ВВЕДЕНИЕ 3
Актуальность и научная новизна 4
Цель выпускной квалификационной работы 5
Практическая ценность и апробация 5
Структура ВКР 6
Глава1. ОБРАБОТКА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ 7
1.1 Очищение первичного изображения 7
1.2 Процесс обработки изображения и описание кода программы 8
1.3 Выводы 17
Глава2. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУР МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 18
2.1 О магнетизме звезд 18
2.2 Процесс визуализации и описание кода программы 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 35
ПРИЛОЖЕНИЯ
Одним из универсальных свойств материи является магнетизм[1]. Объясняется это тем, что самые базовые элементы, кирпичики мироздания — электроны, протоны и нейтроны, из которых состоят атомы и молекулы, а, то есть и все тела, имеют в наличии магнитный момент и потому магнитными свойствами обладают все предметы, окружающие нас. Если заглянуть в глубь Космоса, то можно заметить, что весь окружающий нас мир состоит, в основном, из полностью или отчасти ионизованной плазмы, которая пронизана магнитными полями. По словам ученых, астрономов - не плазменными являются только межзвездные пылинки и их конгломераты (например, ядра комет или черные дыры)
Магнитные поля оказывают определяющее влияние на процессы, протекающие в космической плазме. С другой стороны - магнитные свойства космической среды формируются в следствии движения вещества! В свою очередь, не плазменные тела занимают чересчур малую часть объема Вселенной и содержат ничтожную (1%) долю массы вещества. У них, как правило, есть собственные магнитные поля, которые своим влиянием приводят к проявлению разнообразных эффектов у наблюдаемых тел.
Магнитные поля играют большую роль в явлениях космического масштаба. Они участвуют при рождении звезд, как, например, наше Солнце, в их переменности, эволюции и перерождении, поддерживают стабильность галактических структур, оказывают воздействие на космические лучи и управляют грандиозными по мощи процессами в нейтронных звездах и их окрестностях[3]. Космический магнетизм хозяин на всех уровнях организации нашей Вселенной.
Актуальность и научная новизна
Исследование звездных магнитных полей является одним из основных направлений изучения космического магнетизма. Впервые магнитное поле на Солнце было обнаружено в 1913 г, затем в 1948 г оно было найдено на звездах. Впоследствии оказалось, что магнитные поля играют большую роль в процессе формирования и эволюции звезд, а также определяют многие их свойства. Это явилось причиной начала активных исследований в мире в этой области физики. Непрерывные спектроскопические (получение спектров звезд) и поляриметрические (изучение поляризации излучения звезды) исследования звездного магнетизма проводятся на всех крупнейших телескопах мира. В САО РАН это направление начало развиваться как одно из основных с 1968 г. Особенно активно начались исследования с момента установки крупнейшего в мире тогда 6-м телескопа, а затем и 1-м телескопа. В настоящее время Лаборатория исследований звездного магнетизма в САО РАН продолжает успешно работать в области исследований звездного магнетизма в сотрудничестве со всеми зарубежными специалистами.
Основной задачей является моделирование структур магнитных полей на поверхностях звезд, которое более точно описывало бы переменность магнитного поля звезды, полученного из наблюдений. Научные исследования показали, что магнитные структуры можно разделить на четыре основных типа: 1) поле центрального диполя, 2) поле диполя, смещенного вдоль оси вращения звезды, 3) поле диполя, смещенного поперек оси вращения звезды 4) поле двух и более диполей внутри звезды.
Оказалось, что только около 20% магнитных звезд имеют структуры магнитного поля диполя, находящегося в центре звезды. У других звезд наблюдается более сложная картина переменности магнитного поля, которую можно получить путем моделирования сложных структур 2, 3 и 4-го типов.
В научной статье (Глаголевский, Назаренко, 2017) авторы показали, что в случае расположения на звезде двух диполей, смещенных относительно центра звезды, описываются не все наблюдаемые картины переменности магнитных полей на поверхностях звезд. Необходимо моделировать процессы разнообразных многополярных систем, визуализировать в цвете не только изоденсы (т.е. линии равной магнитной напряженности), но и магнитные силовые линии, которые дают результаты, совпадающие с реальными наблюдениями.
Новизна данной работы заключается в описании сложных структур магнитных полей на поверхности звезды в случае с тремя диполями смещенных относительно центра звезды.
Цель выпускной квалификационной работы
Цель работы заключается в разработке методов графического представления внутренних структур магнитных полей химически пекулярных звезд. Результаты такого подхода необходимы для изучения сложных переплетений силовых линий, которые образуются у многих магнитных звезд со сложным распределением магнитных диполей внутри.
Практическая ценность и апробация
На сегодня для случая двух диполей, смещенных относительно центра звезды промоделировано около 120 магнитных звезд, что является основой для дальнейших исследований внутренних структур магнитных полей. Полученные результаты опубликованы в десятках научных статьях. [4] (см. статью «Особенности структур магнитных полей химически пекулярных звезд.» Ю.В. Глаголевский, А.Ф. Назаренко и ссылки на другие статьи в ней).
Структура ВКР
Введение раскрывает актуальность, определяет степень научной разработки темы, цель работы, раскрывает теоретическую и практическую значимость работы.
В первой главе дается немного теории о спектроскопических наблюдениях звезд, а также описывается алгоритм обработки и восстановления изображения небесных объектов и их спектров. Во второй главе дается немного информации о магнетизме звезд, а также описывается алгоритм визуализации внутренних структур магнитных полей химически пекулярных звезд.
В заключении подводятся итоги исследования, формируются выводы по дальнейшему практическому применению проведенной работы.
Таким образом составлена программа по визуализации структур магнитных полей трех магнитных диполей на поверхности звезды, смещенных относительно ее центра.
Программа дает возможность:
- описывать структуры, как линий равной магнитной напряженности (изоденс), так и магнитных силовых линий в случае трех диполей;
- задавать вручную координаты расположения диполей на поверхности звезды, а также значения напряженности в центрах полей диполей
- вычислять величины магнитной напряженности в каждой точке, как на поверхности звезды так и в околозвездном пространстве, относительно всех магнитных диполей расположенных на поверхности звезды.
Программа готова для применения учеными с целью моделирования сложных структур магнитных полей на поверхности звезд, которые невозможно описать в случае двух диполей.
Совместно с научным руководителем работа готовиться к публикации в научных журналах.
