В секторе работают 10 сотрудников, среди них 4 доктора физ.-мат. наук, 3 кандидата физ.-мат. наук, 2 сотрудника без степени, один сотрудник является членом ООФА РАН - академик А.В.Гуревич. Также в секторе проходили обучение 1 аспирант МФТИ и 5 студентов МФТИ. Опубликовано или послано в печать 13 научных работ, сотрудники приняли участие в 3 международных конференциях и сделали 4 доклада. Число докладов и лекций, прочитанных в России - 17, за рубежом - 1 . Сектор проводит еженедельный Астрофизический семинар (руководитель - А.В.Гуревич, секретарь - В.С.Бескин)   Основные научные результаты, полученные в 2003 г.: Проанализировано статистическое распределение слабоизлучающих пульсаров, т.е. радиопульсаров, перешедших в результате эволюции угла наклона осей на стадию ортогонального ротатора. Подробно анализируются причины, приводящие к существенному уменьшению потерь энергии для этого класса объектов. Определено число таких радиопульсаров, а также их распределение по периоду вращения. Показано, что предсказания теории, основанной на модели токовых потерь, не противоречат данным наблюдений. (В.С.Бескин) Исследована модель происхождения гамма-всплесков при взаимодействии ударной волны от взрыва сверхновой с магнитосферой замагниченой нейтронной звезды или белого карлика. Показано, что образование хвоста магнитосферы и ускорение частиц в нем объясняет основные свойства космологических гамма-вплесков. (Я.Н.Истомин) Предложенная ранее модель строения релятивистского, вращающегося, замагниченного джета дополнена расчетами процессов ускорения в нем частиц и излучения ими синхротронного излучения. Найденный спектр быстрых частиц оказался близок к степенному. Свойства излучаемого от джета синхротронного излучения близки к наблюдаемым. (Я.Н.Истомин) Найдены структуры магнитного поля и электрических токов, возникающих в системе аккреционный диск -- нейтронная звезда. Взаимодействуя с плазмой диска, вращающееся магнитное поле нейтронной звезды поляризует плазму и возбуждает в ней электрические токи. Токи сильно искажают первоначальное магнитное поле. Отклик системы нелинеен, поскольку движение вещества диска само определяется возникающими полями. Полученную систему нелинейных уравнений удалось решить используя разложение по параметрам замагниченности электронов и ионов. Рассчитан угловой момент, переданный от диска звезде. Результаты расчетов сопоставлены с данными наблюдений двойных рентгеновских источников. (Я.Н.Истомин) Проведено исследование ускорения электронов в ионосфере Земли в области отражения мощных радиоволн. Электроны ускоряются спиральными верхнегибридными волнами, запертыми в неоднородностях плазменной плотности, вытянутыми вдоль геомагнитного поля, и образованными в результате развития тепловой неустойчивости под действием поля электромагнитной волны. Спиральные волны возникают в результате рассеяния обыкновенной волны накачки на созданных ею неоднородностях электронной плотности. Рассеяные волны трансформируются на этих неоднородностях в спиральные верхнегибридные колебания, которые захватываются в ямы электронной плотности. Возникает сложная система зацепляющихся нелинейных уравнений. Решение этой системы позволяет рассчитать функцию распределения ускоренных частиц. Расчеты используется для объяснения искусственного свечения ионосферы во время экспериментов по воздействию мощной радио волны на ионосферу. (Я.Н.Истомин) Исследовался квазиклассический предел для нелинейного уравнения Шредингера в случае фокусирующей среды при осциллирующих непериодических заданных на всей оси x начальных условиях. Сформулирована система интегральных законов сохранения для бесконечного числа усредненных по пространству плотностей, которые рассчитываются явно по начальным условиям. Исследована прямая задача рассеяния и показано, что фаза рассеяния является равномерно распределенной случайной величиной. Эволюция такой системы приводит к развитию нелинейных колебаний, приобретающих на больших временах статистический характер. Начат анализ максимизатора N-солитонного решения в континуальном пределе при N стремящемся к бесконечности. Построение максимизатора позволит, как и в случае уравнения Кортевега де Вриза, определить бесконечный набор cохраняющихся усредненных плотностей в статистическом состоянии и связать начальное состояние с установившимся при t стремящемся к бесконечности предельным статистическим, тем самым, однозначно определить параметры статистического состояния. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин) Исследована задача о самофокусировке электромагнитной волны в окрестности верхнегибридного резонанса. Показано, что возникающие в результате этого взаимодействия мелкомасштабные неоднородности сильно вытянуты вдоль магнитного поля. Эти нелинейные возмущения имеют пониженную плотность плазмы. В этих ямках плотности возбуждены верхнегибридные колебания плазмы, амплитуда этих колебаний и величина возмущения плотности зависят от амплитуды волны накачки. Масштаб этих возмущений мал по сравнению с длиной волны накачки, поэтому электромагнитная волна слабо рассеивается на отдельном возмущении. Однако, в области, где сосредоточено большое количество таких неоднородностей, возникает среднее понижение плотности. Такое усредненное крупномасштабное понижение плотности приводит к фокусировке волны накачки, а поскольку величина понижения плотности плазмы зависит от амплитуды волны накачки, возникает самофокусировка. Получено нелинейное уравнение, описывающее процесс распространения электромагнитной волны в неоднородной плазме, где в окрестности верхнегибридного резонанса возникли мелкомасштабные возмущения. В уравнении учитывается нелинейный член, определяемый самими возмущениями. Уравнение по форме напоминает нелинейное уравнение Шредингера, однако нелинейный член этого уравнения существенно отличается от обычного "квадратичного". Найдено точное решение этого уравнения в бездисперсионном пределе. Показано, что при распространении волны в описанной выше среде на некотором расстоянии от источника излучения возникает особенность в распределениии интенсивности. При учете дисперсии после особенности происходит распад исходного пучка волн на солитоноподобные сгустки. Аналитически определен вид стационарного "солитона". Разработанная теория позволила объяснить сдвиг пятна нагрева вдоль направления магнитного поля, наблюдаемый в экспериментах по воздействию мощных радиоволн на ионосферу. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин) Построена кинетическая теория сильной ленгмюровской турбулентности, возбуждающейся в области отражения мощной обыкновенной радиоволны в ионосферной плазме. Определены структура и количество кавитонов, возникающих в развитой стадии турбулентности. Исследовано ускорение электронов и показано, что возникает значительный 'хвост' у функции распределения, имеющий эффективную температуру в 50 -- 100 раз превышающую температуру плазмы. Пространственная область, занятая электронами, в сотни раз превосходит толщину слоя ленгмюровской турбулентности. Показано, что результаты теории находятся в хорошем соответствии с ускорением электронов и свечением плазмы, наблюдаемыми в ионосферных экспериментах. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин, Ю.В.Медведев) Изучено распределение темной материи в галактике и ее эволюция под влиянием усредненного самосогласованного гравитационного поля барионной материи, о пускающейся вследствие энергетических потерь в центральную область галактики и образующей балдж. Задача решена в адиабатическом приближении в предположении сферической симметрии барионного вещества. Проанализирована роль отклонений от сферической симметрии. Показано, что распределение темной материи, адиабатически сжимающейся под влиянием совместного крупномасштабного самосогласованного поля барионной и темной материи, сохраняет сферически симметричный вид даже при заметной ассиметрии в распределении барионного вещества. Исследован рост затравочной черной дыры в центре галактики за счет прямого захвата частиц темной материи, движущихся в усредненном самосогласованном гравитационном потенциале. Показано, что данный механизм мало эффективен в реальных условиях и не может привести к сколько-нибудь заметному увеличению массы затравочной черной дыры. Изучена эволюция функции распределения темной материи, при нарушении условия адиабатичности. Основным процессом такого рода является гравитационное рассеяние частиц при столкновениях со звездами в балдже. Важная особенность этого процесса состоит в том, что длина свободного пробега частиц много больше характерного размера балджа, поэтому столкновения редки. С учетом этой особенности выведено выражение для интеграла столкновений, усредненного по осцилляциям частиц темной материи, захваченных в самосогласованном гравитационном поле, и получено кинетическое уравнение, описывающее эволюцию функции распределения темной материи. Показано, что, в силу особенности начальной функции распределения, главную роль здесь играет диффузия частиц темной материи в пространстве моментов. Получено решение диффузионного уравнения, определен поток темной материи на черную дыру и установлен закон ее роста. Проведен краткий анализ наблюдательных данных, показывающий, что рост гигантских черных дыр за счет поглощения темной материи является значительным. В целом можно утверждать, что представленная теория находится в разумном соответствии с имеющимися наблюдениями масс гигантских черных дыр. (А.С.Ильин, А.В.Гуревич, К.П.Зыбин) Проекты, выполнявшиеся в 2003 году: 1. Программа фундаментальных исследований РАН "Математические методы в нелинейной динамике". Руководитель в ФИАНе: А.В.Гуревич (2003-2005гг., 7 исполнителей, полное число участников - 7) 2. Программа фундаментальных исследований ОФН РАН "Физика атмосферы: электрические процессы, радиофизические методы исследований" Руководитель в ФИАНе: А.В.Гуревич (2003-2005гг., 3 исполнителя, полное число участников - 5) 3. Программа фундаментальных исследований ОФН РАН "Иерархическая структура Вселенной и основные физические процессы, связанные с каждой ступенью иерархии". Руководитель в ФИАНе: Н.С.Кардашев (2003-2005гг., 9 человек) 4. Федеральная целевая научно-техническая программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006гг., блок "Ориентированные фундаментальные исследования", раздел "Фундаментальные исследования в области физических наук", тема "Исследования механизмов генерации энергии в астрофизических объектах и поведения вещества в экстремальных условиях". Руководитель в ФИАНе - Н.С. Кардашев (2003-2005гг., 3 человека) 5. Грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-1603.2003.2 Руководитель - А.В.Гуревич (2003-2005гг., 9 человек, полное число участников - 18) 6. Грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-2060.2003.2 Руководитель - Б.М.Болотовский (1 человек) 7. Грант РФФИ №02-02-16762 "Образование и структура релятивистских и нерелятивистских струйных выбросов в компактных источниках" Руководитель - В.С.Бескин (2002-2004гг., 3 человека) 8. Грант EOARD "Исследование плазменных неустойчивостей, возбуждаемых наземными ВЧ ("нагревными") установками, а также рентгеновского и гамма излучений, возникающих в процессах пробоя на убегающих электронах", 2002-2004гг., 3 человека, полное число участников - 11 человек 9. Грант МНТЦ "Электрический пробой воздуха с убегающими электронами и его участие в инициировании молнии", 2001-2004гг., 3 человека, полное число участников - 9 человек   Участие в конференциях: 1. Международная Конференция "Progress in Study of Astrophysical Disks", 9-11 сентября 2003г., Волгоград, В.С.Бескин (приглашенный доклад), 2. 25th General Assembly of International Astronomical Union (IAU), 13-26 июля 2003г., Sydney, Я.Н.Истомин (два доклада); 3. Международная Конференция "Nonlinear Phenomena in Enviromental Research", 19-23 июня 2002г., Москва, А.В.Гуревич (доклад);   Преподавание: Два сотрудника являются преподавателями кафедры "Проблем физики и астрофизики" Факультета общей и прикладной физики МФТИ: В.С.Бескин - "Общая астрофизика" и "Магнитная гидродинамика" и Я.Н.Истомин - "Нелинейные волны" и "Физическая кинетика".   Научное сотрудничество: НИРФИ, Н.Новгород, Мэрилендский Университет, США Взаимодействие радиоволн с плазмой. Нелинейные явления в ионосфере; Институт ионосферы Казахстанской Академии наук, Атма-Ата, Национальная Лаборатория в Лос Аламосе, США, Всероссийский институт экспериментальной физики, Саров, Исследование пробоя на быстрых электронах и механизма молнии; Университет Дж.Фурье, Гренобль, Франция, обсерватория Париж - Медон, Институт космических исследований, Москва Физические процессы вблизи компактных объектов; Институт космической физики, Кируна, Швеция, Нейтральные атомы в Галактике; Институт космической физики, Упсала, Швеция, Нелинейные эффекты в ионосфере; Астрономический институт им.Штернберга, Москва, Специальная Астрофизическая обсерватория РАН Исследование гигантских черных дыр в центрах галактик;   Список литературы, опубликованной и принятой в печать в иностранных журналах в 2003 году: V.S.Beskin "2D Transonic Hydrodynamics in General Relativity", Accretion Discs, Jets, and High Energy Phenomena in Astrophysics, Proceedings of Session LXXVIII of Les Houches Summer School, Chamonix, France, August 2002, Eds. F.Menard, G.Pelletier, G.Henri, V.Beskin, J.Dalibard. (EDP Science: Paris and Springer: Berlin) 2003 V.S.Beskin, N.L.Zakamska, H.Sol "Radiation drag effects on magnetically dominated outflows around compact objects", Monthly Notices Royal Astronomical Society, (2003) (accepted) Ya.N.Istomin, B.V.Komberg "The magnetospheric flare on compact magnetized object (neutron star or white dwarf) model for cosmological gamma-ray burst (GRB)", New Astronomy, vol.8, pp. 209-212, 2003 A.R.Bereznyak, Ya.N.Istomin, V.I.Pariev "Relativistic parsec-scale jets: I. Particle acceleration", Astronomy and Astrophysics, vol.403, pp.793-804, 2003 V.I.Pariev, Ya.N.Istomin. A.R.Bereznyak "Relativistic parsec-scale jets: II. Synchrotron emission", Astronomy and Astrophysics, vol.403, pp.805-816, 2003 Ya.N.Istomin, T.B.Leyser "Electron acceleration by cylindrical upper hybrid oscillations trapped in density irregularities in the ionosphere", Physics of plasmas, vol.10, pp.2962-2970, 2003 Ya.N.Istomin "Accretion on a magnetized star", Proceedings of 3rd International Sakharov Conference on Physics", ScientificWorld, Moscow, 2003, vol.1, pp.335-347 A.S.Ilyin, K.P.Zybin, A.V.Gurevich "Dark matter in galaxies and growth of giant black holes", astro-ph/0306490 A.V.Gurevich, K.P.Zybin, A.S.Ilyin "Nonlinear dynamics of gravitating dark matter and baryonic matter", Proceedings of 3rd International Sakharov Conference on Physics", ScientificWorld, Moscow, 2003, vol.1, pp.325-335 Список литературы, опубликованной и принятой в печать в российских журналах в 2003 году: В.С.Бескин, С.А.Елисеева "О возможности детектирования потухших радиопульсаров", Письма в Астроном.Журн., т.29, cс.25-31 (2003) В.С.Бескин "Осесимметричные стационарные течения в астрофизике", УФН, т.173, № 11 (2003) А.В.Гуревич, Х.Карлсон, Ю.В.Медведев, К.П.Зыбин "Ленгмюровская турбулентность в ионосферной плазме", Физика плазмы (принято в печать) А.С.Ильин, К.П.Зыбин, А.В.Гуревич "Темная материя и рост гигантских черных дыр в центре галактик", ЖЭТФ (в печати)