ИССЛЕДОВАНИЕ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
55 
 
MAGNETARS AS NEUTRON STARS AND WHITE DWARFS 
 
M.Arzimbetova, K.Boshkayev, A.Taukenova  
 
IETP, Faculty of Physics and Technology, Al-Farabi Kazakh National University, Almaty 
 
Soft Gamma Ray Repeaters (SGRs) and Anomalous X-ray Pulsars (AXPs) possess unusual proper-
ties. Their rotational periods are in the range of P~ (2–12) s, a narrow range with respect to the 
wide range of ordinary pulsars, P~ (0.001–10) s; spin-down rates of  ~ (10
-13
–10
-10
), larger than 
ordinary pulsars with  ~  10
-15
; strong outburst of energies of  ~ (10
41
–10
43
) erg, and for the case 
of SGRs, giant flares of even large energies ~ (10
44
–10
47
) erg, not observed in ordinary pulsars [1]. 
The majority of scientists regard the model of magnetar as neutron star.Where mass M~ 1.4 
M
sun
, radius R~ 10 km and correspondingly, moment of inertia of I~10
45
 g cm
2
, the loss of rota-
tional energy of the neutron star, associated with its spin-down rate  cannot explain the X-ray lu-
minosity of SGR 0418+5729, i.e., 
X
NS
rot
L
E


, excluding the possibility of identifying this source as 
an ordinary spin down powered pulsar. The magnetar model of SGRs and AXPs, based on a neutron 
star of fiducial parameters, needs a magnetic field larger than the critical field for vacuum polariza-
tion, 
G
e
c
m
B
e
C
13
3
2
10
4
.
4
)
/(




, in order to explain the observed X-ray luminosity in terms of 
the release of magnetic energy. However, the inferred upper limit of the surface magnetic field of 
SGR 0418+5729, B<7.5×10
12
 G, describing it as a neutron star, is well below the critical field chal-
lenging the power mechanism based on magnetic field decay purported in the magnetar scenario. 
We performed calculations, which show that that the observed upper limit on the spin-down 
rate of SGR 0418+5729 is, instead, perfectly in line with a model based on a massive fast rotating 
highly magnetized white dwarf of mass M~ 1.4M
sun
, radius R = 10
3
 km, and moment of inertia 
I≈10
49
 g cm
2
. Such a configuration leads for SGR 0418+5729 to a magnetic field of B<7.5×10
8
 G. 
The X-ray luminosity can then be expressed as originating from the loss of rotational energy of the 
white dwarf [3], [2], [5]. 
In this work we compare and contrast neutron star and white dwarf models for magnetars. Our 
aim is to find both advantages and drawbacks of these models. 
 
Acknowledgments 
K.B. acknowledges the support of the grants No. 3101/GF4 IPC-11, No. F.0679 and the grant 
for the university best teachers-2015 of the Ministry of Education and Science of the Republic of 
Kazakhstan. 
 
References 
1.  S. Mereghetti, A&A Rev., 15, 225 (2008). 
2.  N. Rea, P. Esposito, R. Turolla, et al. 2010, Science, 330, 944 (2010). 
3.  Duncan & Thompson 1992; Thompson & Duncan 1995 
4.  M. Malheiro, J. A. Rueda and R. Ruffini, PASJ 64, 56 (2012). 
5.  B. Paczynski, ApJL, 365, L9 (1990). 
 
 

The 9
th
 International Conference «Modern  
achievements of physics and fundamental physical education»  
 
October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty 
______________________________________________________________________________________________________
 
 
56 
 
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ  
ИНТЕНСИВНОСТИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ  
 
В.В.Оскомов, Н.О.Садуев, О.А.Каликулов, И.Е.Кенжина, Ш.Б. Утей, Н.О.Ережеп  
 
Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики,  
Алматы, Казахстан 
 
Программно-технический комплекс сбора данных предназначен для измерения интенсивно-
сти импульсных сигналов, поступающих на входы ее информационных каналов.  
При разработке указанной системы необходимо предусмотреть следующие основные 
требования: 
1. Стабильность параметров в течение длительного времени (не менее 8 месяцев), таких 
как коэффициент усиления, напряжение питания, эффективность регистрации. 
2. Малое энергопотребление. 
3. Накопление, хранение и автоматическая передача информации. 
4. Прием, обработка и выдача принятой информации в удобном виде. 
Применение  микроконтроллера  обеспечивает  крайне  низкое  суммарное  энергопотреб-
ление  всей  схемы  и  малые  габариты  электронной  платы.  Передача  данных  и  контроль  над 
электронной  платой  со  стороны  управляющего  компьютера  обеспечиваются  посредством 
второй микросхемы  реализующей алгоритм обмена информацией по интерфейсу USB. При-
менение  этого  современного  интерфейса  позволяет  достичь  высокого  быстродействия  сис-
темы  в  режиме  временного  сканирования,  а  также  дает  возможность  использовать  данную 
систему  при  отсутствии  отдельного  источника  питания  для  ее  внешних,  по  отношению  к 
компьютеру, электронных схем.  
Электронная усилительная плата с микроконтроллером и USB связью позволяет полу-
чить полную ("осциллографическую") регистрацию сигналов с входных  каналов с сохране-
нием данных на компьютере и последующей их обработкой. В отличие от предварительной 
аппаратной  обработки  сигналов,  когда  аппаратура  решает,  что  зарегистрировался  нужный 
нам сигнал и регистрируется только факт срабатывания аппаратуры. 
Так  как  данный  программно-технический  комплекс  сбора  данных  предполагается  для 
использования в  научных экспериментах,  то электронную усилительную плату решено бы-
ло адаптировать для широкого класса газоразрядных счетчиков (счетчики Гейгера-Мюллера, 
пропорциональные  счетчики,  ионизационные  камеры  и  т.д.).  В  этом  случае  полоса  частот 
необходимая для работы с этим классом счетчиков составляет от 0,1 кГц до 50 кГц, т.е. реги-
страция сигналов будет идти в полосе низких и средних частотах.  
Прежде  всего,  учтем,  что  процессы  в  газовых  счётчиках  характеризуются  временами 
порядка нескольких микросекунд, то и время между отсчётами АЦП должны быть порядка 
нескольких микросекунд. 
В  результате  тщательного  анализа  по  временным  и  эксплуатационным  режимам  про-
граммно-технического  комплекса    были  выбраны  схемотехнические  решения  удовлетво-
ряющие следующим техническим условиям: 
-  частотная  характеристика  оптимизирована  с  целью  получения  максимального  отно-
шения сигнал/шум. 
- отработаны методики и режимы работы микроконтроллера для реализации задачи не-
прерывного измерения амплитуды сигнала на выходе усилителя и отправки данных на ком-
пьютер.  
- Реализована функция управления источником высокого напряжения. 
Усилитель состоит из фильтра для высокого напряжения, высоковольтного переходно-
го  конденсатора (C14), зарядочувствительного  каскада  с  конденсатором 7.5 пФ  в  обратной 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
57 
связи, и двух одинаковых каскадов с коэффициентов усиления по напряжению около 10 (ри-
сунок 1). 
 
Рисунок 1 - Усилитель сигнала 
 
Для возможности точной привязки регистрируемых событий во времени, применён вы-
сокостабильный термокомпенсированный генератор FOX914B с дрейфом около одной мил-
лионной. 
Усилитель и все другие схемы питаются от стабилизатора ADP121 на 3.3 вольта, кото-
рый получает питание (5 вольт) от USB. 
Блок высокого напряжения - это трансформатор с выпрямителем и электронной схемой 
умножения, анализа и управления, при этом источник высокого напряжения физически со-
стоит из транзисторного ключа, трансформатора и умножающего выпрямителя. 
Блок высокого напряжения, поддерживает заданное уставкой напряжение и выдаёт ин-
формацию о потреблении тока. 
Предварительная программа для микроконтроллера в простейшем варианте работает по 
следующему алгоритму: 
-  включает питание АЦП и настраивается на заданную частоту отсчётов и точность. 
- после этого в цикле ожидается готовность очередного отсчёта АЦП. И как только от-
счёт готов, данные читаются из АЦП и посылаются на микросхему USB. 
- снова ожидание нового отсчёта. 
В более сложном варианте (при наладке, например) программа может подавать на вход 
усилителя тестовые импульсы, может менять режим АЦП. 
Программирование  осуществляется  через  разъём X2 специальным  программатором. 
При  этом  мы  имеем  возможность  осуществлять  перепрограммирование  микроконтроллера  
по  ходу  работу  усилителя  (не  отключая  и  не  снимая  усилитель),  подключая  специальный 
разъем. 
 
Данная работа была выполнена при поддержке гранта 3838/ГФ4 МОН РК.  
 
1. Николайчук О. И. Системы малой автоматизации/ М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 256 с. 
2.  Тавернье  К. PIC-микроконтроллеры.  Практика  применения:  Пер.  с  фр.  М:  ДМК 
Пресс, 2003. - 272 с. 
3. Кулаков В. Программирование на аппаратном уровне // Специальный справочник 2-е 
издание. – СПб.: Питер, 2003.- 874 с.  

The 9
th
 International Conference «Modern  
achievements of physics and fundamental physical education»  
 
October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty 
______________________________________________________________________________________________________
 
 
58 
 
ИССЛЕДОВАНИЕ АНИЗОТРОПИИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ПРЕДЕЛЬНО ВЫСО-
КИХ ЭНЕРГИЙ 
 
А.Ж.Наурзбаева, Н.Ш.Алимгазинова, В.В.Оскомов, Н.О.Садуев, О.А.Каликулов, 
А.И.Жумабаев, Б.А.Искаков, С.Шинболатов  
 
Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики,  
Алматы, Казахстан 
 
Частицы космических лучей с энергией >40 ЕэВ называют в физике КЛ частицами предель-
но (или ультра-) высоких энергий (УВЭ). Сложность в их исследовании состоит в том, что их 
интенсивность  крайне  низка,  например,  поток  КЛ  с  энергией  порядка 100 Е/эВ  составляет 
всего 1 част./(100 км
2
 год), в связи с чем  вплоть до 2000 г. на всех мировых установках было 
зарегистрировано менее 100 таких частиц.   
С 2004 г.  в  Аргентине  были  введены  в  действие  установки  обсерватории    им.  Пьера 
Оже по регистрации частиц КЛ УВЭ площадью 3000 кв.км  каждая, с угловым разрешением 
~1
0
 и энергетическим разрешением ~10%. Такие параметры дали возможность зарегистриро-
вать в течение 10 лет более двухсот широких атмосферных ливней (ШАЛ), порожденных КЛ 
УВЭ, что позволило получить много новой ценной информации об их происхождении. Не-
смотря  на  это,  вопрос  об  источниках  КЛ  УВЭ  до  сих  пор  остается  открытым.  В  качестве 
наиболее  вероятных  кандидатов  на  эту  роль  в  настоящее  время  рассматриваются  активные 
ядра галактик.  
В  связи  со  сказанным  в  настоящей  работе  с  использованием  новых  наблюдательных 
данных, полученных в обсерватории  им. Пьера Оже, исследовалась корреляция между на-
правлениями прихода частиц УВЭ и направлениями на близкие к Солнечной системе  галак-
тики с активными ядрами.  
Помимо данных обсерватории  им. Пьера Оже об энергиях и координатах осей широких 
атмосферных  ливней  от  частиц  КЛ  предельно    высоких  энергий,  представленных  на  сайте 
этой обсерватории, при исследовании использовались данные об экваториальных координа-
тах  и  красных  смещениях  активных  ядер  галактик,  представленные  в  каталоге Swift-BAT, 
включающем  источники,  зарегистрированные  в  течение 70 месяцев  наблюдений BAT-
детектором жесткого рентгеновского излучения на борту спутника Swift [1]. 
На  рисунке 1 представлено  распределение  на  небесной  сфере  координат  прихода  час-
тиц космического излучения с предельно высокими энергиями (КЛ ПВЭ) по измерениям об-
серватории  Пьера  Оже  и  галактик  с  активными  ядрами  каталога Swift-BAT 70-month X-
raycatalog в экваториальных координатах. 
С использованием этих данных мы рассчитывали количество частиц КЛ ПВЭ (событий) 
с различной пороговой энергией, направления прихода которых лежит на угловых расстоя-
ниях  от  АЯГ,  не  больших  заданного.  Угловое  расстояние  менялось  от 0.6
0
  до 10
0
  с  шагом 
0.2
0
, пороговая энергия бралась равной 50 и60 Е/эВ, при этих значениях количество ливней 
еще  позволяет    обеспечить  достаточную  статистику.  Расчеты  проводились  для  АЯГ  с  раз-
личным  максимальным  гелиоцентрическим  расстоянием  до  них:  от 40 до 100 Мпк.  Для 
оценки избытка частиц на малых угловых расстояниях от АЯГ (т.е. концентрации направле-
ний их прихода вокруг АЯГ) рассчитывалось отношение количества таких частиц в наблю-
даемом распределении с их числом в изотропном распределении при прочих равных услови-
ях (то же общее количество частиц, те же угловые расстояния, максимальные расстояния до 
АЯГ и т.д.).При подсчете числа концентрирующихся вокруг АЯГ частиц в изотропном рас-
пределении мы брали среднее значение этого числа из результатов сотни численных экспе-
риментов по генерации случайного равномерного распределения. 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
59 
Число  наблюдаемых  в  пределах ~3
0
  от  АЯГ  событий  значительно  (за  пределами 
ошибки) превышает число таковых для изотропного  распределения, это особенно четко на-
блюдается  в  случае  меньших  дистанций  до  АЯГ.  Тот  факт,  что  этот  избыток  тем  больше, 
чем  меньше  расстояние  до  рассматриваемых  АЯГ,  может  объясняться    влиянием    эффекта 
ГЗК. На угловых расстояниях ~2
0
в рассматриваемой зависимости почти во всех случаях име-
ет место локальный минимум, предположений о причине его возникновения мы не имеем.  
 
 
 
а) 
 
 
 
 
б) 
а) полушария точек весеннегоравноденствия;б) полушария точек весеннегоравноденст-
вия. 
 
Рисунок 1 - Распределение на небесной сфере направлений прихода частиц космиче-
ского излучения с энергиями Е>5·10
19
эВпо измерениям обсерватории Пьера Оже и галактик 
с активными ядрами  
каталога Swift-BAT 70-month X-raycatalog в экваториальных координатах 
 
Аналогичные  расчеты  были  нами  проведены  также    с  использованием  не  средних,  а 
максимальных из ста  численных экспериментов значений числа концентрирующихся вокруг 
АЯГ частиц изотропного распределения. Для интервала до ~3
0
во всех случаях, за исключе-
нием локального минимума на  ~2
0
для дистанции <100 Мпк, эти значения были меньше на-
блюдаемых в реальном распределении. 
Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о наличии четкой кор-
реляции между направлениями прихода частиц КЛ предельно высоких энергий и направле-
ниями на близкие (в пределах 100 Мпк) к Солнечной системе активные ядра галактик, следо-
вательно, эти объекты являются одним из реальных источников таких частиц.  
Отметим, что наши результаты качественно согласуются с приведенными, например, в 
[3-4]. 
 
Данная работа выполнялась при поддержке гранта 3842/ ГФ4 МОН РК. 
 
1 Baumgartner W. H., Tueller J., Markwardt C. B., et al. The 70 Month Swift-BAT All-Sky 
Hard X-Ray Surve // Astrophysical journal supplement series. – 2013. – Vol. 207. –P 19. 
2 AabA.Searches for Anisotropies in the Arrival Directions of the Highest Energy Cosmic 
Rays Detected by the Pierre Auger Observatory // Тhe Astrophysical Journal. – 2015. Vol. 804. – P. 
15.  
3 Abreu P.et al. A search for anisotropy in the arrival directions of ultra high energy cosmic 
rays recorded at the Pierre Auger Observatory // JCAP 04. – 2012. – P. 40. 
4  Урысон  А.В.  Космические  лучи  предельно  высоких  энергий:  отождествление  воз-
можных источников, энергетический спектр, распространение // Физика элементарных час-
тиц и атомного ядра. – 2006. - Т. 37. -  Вып. 3. - С. 652-694. 
 
 
UHECR
AGN
0
0
-60
0
UHECR
AGN
0
0
-60
0

The 9
th
 International Conference «Modern  
achievements of physics and fundamental physical education»  
 
October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty 
______________________________________________________________________________________________________
 
 
60 
 
КЛАССИКАЛЫҚ ФИЗИКАДАҒЫ СТАТИКАЛЫҚ ЖƏНЕ АЙНАЛМАЛЫ АҚ 
ЕРГЕЖЕЙЛІ ЖҰЛДЫЗДАР 
 
Ж.А. Қалымова, Қ.А.Бошқаев, Б.А. Жами, Г.Ш.Балгимбеков, Ж.Н.Бришева  
 
Əл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, ЭТФҒЗИ, Алматы, Қазақстан 
 
Қазіргі  таңда  релятивистік  астрофизиканың  космологияға  қатысты  бірнеше  мəселелері  бар, 
соның  бірі – Іа  типті  асқын  жарылыс.  Осы  Іа  типті  асқын  жарылыстың  тууына  себепкер 
болатын ықшам объектілердің бірі – ақ ергежейлі жұлдыздар. Астрономияда Іа типті асқын 
жарылыстың жарықтылығының интенсивтілігін галактикалардың арақашықтығын анықтауда 
қолданады.Сондықтан  да,  ақ  ергежейлі  жұлдыздардың  физикалық  қасиеттерін, 
орнықтылығын жəне т.б. зерттеу маңызды болып табылады. 
Біз бұл жұмыста, ақ ергежейлі жұлдыздардың тепе-теңдік конфигурацияларын классикалық 
физикада  жəне  жалпы  салыстырмалық  теориясында  қарастырып,  талдау  жасадық. 
Нəтижелерге қол жеткізу барысында, сандық есептеулер жүргізу үшін Wolfram Mathematica9 
бағдарламасы  қолданылды.Алынған  нəтижелер  классикалық  физикадағы  жəне  жалпы 
салыстырмалық  теориясындағы  ақ  ергежейлі  жұлдыздардың  арасында  айтарлықтай 
айырмашылықтар  бар  екендігін  жəне  олардың  жұлдыз  эволюциясында  шешуші  рөл 
атқаратынын көрсетті. 
 
 
Жұмысқа  ҚР  БҒМ 3101/ГФ4  грантынан  қолдау  көрсетілді  жəне  Б.Қ. «ЖОО  үздік 
оқытушы-2015» грантынан демеу алды. 
 
 
 
 
 
СТАТИКАЛЫҚ ДЕФОРМАЦИЯЛАНҒАН ДЕНЕНІҢ ГРАВИТАЦИЯЛЫҚ ӨРІСІНДЕ 
ГЕОДЕЗИЯЛЫҚ СЫЗЫҚТАРДЫҢ ОРНЫҚТЫЛЫҒЫН ЗЕРТТЕУ 
 
А. Амангелді,Қ.А. Бошқаев 
 
 
Əл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, физика-техникалық факультеті, 
ЭТФҒЗИ, Алматы, Қазақстан 
 
 
Заманауи астрофизикадағы ең өзекті есептердің бірі– статикалық деформацияланған дененің 
гравитациялық  өрісіндегі  сынақ  дененің  қозғалысы [1]. Жалпы  салыстырмалық 
теориясындағы ең маңызды физикалық шамалардың бірі – метрика. Метрика – төрт өлшемді 
қисық кеңістік-уақыттағы екі оқиғаның арасындағы қашықтық жəне жалпы салыстырмалық 
теориясында  метрика  Эйнштейннің  гравитациялық  өріс  теңдеулерінің  шешімі  болып 
табылады. 
Жұмыста Эйнштейннің вакуумдағы теңдеулерінің оське қатысты симметриялы шешімі 
болатын  q-  метрикасықарастырылды.  Жұмыстың  мақсаты  q - метрикасында  сынақ 
денелердің  геодезиялық  сызықтарының  орнықтылығын  экватор  жазықтығында  жəне 
экватордан тыс жазықтықта зерттеу. Сонымен қатар, сынақ денелерден түзілген аккрециялық 
дисктің пайда болатын əртүрлі жазықтықтағы дөңгелек орбиталарға сараптама жасалды. 
Геодезиялық  сызық  теңдеулері  аналитикалық  жəне  сандық  əдістермен  шешілді [2].Ол 
үшін Maple 19 математикалық  пакеті  қолданылды  жəне  оның  көмегімен  орнықты 
аккрециялық дисктердің болатыны көрсетілді. Сонымен қатар, q- метрикасында аккрециялық 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
61 
дисктердің  құрылымы  Шварцшильд  метрикасымен  салыстырған  дискретті  болатыны 
анықталды. Аккрециялық дисктердің құрылымын зерттей отырып, квадрупольдік моменттің 
шамасын жанама əдістермен өлшеуге болады [3]. 
Ғылыми  жұмыстың  нəтижесін  астрономияда,  аспан  механикасында,  спутниктік 
технологияларда жəне навигациялық жүйелерде қолдануға болады. 
 
Алғыс білдіру. Жұмысқа ҚР БҒМ Ф.0679 грантының 0073-6/ПЦФ-15 бағдарламасынан 
қолдау  көрсетілді.  Бошкаев  Қ.  талантты  жас  ғалым 2015-2016 стипендиясынан  жəне  ЖОО 
үздік оқытушысы-2015 грантынан қолдау алды 
 
Əдебиеттер: 
1. Quevedo H., Toktarbay S., Aimuratov Y. Quadrupolar gravitational fields described by the 
q-metric // International Journal of Mathematics and Physics, Vol. 3.-P. 133, 2012. 
arXiv:1310.5339. 
2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Том. II. Теория по-
ля.— 8-е изд., стереот.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.-536 с.-ISBN 5-9221-0056-4 (Т. II). 
3. Boshkayev K., Gasperín E., Gutiérrez-Piñeres A. C., Quevedo H., Toktarbay S. Motion of test 
particles in the field of a naked singularity // Physical Review D, Vol. 93.-P. 024024, 2016. 
 
 
 
 
 

жүктеу/скачать 11,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: