 10-300 МэВ). Границы диапазонов указаны по данным первичных полетных калибровок [4, 5], т.к. со временем меняются как коэффициент преобразования зависимости энерговыделения в детекторе от номера канала АЦП прибора (не более 2% в месяц), так и порог реги-
страции (не более 3.5а за весь период работы аппаратуры) [6]. Диапазон работы детектора РПС-1 составляет 3-30 кэВ. Сравнительные характеристики аппаратуры АВС-Ф и других детекторов GRB приведены в таблице.
Прибор АВС-Ф имеет два режима работы. В фоновом режиме проводится анализ потоков излучения (время накопления спектров 16 с в низкоэнергетическом диапазоне и 128 с - в высокоэнергетическом) и поиск событий типа "вспышка". При выделении такого события осуществляется переход в режим регистрации вспышки (время накопления спектров 1 с в низкоэнергетическом диапазоне и 4 с - в высокоэнергетическом). Переход аппаратуры в режим "вспышка" производится при выявлении статистически обеспеченного превышения числа квантов потока у-излучения в низкоэнергетическом диапазоне в данном временном интервале (критерий 6а) над средним значением числа зарегистрированных у-квантов за 128 предыдущих интервалов накопления (базовый временной интервал 16 мс).
За один виток КА КОРОНАС-Ф четырежды пересекал внешний радиационный пояс Земли, а на некоторых витках заходил в Южно-Атлантическую магнитную аномалию. Для оценки фона использовались значения скорости счета прибора, усредненные по нескольким ближайшим по времени прохождения участкам орбиты космического аппарата, имеющим близкие географические и Ь-координаты. На экваториальных участках орбиты космического аппарата для оценки фона производилась аппроксимация его усредненного временного поведения полиномами IV или V степени, а в областях полярных шапок - полиномами I степени либо константой [7]. Области радиационного пояса и Южно-Атлантической аномалии исключались из анализа.
^^^^^^ Детектор Характеристики^^^^^ АВС-Ф RHESSI SWIFT/BAT КОНУС
Эффективная площадь ~600 см2 <300 см2 5200 см2 200 см2
Поле зрения ~2п ср 2п ср 2 ср 4п ср
Детектор CsI(Tl) Ge CdZnTe Nal
Энергетический диапазон 0.05-11 МэВ 4-94 МэВ (данные I года) 0.08-22 МэВ 2-260 МэВ (данные последнего года) 0.05-17 МэВ 15-150 кэВ 0.01-10МэВ
Энергетическое разрешение (FWHM) 86 кэВ (13%) на линии 662 кэВ <3 кэВ на линии 100 кэВ <5 кэВ на линии 500 кэВ 3.3 кэВ на линии 100 кэВ на линии 660 кэВ
За период август 2001-декабрь 2005 гг. аппаратурой АВС-Ф было зарегистрировано более 30 GRB. Как было отмечено выше, минимальное время накопления спектральной информации с детекторов аппаратуры АВС-Ф составляет 1 с, поэтому наблюдались гамма-всплески только с длительностью более 2 с. Типичные примеры временных профилей зарегистрированных аппаратурой АВС-Ф всплесков приведены на рис. 1. Гамма-всплеск GRB050126 наблюдался одновременно АВС-Ф в низкоэнергетическом гамма-диапазоне и SWIFT/BAT в 12.00.53 UT (z ~ 1.26 http://www.mpe. mpg.de/~jcg/grb-gen.html) - см. рис. 1а. Длительность этого всплеска по данным SWIFT (http://swift.gsfc. nasa.gov/cgi-bin/swift/grb_table/grb_table.py) составляла t90 ~ 26 с, а по данным АВС-Ф t90 ~ 40 с (t90 для всплеска может быть разным в зависимости от чувствительности и энергетического диапазона детектора, которым GRB был зарегистрирован). Максимальная энергия зарегистрированного АВС-Ф во время этого всплеска гамма-излучения Emax = 0.37 ± ± 0.03 МэВ. Всплеск GRB030328, зарегистрированный в 11.20.58 UT, наблюдался одновременно HETE (z ® 1.52, t90 ~ 100 с, http://space.mit.edu/HETE/Bursts/) и АВС-Ф (t90 ~ 90 с). Его временной профиль показан на рис. 16. Этот всплеск более жесткий, чем GRB050126 - максимальная энергия гамма-излучения, зарегистрированного аппаратурой АВС-Ф во время этого всплеска Emax = 0.68 ± 0.03 МэВ.
Для некоторых GRB было зарегистрировано излучение в высокоэнергетическом у-диапазоне аппаратуры АВС-Ф во временных интервалах, соответствующих их длительности по данным SWIFT, HETE и RHESSI. К сожалению, красные смещения не определены для всех всплесков, в течение которых наблюдалось у-излучение высоких энергий. Гамма-излучение во время всплеска GRB021008 (начало в 07.00.50 UT по данным RHESSI) наблюдалось в энергетическом диапазоне до 7 МэВ, т.е. он был зарегистрирован в обоих энергетических диапазонах аппаратуры АВС-Ф. Временные профили этого всплеска по данным RHESSI (http://grb.web.psi.ch/grb_list_2002.html) и АВС-Ф в различных энергетических диапазонах показаны на рис. 1в. Длительность этого всплеска по данным RHESSI t90 ~ 13 с в диапазоне 0.025-0.5 МэВ, а по данным АВС-Ф t90 « 12 с в диапазоне 0.1-7 МэВ. Гамма-излучение наибольшей энергии наблюдалось во время всплеска GRB050525, зарегистрированного одновременно RHESSI в 00.49.50 UT (http://grb.web.psi.ch/ grb_list_2005.html) и АВС-Ф. Его временные профили в различных энергетических диапазонах по данным RHESSI и АВС-Ф показаны на рис. 1г. Максимальная энергия зарегистрированных аппаратурой АВС-Ф у-квантов для этого всплеска составила Emax = 147 ± 3 МэВ.
Типичные энергетические спектры гамма-всплесков по данным аппаратуры АВС-Ф показа-
КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ том 45 < 3 2007
280
APXAHfEîbCKAfl h «p.
9000 r
8000
80 70 60 50 40 30 20 10
0
6000
« 5000
4000
3000
2000 1000 0
3000
2000
1000
SWIFT/BAT
200
150
f 100
[H
o
50 0
3000 h
30 60
90 120 150 180 BpeMA c 26.I.05 12.00, c
ABC-î - (3.4-7 M3B)
- 0.1-7 MaB
160 140
120 W
o
100 80 60 40 20 0
30 20 10 ^ 0 4 4000
^ 3000
o
1000
ABC-î 0.1-0.7 MdB
2000
1000 -
60 120 180 240 BpeMfl c 28.III.03 11.20.04, c
25-150 K3B 0.5-1.5 K3B 150-500 K3B
0 800
600
400
200
RHESSI
trigger
B
■TdTTOrH
RHESSI
EX
ABC-î
4-150 M3B
> 74 MaB
H
fk
Mfflf.!
ABC-î -20 MaB
3-30 K3B
0.1 3-3
mki
PQ
150 £
0
3
100 ^
50 f
H O
25-120 K3B 120-400 K3B 0.4-1.5 M3B
10 20 30 40 BpeMfl c 8.X.02 07.00.35.6, c
50
10 20 30
BpeMfl c 25.V.05 00.49.40, c
40
PHC. 1
c7000
0
0
0
KOCMHHECKHE HCCTE^OBAHHü tom 45 № 3 2007
отсч/(с • МэВ) 104
103 102 10 1
103
GRB021008
%
102
10
1 (
104 103 102 10 1
2 3 4 567
GRB030328
_1_
_1_
_1_
J_I
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
GRB050525
0.1 1 10 100 Энергия, МэВ
Рис. 2
ны на рис. 2. В этих спектрах отсутствуют четко выраженные спектральные особенности, что согласуется с данными RHESSI в диапазоне 100-1500 кэВ [8].
Таким образом, более 30 GRB было зарегистрировано аппаратурой АВС-Ф на борту ИСЗ КОРО-НЛС-Ф за период август 2001 г-декабрь 2005 г. в низкоэнергетическом у-диапазоне по результатам предварительного анализа. Все наблюдаемые события имеют длительность более 2 с, что определяется временным разрешением аппаратуры АВС-Ф в использованных для анализа режимах работы. Боль-
шая часть зарегистрированных в низкоэнергетическом диапазоне аппаратуры АВС-Ф событий подтверждена данными HETE, RHESSI и SWIFT/BAT, а во время некоторых всплесков наблюдалось высокоэнергетическое гамма-излучение: Emax = 147 ± ± 3 МэВ для GRB050525. Излучение таких высоких энергий не регистрировалось другими приборами (например, диапазон работы RHESSI ограничен сверху значением 17 МэВ).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Архангельский А.И., Гляненко A.C., Котов Ю.Д. и др. Модернизация эксперимента АВС-Ф в проекте КОРОНАС-Ф // Научная сессия МИФИ-99. 1999. Т. 4. С. 30.
2. Кузнецов C.H., Богомолов A.B., Гордеев Ю.П. и др. Предварительные результаты эксперимента, проводимого с помощью комплекса аппаратуры СКЛ на ИСЗ "KOPOHAC-И" // Изв. РАН. Сер. физ. 1995. Т. 59. < 4. С. 2.
3. Гляненко A.C., Ковалень В.Ю., Котов Ю.Д. и др. Рентгеновский полупроводниковый (CdTe) спектрометр для исследования излучения солнечных вспышек и их предвестников // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1996. Т. XXXIV. < 11-12. С. 1500-1505.
4. Котов Ю.Д., Архангельская И.В., Архангельский А.И. и др. Предварительные результаты обработки данных с прибора АВС-Ф в энергетическом диапазоне 0.1-11 МэВ // Изв. РАН. Cер. физ. 2002. Т. 66. С. 1666.
5. Котов Ю.Д., Архангельская И.В., Архангельский А.И. и др. Предварительные результаты обработки данных с прибора АВС-Ф комплекса научной аппаратуры КОРОНАС-Ф // Научная сессия МИФИ-2002. 2002
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.