Outline of the project status in SU Ústav fyziky FPF SU Opava řešitel : prof. Zdeněk Stuchlík Zpráva o řešení v roce 2008 Členové řešitelského týmu (plný úvazek) RNDr. Pavel Bakala Mgr. Hana Kučáková RNDr. Eva Šrámková Mgr. Martin Urbanec Oblasti výzkumu Modelování struktury rotujících neutronových hvězd Simulace optických efektů v blízkosti relativistických kompaktních objektů

Modelování struktury rotujících neutronových hvězd Pokračovalo zkoumání záchytu neutrin v extrémně kompaktních neutronových (kvarkových, hybridních) hvězdách, byly uvažovány modely s uniformním rozložením hustoty v bránových prostoročasech Byl vytvořen základ vlastního numerického modelu pro výpočet struktury rotujících neutronových hvězd, založený na Hartleho-Thornove metrice určující prostoročas uvnitř i vně pomalu rotující neutronové hvězdy. Tento model je ovšem použitelný v případě všech nejrychleji rotujících pozorovaných neutronových hvězd. Pro modelování vnitřní struktury jsme zatím používali Skyrmeho stavové rovnice a stavovou rovnici popisující podivné hvězdy (MIT Bag Model), v budoucnu připravujeme testovaní dalších rozsáhlých souborů možných stavových rovnic, včetně případu kvarkových a hybridních hvězd. Výsledky modelování byly úspěšně konfrontovány s observačními limitami na parametry neutronových hvězd získanými z pozorování kHz kvaziperiodických oscilací pozorovaných u binárního systému 4U 1636 obsahujícího neutronovou hvězdu. Pro počítačové zpracování byly využity metody genetických algoritmů. V našich výzkumech hodláme pokračovat i v dalších letech, neboť jde o nesmírně slibnou oblast na pomezí relativistické astrofyziky a fyziky elementárních částic. Naplňuje se záměr vytvoření široké škály modelů rotujících objektů pro různé stavové rovnice, centrální vlastnosti a pro různé frekvence rotace. Parametry neutronových (kvarkových) hvězd dané těmito modely budou konfrontovány s daty získaných z měření QPOs u většiny pozorovaných binárních systémů s neutronovou hvězdou. Získané výsledky byly porovnány se stávajícími modely a také s observačními daty. Prezentovány byly na mezinárodních konferencích a workshopech a publikovány ve sbornících. Připravují se publikace v mezinárodních periodikách. Očekáváme, že navazující výzkum uvedeného tématu bude po upřesnění pokračovat i v následujících letech řešení tohoto projektu. Klíčové publikace: Stuchlík Z., Urbanec M., Török G., Hledík S., Hladík J.: "Trapping of neutrinos in extremely compact stars", Proceedings of the eleventh Marcel Grossmann meeting on general relativity, H. Kleinert and R.T. Jantzen editors, R. Ruffini series editor, World Scientific, 2008, p Stuchlík Z., Török G., Hledík S., Urbanec M.: “Neutrino trapping in extremely compact objects: I. Efficiency of trapping in the internal Schwarzschild spacetimes“, Class. Quantum Grav. 26, 2009, (17pp) M. Urbanec, E. Běták, Z. Stuchlík.: “Nuclear Matter Equations of State and the Neutron Stars” Frontiers in nuclear structure, Astrophysics and reactions AIP Conference Proceedings, Volume 1012, 2008, pp

Metody vyvinuté pro simulaci optické projekce ve sféricky symetrickém gravitačním poli a za přítomnosti repulzivní kosmologické konstanty byly zobecněny pro axiálně symetrické metriky. Zajímavé výsledky byly získány pro optické efekty ve Schwarzschildově-de Sitterově geometrii. Předpokládáme další rozšíření těchto modelů na případ gravitačního lensingu u blízkých i vzdálených galaxií. Vytvořili jsme rozsáhlou studii popisující základní optické efekty v poli bránových rotujících černých děr, jež jsou popsány Kerrovou-Newmanovou metrikou s tzv. přílivovým nábojem. Pozornost jsme zaměřili i na modelování profilovaných spektrálních čar a světelných křivek zdrojů na povrchu Keplerovských akrečních disků rotujících v poli bránových černých děr. Optické efekty jsme zkoumali i v případě silných gravitačních polí kolem neutronových hvězd modelovaných v rámci bránových prostoročasů. Věnovali jsme se modelování QPOs pozorovaných v rentgenovském spektru záření akrečních disků kolem černých děr a neutronových hvězd. Byl rozvíjen multirezonanční orbitální model. Zaměříli jsme se převážně na Kerrovo a Hartle-Thorneovo řešení, která jsou astrofyzikáně relevantní pro popis prostoročasu rotujících černých děr a neutronových hvězd včetně nenulové kosmologické konstanty. Klíčové publikace: Török G., Bakala P., Stuchlík Z., Čech P.: "Modelling the twin peak QPO distribution in the atoll source 4U ", Acta Astronomica, 58, 2008, 1-14 Török G., Abramowicz M.A., Bakala P., Bursa M., Horák J., Rebusco P., Stuchlík Z.:"On the origin of clustering of frequency ratios in the atoll source 4U ", Acta Astronomica, 58, 2008, Török G., Abramowicz M.A., Bakala P., Bursa M., Horák J., Kluzniak W., Rebusco P., Stuchlík Z., "Distribution of kilohertz QPO frequencies and their ratios", Acta Astronomica, 58, 2008, Bakala P., Hledík S., Stuchlík Z., Truparová K., Čermák P.: "Virtual trip to the Schwarzschild-de Sitter black hole", Proceedings of the eleventh Marcel Grossmann meeting on general relativity, H. Kleinert and R.T. Jantzen editors, R. Ruffini series editor, World Scientific, 2008, p Schee J., Stuchlík Z.: “Optical phenomena in the field of braneworld Kerr black holes”, Journal of Modern Physics D, 2008 Schee J., Stuchlík Z.: “Profiles of emission lines generated by rings orbiting braneworld Kerr black holes”, General Relativity and Gravitation, 2008 Simulace optických efektů v blízkosti relativistických kompaktních objektů

Budeme konfrontovat parametry získané z modelů neutronových hvězd s observačními daty u kvasi-periodických oscilací (QPO) pozorovaných v systémech obsahujících neutronovou hvězdu Budeme testovat další stavové rovnice založené na Skyrme interakci, dále využijeme i tvaru založeného na Dirac – Brueckner – Hartree – Fock modelu (spolupráce se SAV) V návaznosti na dosavadní výzkum hodláme i nadále věnovat velkou pozornost modelování rentgenovských pozorovaných oscilací v binárních systémech obsahujících černou díru (mikrokvasary), či neutronovou (podivnou) hvězdu, zaměříme se na vypracování teoretických modelů a jejich srovnání s observačními údaji (spolupráce se skupinou Astron. ústavu AV ČR) Budeme pokračovat v testování povahy kombinovaných gravitačních a elektromagnetických vlivů na hmotu v okolí NH Budeme pokračovat ve zkoumání optických efektů v poli neutronových hvězd Budeme sledovat vliv kosmologické konstanty v astrofyzikálních procesech – struktura disků ve sféricky symetrických prostoročasech – využití pseudonewtonovského potenciálu – Reesův – Sciamův efekt Organizace 11. ročníku Workshopu RAGtime Plán činnosti v příštím roce

Děkuji Vám za pozornost