ვარსკვლავთ და გარეგალაქტიკური ასტრონომია

გალაქტიკათა აქტიურ გულების გამოსხივების შესწავლა მაღალ ენერგიებზე

ხელმძღვანელი: ბიძინა კაპანაძე – ასტროფიზიკის დოქტორი, ილიას სახ. უნივერსიტეტის საინჟინრო ფაკულტეტის ასისტენტ-პროფესორი, ელ–ფოსტა: bidzina_kapanadze@iliauni.edu.ge, kapanadze@ ifc.inaf.it, მონაწილეები: ბიძინა კაპანაძე, სერგო კაპანაძე, მანანა ვარდოსანიძე.

პროექტის შინაარსი:

ბლაზარები წარმოადგენენ ერთერთ ყველაზე ექსტრემალურ გარეგალაქტიკურ ობიექტებს, რომლებშიც დაფიქსირებულია სამყაროს ყველაზე ენერგეტიკული და არასტაციონარული პროცესები. მკვლევართა ვარაუდით, ამ ობიექტთა ექსტრემალური თვისებები განპირობებული უნდა იყოს მათში ზემასიური შავი ხვრელებისა და მათთან დაკავშირებული რელატივისტური  სტრუქტურების (აკრეციული დისკები, ჯეტები) არსებობით.

მიუხედავად ბლაზართა ბუნების შესწავლაში არსებული მნიშვნელოვანი პროგრესისა, ჯერ კიდევ რჩება ბევრი გადაუჭრელი პრობლემა  მათი შინაგანი სტრუქტურისა და გამოსხივების მექანიზმებთან დაკავშირებით. გარდა საკმაოდ მცირე რაოდენობით, შედარებით ახლოს  მყოფი ობიექტებისა, ბლაზართა  უდიდესი ნაწილის სტრუქტურული  კომპონენტების  გარჩევა შეუძლებელია  ასტრონომიული  დაკვირვებებით და მათი გამოკვლევა ხდება არაპირდაპირი მეთოდების მეშვეობით, რომელთა შორის გამოსხივების ნაკადის ცვალებადობას უმთავრესი მნიშვნელობა გააჩნია. ცვალებადობის ხასიათის მეშვეობით ასევე შესაძლებელია გამოვყოთ გამოსხივების სხვადასხვა ჰიპოთეტურ წყაროებსა და შესაძლო არასტაციონარულ პროცესებს შორის ყველაზე ალბათური ფიზიკური მექანიზმები. გამოსხივების ნაკადის შესწავლა ასევე ძალზე ეფექტური  იარაღია იმ არის ზომის შესაფასებლად, რომლის ფარგლებშიც ხდება ცვალებადი გამოსხივების გენერაცია (მასში სინათლის გავლის დროის სასრულობიდან გამომდინარე).

ბლაზართა  მაღალენერგიული გამოსხივების (რენტგენული და გამა–გამოსხივება) ცვალებადობის  შესწავლა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან, ფართოდ გავრცელებული  მოსაზრებების  თანახმად,  სპექტრის  ეს  ნაწილი  წარმოიქმნება ჯეტის   ყველაზე შიდა ნაწილებში.    გამოსხივების  გენერაციის სინქროტრონული და კომპტონის უკუგაბნევის მექანიზმები მოითხოვენ ძალიან მაღალენერგიული  ნაწილაკების არსებობას  და მათი აჩქარება  ამგვარ  ენერგიამდე ჯერ კიდევ დავის საგანია.   კვაზი-პერიოდული ანთებების გამოვლენა ბლაზარებში განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ვინაიდან ისინი შესაძლოა გამოწვეული იყვნენ ორჯერადი ზემასიური შავი ხვრელის არსებობით ბლაზარის წიაღში. მეორადი შავი ხვრელი უნდა მოძრაობდეს მთავარის გარშემო, რომლის ერთერთი ჯეტი მიმართულია დამკვირვებლისაკენ. ამან შეიძლება გამოიწვიოს დარტყმითი ტალღების პერიოდული გავრცელება მთავარ შავ ხვრელთან დაკავშირებულ ჯეტებში (თუ მეორადი შავი ხვრელი კვეთს მთავარის აკრეციულ დისკს პერიოდულად,) ან ჯეტების პრეცესია. კვაზი-პერიოდული კომპონენტი შესაძლებელია გამოწვეული იქნას რელატივისტური ტალღის მიერ ჯეტის რეგულარულად გამეორებადი არაერთგვაროვნებების მიმდევრობით გადაკვეთის შედეგად.

საერთაშორისო თანამშრომლობა:

  • პალერმოს ასტროფიზიკისა და კოსმოსური ფიზიკის ინსტიტუტი (იტალია) – “High-energy Study of Blazars”
  • NASA-ს თანამგზავრ  Swift–ის სამეცნიერო გუნდი –   პროექტი “The Swift Target of Opportunity Observations”
  • მიჩიგანის უნივერსიტეტის ასტრონომიის დეპარტამენტი (აშშ) – “The Study of Multiwavelength Flux Variability in Blazars”.

ევოლუციის სხვადასხვა ეტაპზე მყოფი ვარსკვლავების დაკვირვებები და კომპლექსური კვლევა

ხელმძღვანელი: ნინო ყოჩიაშვილი;   პროექტის შემსრულებლები: ნინო ყოჩიაშვილი, ია ყოჩიაშვილი, სოფია ბერაძე, თათული წინამძღვრიშვილი

პროექტი სასწავლო-კვლევითია. ჩვენ ვანხორციელებთ ევოლუციის სხვადასხვა ეტაპზე მყოფი ვარსკვლავების კომპლექსურ კვლევას, რაც ითვალისწინებს ჩვენს ხელთ არსებული დამზერითი საშუალებებისა და ასტრონომიული მონაცემთა ბაზების გამოყენებას. ჩვენი საკვლევი ობიექტებია:

ა) მთავარი მიმდევრობის Be ვარსკვლავი, EM Cep. დღემდე ითვლება, რომ Be ვარსკვლავები ანთებებს არ განიცდის. თუმცა, EM Cep-ის შემთხვევაში, რამდენიმე ავტორი დააკვირდა ამ მოვლენას. განსაკუთრებით მძლავრი და „უჩვეულო“ ანთება დაფიქსირდა აბასთუმნის ობსერვატორიაში ჩვენს მიერ ჩატარებული დაკვირვებების შედეგად, 1991 წელს. ეს ანთება მინიმუმ 2 საათის განმავლობაში მიმდინარეობდა. პროექტის ფარგლებში წარმოებს EM Cep-ის ინტენსიური ფოტოელექტრული და სპექტრული დაკვირვებები შესაძლო ანთებების გამოვლენის მიზნით. ასევე დასადგენია, ეს ობიექტი ორჯერადია, თუ პულსირებადი ვარსკვლავი.

ბ) ბრწყინვალე ლურჯი ცვალებადები და ვოლფ-რაიეს ვარსკვლავები. ყველა ტიპის მასიური ვარსკვლავების კვლევა, განსაკუთრებით ისეთების, რომლებიც ევოლუციის ხანმოკლე, გარდამავალ ეტაპზე იმყოფებიან, უკანასკნელ ათწლეულებში ძალიან აქტიურად მიმდინარეობს. “მასიური ვარსკვლავების დაკვირვებით შეიძლება თვალი მივადევნოთ გალაქტიკათა ევოლუციას სამყაროს მთელი ისტორიის მანძილზე”. 1998 წელს Ia ტიპის ზეახლების დაკვირვებით დადგინდა სამყაროს აჩქარებული გაფართოება და 2011 წელს გაიცა ნობელის პრემია ამ აღმოჩენისთვის. მასიური ვარსკვლავების კვლევები განსაკუთრებულ ინტერესს იწვევს მას შემდეგ, რაც მოხდა ე.წ. II ტიპის ზეახლის აფეთქება 1987 წელს. ამ მოვლენით დადასტურდა, რომ მართლაც, მასიური ვარსკვლავის ბირთვის კოლაფსი იწვევს ზეახლის მოვლენას, მაგრამ ამ ზეახლის „წინაპარი“ ვარსკვლავი ლურჯი ზეგიგანტი აღმოჩნდა და არა წითელი, როგორც იქამდე ითვლებოდა. ამიტომ, ამ მოვლენის მერე, თავიდან გადაისინჯა მასიური ვარსკვლავების ევოლუციის თეორია. განსაკუთრებით საინტერესოა ის მასიური ვარსკვლავები, რომლებიც ევოლუციის ხანმოკლე, გარდამავალ ფაზაში იმყოფება და ე.წ. „ცრუ ზეახლებთან“ და ასევე „ნამდვილ“ ზეახლებთან შეიძლება ჰქონდეს კავშირი. ესენია დიდი მასის მქონე ზეგიგანტი და ჰიპერგიგანტი ვარსკვლავები და ე.წ. ბრწყინვალე ლურჯი ცვალებადები (ბლც, ანუ LBVs). ბლც ვარსკვლავებიდან ყველაზე ხანგრძლივი კვლევის ისტორია აქვს ჰიპერგიგანტ P Cyg-ს. ამ ვარსკვლავს 1600 წლიდან, ხოლო აბასთუმნის ობსერვატორიაში 1930-იანი წლებიდან აკვირდებოდნენ. ჩვენ გვაქვს ვარსკვლავის გამოუქვეყნებელი ფოტოელექტრული დაკვირვებები, შესრულებული ნ.მაღალაშვილისა და ე.ხარაძის მიერ 1951-1983 წლებში. ახლა ვარსკვლავს ვაკვირდებით 48 სმ ტელესკოპზე მიერთებული CCD მატრიცით U,B,V,R,I ფილტრების გამოყენებით და შამახის ობსერვატორიის 2 მ ტელესკოპით. მიიღება კარგი გარჩევადობის სპექტრული მასალა. დაკვირვებები გაგრძელდება მინიმუმ 7 წლის მანძილზე. შესამოწმებელია ჰიპოთეზა P Cyg-ის ორჯერადობის შესახებ. საინტერესოა, რა როლს თამაშობს ორჯერადობა ზოგადად ბლც-ების ევოლუციასა და ე.წ. გიგანტურ ამოფრქვევებში. ბლც-ები წარმოადგენს ხანმოკლე, დაახლოებით 40000 წლიან ევოლუციურ ეტაპზე მყოფ ვარსკვლავებს, რასაც, როგორც ჩანს, მოსდევს WR სტადია. ამიტომ ჩვენ ვაკვირდებით ასევე WR 134-საც, რათა დავადგინოთ ამ ორი ტიპის ვარსკვლავების ევოლუციური კავშირის დამადასტურებელი დამზერითი ფაქტები.

გ) ორჯერადი ვარსკვლავები. პროექტის ფარგლებში მიმდინარეობს სხვადასხვა ტიპის ორჯერადი ვარსკვლავების დაკვირვებები და კვლევა. აბასთუმნის ობსერვატორიაში ვაკვირდებით კოსმოსური ტელესკოპი კეპლერის რამდენიმე სამიზნეს. სრულდება სხვა ამოცანებიც ორჯერადების ორბიტის ელემენტების ამოხსნისა და ასტეროსეისმოლოგიური გამოკვლევების ჩათვლით.

ევოლუციური განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე მყოფი შერჩეული მასიური მჭიდრო ორჯერადი სისტემების გამოკვლევა

პროექტის ხელმძღვანელი – მზია ქუმსიაშვილი,  mzia.kumsiashvili@iliaunu.edu.ge , შემსრულებლები: მ. ქუმსიაშვილი, ქ. ჩარგეიშვილი, ე. ჯანიაშვილი, თ. ურუშაძე

პროექტის მოკლე შინაარსი:

ჩვენი საკვლევი ობიექტები მიეკუთვნებიან დიდი მასის მქონე ვარსკვლავთა კლასს, სადაც მძლავრი ფიზიკური პროცესები სწრაფი ევოლუციური ტემპებით მიმდინარეობს. ამასთან, ჩვენს მიერ შერჩეული ობიექტებიდან, ფარის RY-ის მსგავსად შესაძლოა გედის V729-ისა და ფარის W-ს კომპონენტების ფიზიკური ცვალებადობის ხასიათი დაკავშირებული იყოს კაშკაშა ლურჯ ცვალებადებთან (LBV), რომელთა შესწავლა უკანასკნელ პერიოდში დარგის მრავალ წამყვან მეცნიერთა ყურადღებას იქცევს. ამდენად, პროექტის შესრულებისას მიღებული შედეგები, ჩვენი აზრით გამოიწვევს ცვალებადი ვარსკვლავების მკვლევართა დიდ დაინტერესებას.

LBV ცვალებადები დიდი მასის მქონე, ადრეული სპექტრული კლასის, ძალიან კაშკაშა ობიექტებია. როგორც ცნობილია, ისინი გვიჩვენებენ სხვადასხვა ხასიათის სიკაშკაშის ცვალებადობას დაწყებული რამდენიმე მეასედი ან მეათედი ვარსკვლავიერი სიდიდის ტოლი მიკროცვლილებებიდან, იშვიათ ამოფრქვევამდე, რომელსაც თან ახლავს მასის კატასტროფული კარგვა. ზოგიერთ შემთხვევაში სცენარი შეიძლება ისე განვითარდეს, რომ LBV მიიყვანოს ვოლფ-რაიეს (WR) ტიპის ვარსკვლავის ფაზასთან, ან ზეახალის აფეთქებასთანაც კი. აღნიშნულიდან გამომდინარე, ჩვენ კვლევის ობიექტებად შევარჩიეთ აგრეთვე ვოლფ-რაეს კომპონენტის შემცველი ობიექტები (V444 Cyg, CX Cep, CQ Cep, CV Ser, GP Cep).

შერჩეულ ობიექტთა ჯგუფს თავისი მახასიათებლებით კარგად უახლოვდება აგრეთვე შავი ორმოს ყველაზე ცნობილი კანდიდატი, რენტგენის წყარო Cyg X-1. წლების განმავლობაში აბასთუმნის ობსერვატორია, საერთაშორისო პროგრამით ახორციელებდა ამ ობიექტის ოპტიკურ მონიტორინგს, რომელიც დღესაც გრძელდება, რამე თუ, მონიტორინგის ყოველი ეტპი იძლევა ამ სისტემისთვის ახალი ფიზიკური თავისებურებების გამოვლენის შესაძლებლობას.

პროექტის ფარგლებში, ვვარაუდობთ აგრეთვე  ტიპის პულსირებადი ვარსკვლავების შემცველი ბნელებადი სისტემების შესწავლას. აღნიშნულიდან გამომდინარე დასაკვირვებლად შერჩეული ამ ტიპის ცვალებადი ვარსკვლავებია: AB Cas, MM Cas RZ Cas, Y Cam, AI Hya. ობიექტები დაიკვირვება სხვადასხვა დროს მთელი წლის განმავლობაში. მოხდება  ტიპის პულსირებადი ვარსკვლავების შემცველი ბნელებადი სისტემების ძიება, ძირითადად ღია გროვებში. ამისთვის აუცილებელია მრავალწლიანი პერიოდელი დაკვირვებები.

პროექტის ფარგლებში წარმოგიდგენთ აგრეთვე სამ ქვეთემას:

  • ტრაპეციის ტიპის ვარსკვლავთ ჯერადი სისტემების ფიზიკური და დინამიკური მახასიათებლების შესწავლას; შემსრულებლები : გ. სალუქვაძე, შ. საბაშვილი
  • ანთების მექანიზმის კვლევა წითელ ჯუჯა ვარსკვლავებში; შემსრულებელი – რ. ნაცვლიშვილი
  • ვარსკვლავთ ავტომატური რაოდენობრივი სპექტრული კლასიფიკაციის მეთოდის გამოყენება ვარსკვლავთ სპექტრული მიმოხილვისათვის. შემსრულებელი – თ. შველიძე