Основная идея проекта исходит из нынешнего состояния исследований килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo, которая ознаменовала собой начало многоканальной астрофизики. Разностороннее рассмотрение данного события, в том числе методами численных расчетов, анализа данных и теоретических моделей, дополнит и прояснит общие физические механизмы через выявление дополнительных эффектов в астрофизической системе, а также ограничений, возникающих при протекании взрывных процессов в звездах с выделением огромного количества энергии, способных преобразовать элементный состав в галактических масштабах. Проект направлен на исследование проблемы энерговыделения в области s-барьера при взрыве килоновой, которую претерпевает выброшенное вещество на этапе обогащения свободными нейтронами. Проект является междисциплинарным исследованием в ядерной астрофизике и объединяет экспертизу исследователей из областей ядерной физики, астрофизики и компьютерного моделирования.
Цель проекта: Расчет энерговыделения циклических реакций в области s-барьера при взрыве килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo с помощью численных методов.
Задачи проекта:
Задача 1. Разработка программного комплекса для расчета распространенности тяжелых элементов, участвующих в создании s-барьера.
Задача 1.1. Разработка модуля программного комплекса по работе с базами данных ядерных реакций ENDF/EXFOR.
Задача 1.2. Разработка модуля программного комплекса по построению матрицы сжигания и по вычислению ее экспоненты.
Задача 2. Расчет распространенности тяжелых элементов в области s-барьера.
Задача 2.1. Сборка модулей программного комплекса с последующей отладкой для расчета динамики трансмутации нуклидов.
Задача 2.2. Расчет распространенности тяжелых элементов, входящих в ответвления циклических реакций вокруг s-барьера для случая килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo.
Задача 3. Расчет энерговыделения циклических реакций для случая килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo.
Задача 3.1 Анализ чувствительности для циклических реакции в области s-барьера на базе разработанного программного комплекса.
Задача 3.2 Расчет энерговыделения при циклических реакциях в области s-барьера в зависимости от потока свободных нейтронов для случая килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo, а также потенциальных кандидатов в класс килоновых.
Ожидаемые результаты: Основным результатом исследований заявляется программный код для расчета распространенности тяжелых элементов, участвующих в создании s-барьера, а также для расчета энерговыделения при захвате тяжелыми элементами потока нейтронов высокой плотности и последующем цикле формирования изотопов и их спонтанного распада. В результате мы сможем сопоставить наши расчеты с наблюдательными данными по событию взрыва килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo, а также дать численные оценки по вкладу s-барьера в общее энерговыделение и наблюдаемый спектр в разных диапазонах электромагнитного излучения.
Уровень готовности технологий (УГТ): В рамках проекта предлагается разработать программный комплекс для расчета распространенности тяжелых элементов, участвующих в создании s-барьера, произвести расчет распространенности тяжелых элементов в области s-барьера, произвести расчет энерговыделения циклических реакций для случая килоновой GW170817-GRB170817A-AT2017gfo. На момент начала проекта, готовность этих технологий находится на Уровне 0 – «Определение возможности разработки новой технологии». Ожидается, что к моменту окончания проекта эти технологии будут развиты до Уровня 1 – «Оценка влияния новой технологии». Предлагаемый проектом вид научно-технической деятельности относится к фундаментальным исследованиям.
Участие в конференциях, семинарах и обучающих школах:
1. Обучающая школа “19th Russbach School in Nuclear Astrophysics”, 03-09 марта 2024 г., Руссбах, Австрия (офлайн) Руслан Спасюк – участие, стендовый доклад, сертификат
2. Рабочая поездка в Университет Хоккайдо, Лаборатория реакторной физики, 20-29 октября 2024 г., Хоккайдо, Саппоро, Япония. Нурзат Кенжебаев – научный семинар (устный доклад) по теме “Calculation of neutron capture reactions in the cores of massive stars”. В рамках поездки осуществлены консультации с профессором Гоу Чиба (Professor Go Chiba) по разработке программы для расчета ядерных реакций в рамках s-процесса. Обсуждение возможных способов улучшения методов расчета и сравнительного анализа результатов. Составление плана дальнейших действий.
3. Обучающая школа “The Frontiers in X-ray Polarimetry (FiXP) Academy”, 07-11 апреля 2025 г., Аквила, Италия (офлайн) Ерлан Аймуратов – участие, стендовый доклад, сертификат.
4. Обучающая школа “The 2nd ChETEC-INFRA Observational School (ChINOS)”, 20-26 июля 2025 г., Прага, Чехия (офлайн) Анарбек Даулет – участие, сертификат.
5. Рабочая поездка в Сеть международных центров по релятивистской астрофизике (ICRANet), 21 июля – 29 августа 2025 г., Пескара, Италия. Ерлан Аймуратов: в рамках поездки: продолжено научное сотрудничество с группой профессора Рэмо Руффини; подготовлены две научные статьи (расчёт, обсуждение результатов, подготовка графиков, написание статей) в рамках исследований по гамма-всплескам; обсуждены перспективы сотрудничества.
6. Обучающая школа «The 47th International School for Young Astronomers», 17 ноября – 5 декабря 2025 г., Тайбэй, Тайвань (офлайн) Анарбек Дәулет – участие, защита проекта, сертификат.
Подготовка кадров:
1. Анарбек Даулет Талгатулы, Дипломная работа (на русском языке): “S-процесс во внегалактических астрофизических объектах”. Дата защиты: июнь 2024. Бакалавр по специальности “Физика”, Казахский национальный университет имени аль-Фараби. Научный руководитель: Аймуратов Е.К.
2. Бекзат Улту, Дипломная работа (на казахском языке): “R-процесс во внегалактических астрофизических объектах ”. Дата защиты: июнь 2024 г. Бакалавр по специальности “Физика”, Казахский национальный университет имени аль-Фараби. Научный руководитель: Аймуратов Е.К.
3. Спасюк Руслан Рашидович, Магистерская диссертация (на русском языке): «Тепловое разрушение комет, сближающихся со звёздами». Дата защиты: июнь 2025 года. Степень: магистр по направлению «Физика» Двудипломная программа: Казахский национальный университет имени аль-Фараби и Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы. Научный руководитель: Аймуратов Е. К.
