Все статьи - Астрономия и астрофизика

Объекты исследования: черные дыры, кротовые норы, гравастары.
Цель работы: изучение электромагнитных полей и движения пробных частиц в пространстве-времени а) Керр-Тауб-НУТ б) вращающейся намагниченной КН в) ЧД на бранах, г) звезды из темной энергии; получить точные аналитические решения для зависимости радиуса СКО от бран параметра ЧД на бранах; исследование влияния спина и гравитомагнитного момента ЧД на процессы извлечения энергии вращающейся ЧД.
Методы исследования: математический аппарат макроскопической электродинамики в ОТО, метрической афинной дифференциальной геометрии, численные методы вычисления на ЭВМ, с дальнейшим развитием методики численных вычислений для поставленных задач.
Полученные результаты и их новизна: впервые найдены решения для электромагнитного поля а) в пространстве - времени Керр-Тауб-НУТ, б) намагниченной НЗ с НУТ зарядом, в) намагниченной КН, г) гравастара, д) компактных объектов на бране. Впервые показано, что влияние магнитного поля доминирует по сравнению с НУТ параметром на движение заряженных частиц в пространстве Керр-Тауб-НУТ и НУТ параметр усиливает процессы Блэндфорда-Знаека и Пенроуза. Впервые установлена сильная зависимость движения частиц от форм параметра КН и магнитного поля. Впервые получено точное решение для нижней границы СКО пробной частицы в окрестности ЧД на бране и верхний предел для бран параметра. Показано, что плазменная магнитосфера ЧД является устойчивой.
Практическая значимость полученные результаты могут играть важную роль в обнаружении и исследовании НУТ параметра. Полученные данные могут быть сравнены с наблюдательными данными о существовании и отличии КН от ЧД. Выражение магнитного поля гравастара может быть полезной для описания электромагнитных процессов в гравастаре. Данные позволяют получить верхний предел на величину бран параметра из данных по наблюдению аккреции на вращающейся ЧД.
Степень внедрения и экономическая эффективность: диссертация носит теоретический характер. Его результаты используется для изучении компактных объектов в астрофизике. Эти научные результаты внедрены в специальный курс «Теория гравитации», чытаемых в рамках магистратуры в Национальном университете Узбекистана.
Области применения результатов: Релятивистская астрофизика, физика черных дыр, астрофизика компактных объектов.
Физика - математика фанлари номзоди илмий даражасига талабгор
Абдужаббаров Ахмаджон Адилжановичнинг 01.03.02-астрофизика,

Актуальность и востребованность темы диссертации. Современные астрономические наблюдения на мыровом уровне на земных и космических телескопах и недавние открытия представили убедительное доказательство того, что черные дыры имеют значительное влияние на близлежащие объекты вокруг, излучая мощные гамма-всплески, поглощая ближайшие звезды, и стимулируя рост числа новых звезд в близлежащих районах. Исследование движение фотонов вокруг вращающихся черных дыр, в частности, нахождение и анализ формы силуэтов этих объектов, постановка и эффективное осуществление соответствующих радиастрономических наблюдений по доказательству существования горизонта событий черных дыр и извлечению информации о центральном объекте в нашей галактике в рамках международных проектов Black Hole Cam (ВНС) и Event Horizon Telesop (ЕНТ) являются одним из важных задач современной астрофизики.
В годы независимости уделено большое внимание на развития теоретической физики и астрономии и на проведения фундаментальных исследований по этим направлениям на мировом уровне. В этом плане удалось достичь значимым результатам в области релятивистской астрофизики, в частности, по разработке модели магнитосферы нейтронной звезды, анализу структуры пространства-времени и движению пробных частиц вокруг черных дыр
Изучение астрофизических процессов в окрестности компактных объектов и сравнение их с наблюдательными данными является в настоящее время наиболее важным в изучении астрофизику компактных обьсктов. Важнейшими задачами является проведение цельных научно-исследовательских работ, в частности исследований по следуюущим направлениям: поиск точных решений описывающих пространство-время вокруг компактных гравитационных объектов; анализ структуры пространства-времени в рамках этих решений и поиск уравнения движения пробных частиц, в частности фотонов; определения силуэтов черных дыр в рамках общей теории относительности и альтернативных теорий гравитации; определение влияния параметров центрального объекта и плазменную среду на формы силуэта; выявить зависимость потерь энергии релятивистской звезды от выбора гравитационной модели. Именно эти задачи обосновывают актуальность на мировом уровне данного научного исследования.
Данная научно-исследовательская работа соответствует задачам утвержденных в государственных номративных документах, в Указах Президента Республики Узбекистан за № УП-559 «О высокогорных астрономических обсерваториях и комплексах их обслуживания» от 11 февраля 1993 года, за № УП-4512 «О мерах по дальнейшему развитию алтернативных источников энергии» от 1 марта 2013 года.
Целью исследования является создание теоретического формализма описания силуэтов черных дыр и выявление физических закономерностей высокоэнергетических процессов в непосредственной окрестности вращающихся черных дыр.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые разработан новый координатно-независимый формализм для описания формы силуэта черных дыр. Выявлено, что первые пять коэффициентов полинома при разложении достаточны для описания свойств силуэтов вращающихся черных дыр с точностью до 0,1%. Показано, что предложенные определения искажения формы силуэта черных дыр являются устойчивыми на сигнальные шумы;
установлено, что наблюдаемый размер тени черной дыры уменьшается за счет преломления электромагнитного излучения в плазменной среде;
показано, что для высокой эффективности достижения сверхвысоких энергетических процессов относительно удаленного наблюдателя, необходимо отсутствие горизонта событий и сильное вращение гравитационного источника;
выявлено, что значительное увеличение эффективности столкновений до ультравысоких энергий возможно за счет дополнительных электромагнитных явлений, влияющих на столкновение заряженных частиц;
показано, что извлечение энергии через процесс Пенроуза является более реалистичным процессом среди механизмов извлечения энергии из вращающейся черной дыры в сценарии Хоржава; кроме того, из-за поправок гравитационной модели Хоржава частицы предотвращаются от бесконечного ускорения;
показано, что эффект компактности странной звезды на потери мощности электромагнитной энергии релятивистской звезды является значительным;
установлено, что странная звезда теряет больше энергии в сравнении с аналогичной вращающейся нейтронной звездой в рамках общей теории относительности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам исследований, проведенных по теме докторской диссертации «Частицы и электромагнитные поля в окрестностях аксиальносимметричных компактных гравитационных объектов» представлены следующие ниже выводы:
1. Разработан новый координатно-независимый формализм для описания формы силуэта черных дыр, где форма тени описывается как произвольная кривая, выраженная в полярных координатах полиномами Лежандра. Выявлено, что первые пять коэффициентов полинома при разложении достаточны для описания свойств силуэтов вращающихся черных дыр с точностью до 0,1%. Новый формализм нс предполагает каких-либо знаний о свойствах силуэтов и предлагает ряд определений для характеристики свойств кривой. Показано, что предложенные определения искажения формы силуэта черных дыр являются устойчивыми на сигнальные шумы.
2. Найдены аналитические выражения для вакуумных электромагнитных полей вращающихся деформированных черных дыр во внешнем асимптотически однородном магнитном поле. Выявлено, что индуцированное электрическое поле вокруг деформированной черной дыры зависит от параметра деформации линейно, а магнитное поле - квадратично.
3. Получен верхний предел для параметра деформации вращающейся деформированной черной дыры путем сравнения наблюдаемых значений радиуса внутренних стабильных круговых орбит с теоретическими результатами, полученными в диссертации в виде в виде £ < 22.
4. Получены формы силуэтов тени вращающихся черных дыр при наличии неоднородной плазмы, которые могут быть использованы для выявления дополнительных асимметрий в форме силуэта и извлечения информации о параметрах плазмы и центрального компактного объекта.
5. Найдены выражения для энергии и момента импульса, а также внутренних стабильных круговых орбит заряженных частиц в окрестности черной дыры при наличии гравитомагнитного заряда и внешнего магнитного поля. Установлено, что из-за эффекта гравитомагнитного заряда частицы предотвращаются от бесконечного ускорения.
6. Показано, что при наличии плазмы наблюдаемая форма и размер тени вращающейся черной дыры изменяется в зависимости от (а) плазменных параметров, (б) спин параметра черной дыры и (в) угла наклона между плоскостью наблюдателя и осью вращения черной дыры. Установлено, что под воздействием плазмы, наблюдаемый размер тени черной дыры уменьшается за счет преломления электромагнитного излучения в плазменной среде. Выявлено, что с увеличением безразмерного плазменного параметра максимальное значение интенсивности излучения энергии из черной дыры уменьшается за счет уменьшения размера тени.
7. Показано, что для высокой эффективности достижения сверхвысоких энергетических процессов относительно удаленного наблюдателя необходимо отсутствие горизонта событий и сильное вращение. Выявлено, что значительное увеличение эффективности столкновений до ультравысоких энергий возможно за счет дополнительных электромагнитных явлений, влияющих на столкновение заряженных частиц.
8. Показано, что извлечение энергии через процесс Пенроуза является более реалистичным процессом среди механизмов извлечения энергии из вращающейся черной дыры в сценарии Хоржава. Кроме того, из-за поправок гравитационной модели Хоржава частицы предотвращаются от бесконечного ускорения.
9. Показано, что эффект компактности странной звезды на потери мощности электромагнитной энергии релятивистской звезды является значительным, и может помочь в будущем обнаружить странные звезды через наблюдение синхронизации пульсаров. Установлено, что странная звезда теряет больше энергии в сравнении с аналогичной вращающейся нейтронной звездой в рамках общей теории относительности. Полученная зависимость может быть полезной в дальнейших исследованиях с целью возможного обнаружения странных звезд.