научная статья по теме ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГИГАНТСКИХ РАДИОИМПУЛЬСОВ ОТ МИЛЛИСЕКУНДНОГО ПУЛЬСАРА B1937+21 НА ЧАСТОТЕ 600 МГЦ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГИГАНТСКИХ РАДИОИМПУЛЬСОВ ОТ МИЛЛИСЕКУНДНОГО ПУЛЬСАРА B1937+21 НА ЧАСТОТЕ 600 МГЦ»

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 2, с. 115-120

УДК 524.354.4

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГИГАНТСКИХ РАДИОИМПУЛЬСОВ ОТ МИЛЛИСЕКУНДНОГО ПУЛЬСАРА B1937+21 НА ЧАСТОТЕ 600 МГц

© 2004 г. М. В. Попов*, В. А. Согласнов, В. И. Кондратьев, С. В. Костюк

Астрокосмический центр Физического института РАН, Москва Поступила в редакцию 20.06.2003 г.

Выполнены поляризационные наблюдения гигантских радиоимпульсов от миллисекундного пульсара В1937+21. Наблюдения были проведены в июле 2002 г. на 64-м радиотелескопе в Калязине на частоте 600 МГц в двух поляризационных каналах с левой и правой круговой поляризацией. Использовалась система регистрации данных S2, обеспечившая временное разрешение 125 нс. Длительность наблюдательного сеанса составила 20 мин. Было обнаружено 12 гигантских радиоимпульсов с пиковой плотностью потока радиоизлучения больше 1000 Ян, причем 5 из них появились в канале с правой круговой поляризацией, а 7 — в канале с левой круговой поляризацией. Не было обнаружено ни одного события, превысившего установленный порог детектирования одновременно в двух поляризационных каналах. Таким образом, можно заключить, что обнаруженные гигантские импульсы имеют высокую степень круговой поляризации, причем импульсы с правой и левой круговой поляризацией встречаются одинаково часто.

Ключевые слова: пульсары, гигантские импульсы, поляризация.

POLARIZATION OBSERVATIONS OF GIANT RADIO PULSES FROM THE MILLISECOND PULSAR B1937+21 AT FREQUENCY 600 MHz, by M. V. Popov, V. A. Soglasnov, V. I. Kondrat'ev, and S. V. Kostyuk. We performed polarization observations of giant radio pulses from the millisecond pulsar В1937+21. The observations were carried out in July 2002 with the 64-m Kalyazin radio telescope in two polarization channels with left- and right-hand circular polarizations. We used an S2 data acquisition system that provided a time resolution of 125 ns. The duration of an observing session was 20 min. We detected twelve giant radio pulses with peak radio flux densities higher than 1000 Jy; five and seven of these pulses appeared in the channels with left- and right-hand circular polarizations, respectively. We found no event that exceeded the established detection threshold in the two polarization channels. Thus, we may conclude that the detected giant pulses have a high degree of circular polarization, with the frequency of occurrence of pulses with right- and left-hand circular polarizations being the same.

Key words: pulsars, giant pulses, polarization.

ВВЕДЕНИЕ

К настоящему времени известно всего несколько работ по исследованию свойств гигантских радиоимпульсов от миллисекундного пульсара В1937+21. Конард и др. (1996) обнаружили 60 гигантских импульсов на частоте 430 МГц в течение 44 минут наблюдений на 305-м радиотелескопе в Аресибо. Кинкхабвала, Торсетт (2000) представили результаты анализа наблюдений, выполненных последовательно на трех частотах 430, 1420 и 2380 МГц также на радиотелескопе в Аресибо. Согласнов и др. (2003) выполнили исследование гигантских импульсов пульсара В1937+21 на

Электронный адрес: mpopov@asc.rssi.ru

частоте 1650 МГц с временным разрешением 31.25 нс на 70-м радиотелескопе в Тидбинбил-ле. За 39 минут наблюдательного времени они обнаружили 309 гигантских импульсов, самый мощный из которых имел пиковую плотность потока радиоизлучения около 60000 Ян. Все обнаруженные гигантские импульсы (за исключением одного — многокомпонентного) оказались неразрешенными, а их наблюдаемая форма отражала рассеяние радиоволн с характерным временем около 70 нс. Попов, Стапперс (2003) представили результаты анализа синхронных двухчастотных наблюдений миллисекундного пульсара В1937+21 на системе апертурного синтеза в Вестерборке (2210—2250 МГц) и на 64-м радиотелескопе в Ка-

лязине (1414—1446 МГц). В этих наблюдениях не было обнаружено ни одного гигантского импульса одновременно на двух частотах, что свидетельствует о том, что наблюдаемый радиоспектр гигантских импульсов ограничен по частоте по крайней мере на масштабе Аи/у < 0.5. Большое значение для понимания природы гигантских радиоимпульсов имеют исследования поляризации этих импульсов. Единственной информацией о поляризации гигантских радиоимпульсов от миллисекундного пульсара В1937+21 является короткий комментарий в работе Конарда и др. (1996), указывающий на то, что отдельные гигантские импульсы часто имеют высокую степень круговой поляризации, причем, встречаются гигантские импульсы как с правой, так и с левой круговой поляризацией. В данной работе будут представлены результаты анализа наблюдений, выполненных в двух поляризационных каналах на 64-м радиотелескопе в Калязине на частоте 600 МГц с целью изучения поляризационных свойств гигантских радиоимпульсов от миллисекундного пульсара В1937+21.

НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Наблюдения были проведены 24 июля 2002 г. на 64-м радиотелескопе в Калязине с использованием приемной системы "Астрокомплекс" Лаборатории пульсарной астрометрии Пущинской радиоастрономической обсерватории и системы регистрации РСДБ-данных S2 (Кэннон и др., 1997; Витфельдти др., 1998). Центральная частота приема составляла 601.6 МГц. В каждом поляризационном канале регистрировалось два частотных канала (верхняя и нижняя субполосы) с шириной полосы каждого канала 4 МГц. В каждом канале система S2 оцифровывала сигнал на частоте Найквиста (8 МГц) двухбитным двоичным кодом с четырьмя уровнями квантования. Продолжительность сеанса наблюдений составила 20 минут. Воспроизведение записей S2 осуществлялось с помощью специального интерфейса TCI, разработанного в НИИ наземно-космических технологий Йоркского университета в Торонто и установленного в Астрокосмическом центре ФИАН. В процессе декодирования сигнала при обработке данных применялась необходимая коррекция, зависящая от текущего значения уровня квантования, как это описано в работе Женета, Андерсона (1998). Декодированные данные обрабатывались далее методом додетекторной компенсации дисперсии (Хэнкинс, 1971; Хэнкинс, Риккет, 1975). Методика обработки состояла в нашем случае в вычислении фурье-преобразования от массива декодированных данных длительностью T с последующей амплитудной коррекцией спектра

за неравномерность полосы пропускания приемника и фазовой коррекцией, компенсирующей дисперсионное запаздывание радиоволн в межзвездной плазме. При восстановлении сигнала мы использовали значение ЭМ = 71.025 пк/см3, которое было определено Поповым, Стапперсом (2003). При такой мере дисперсии размытие импульса в полосе 4 МГц на частоте 600 МГц составит примерно 10 мс, т.е. чуть меньше семи периодов повторения импульсов исследуемого пульсара (Р = 1557.8 мкс). Мы восстанавливали весь зарегистрированный сигнал кусочно-непрерывно. Временной отрезок Т, для которого выполнялось преобразование Фурье и фазовая коррекция, имел длительность 131.072 мс (1048576 отсчетов), что составляет 84.2 периода повторения импульсов пульсара. Для восстановления всей записи такие временные интервалы приходилось накладывать друг на друга с некоторым перекрытием, так как каждый раз теряется информация для временно)го отрезка, равного времени размытия импульса в полосе приема.

Для повышения чувствительности при поиске гигантских импульсов мы сложили сигналы в двух частотных каналах каждой поляризации, а суммарные поляризационные каналы анализировали отдельно. Согласнов и др. (2003) показали, что гигантские импульсы остаются неразрешенными в полосе 16 МГц на частоте 1650 МГц, а их наблюдаемая форма целиком определяется влиянием рассеяния радиоволн на неоднородностях межзвездной плазмы. К такому же выводу склонялись Конард и др. (1996) и Кинкхабвала, Торсетт (2000). По данным этих авторов ожидаемое время рассеяния на частоте 600 МГц должно составить около 5 мкс. Поэтому для увеличения чувствительности мы осуществили временное сглаживание сигнала с постоянной времени 625 нс (5 отсчетов).

Как было впервые четко показано в работе Кинкхабвалы, Торсетта (2000), гигантские импульсы от пульсара В1937+21 появляются в строго ограниченных интервалах долгот, а именно в двух окнах шириной около 5 мкс, отстоящих от фазы максимума главного импульса на расстояние 57 мкс и от фазы максимума интеримпульса на 65 мкс. Это замечательное свойство гигантских импульсов использовалось при поиске новых гигантских импульсов в наших наблюдениях, т.е. проверка на превышение некоторого порога по интенсивности проводилась только внутри указанных выше узких временных интервалов длительностью ±20 мкс. После восстановления сигнала методом додетекторной компенсации дисперсии на каждом периоде пульсара, внутри выбранных долготных окон, амплитуда каждого отсчета сравнивалась с заданным порогом и в случае превышения этого

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

117

порога (10а) необходимая информация сохранялась для дальнейшего анализа.

СРЕДНИЙ ПРОФИЛЬ И ДИФРАКЦИОННЫЙ СПЕКТР МЕРЦАНИЙ

Параллельно с поиском гигантских импульсов проводились накопление среднего профиля по всем частотным и поляризационным каналам и вычисление радиоспектра от восстановленного и исправленного за дисперсию, но недетектированного, сигнала в окнах, соответствующих положению главного импульса и интеримпульса, а также в опорных окнах вне импульса. Эти данные использовались для получения картины дифракционных искажений радиоспектра, вызванных рассеянием радиоволн на неоднородностях межзвездной плазмы.

Суммарный средний профиль, полученный сложением сигнала во всех частотных и поляризационных каналах, приводится на рис. 1. Пиковая плотность потока радиоизлучения в максимуме главного импульса составляет 1.7 Ян, а средняя плотность потока в главном импульсе и в интеримпульсе при усреднении за период составляет 110 мЯн. Эти величины основаны на измерении эквивалентной шумовой температуры системы, которая составляет 170 Ян.

На рис. 2 показан динамический спектр, полученный вычитанием радиоспектра вне импульса из радиоспектра, вычисленного в окнах, соответствующих положению главного импульса и интеримпульса. Такая импульсная модуляция обеспечивает высокую чувствительность в

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»