Автореферат (1145358)
Текст из файла
На правах рукописиСОТНИКОВА Наталья ЯковлевнаФОРМИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫКРУПНОМАСШТАБНЫХ ПОДСИСТЕМ В ГАЛАКТИКАХ:МОДЕЛИРОВАНИЕ И НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ01.03.02 – астрофизика и звездная астрономияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукСанкт-Петербург – 2015Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Официальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор,Гнедин Юрий Николаевич,Главная астрономическая обсерватория РАНзам.
директора по научной работедоктор физико-математических наук,профессор,Расторгуев Алексей Сергеевич,Московский государственный университет,зав. отделом Изучения Галактики ипеременных звезд ГАИШдоктор физико-математических наук,профессор,Хоперсков Александр Валентинович,Волгоградский государственный университет,зав. кафедрой информационных систем икомпьютерного моделированияЮжный федеральный университет,Научно-исследовательский институт физикиВедущая организация:Защита состоится 9 июня 2015 г. в 15 ч.
30 м. на заседании диссертационного совета Д212.232.15 на базе Санкт-Петербургского государственного университетапо адресу: 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр.,28, Математико-механический факультет, ауд. 2143.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу 199034, СанктПетербург, Университетская наб., 7/9 и на сайте:http://spbu.ru/science/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-ozashchite/details/12/358Автореферат разослан «»2015 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат физико-математических наук,Миланова Ю.В.3Общая характеристика работыАктуальность темы исследования.Проблема формирования и эволю-ции крупномасштабных структур у галактик является одной из фундаментальных в астрономии.
Наблюдения, проведенные на спутниках COBE и WMAP, показали, что на ранних стадиях эволюции Вселенной возникли неоднородности,которые создали условия для образования галактик. Однако то, каким образомисходные неоднородности дали начало многообразным формам окружающихнас галактик, до сих пор остается предметом дискуссии.Из спектра идей, предложенных для решения этих вопросов, в последниегоды наибольшее внимание привлекают модели “иерархического скучивания”,согласно которым усложнение структуры галактик и появление в них различных подсистем связаны с аккрецией вещества извне, слияниями галактик и ихвзаимодействием. Более того, данные современных наблюдений говорят нам отом, что в галактиках до сих пор происходит процесс формирования отдельныхструктур.
Так, например, происхождение многочисленных пространственных икинематических подсистем в периферийных частях Млечного Пути (так называемом звездном гало), по-видимому, обусловлено продолжающимся взаимодействием нашей Галактики с близкими маломассивными спутниками.Взаимодействовать могут не только внешние объекты, но и отдельные компоненты галактик, например, звездный и газовый диски, звездный диск и темное гало. В этом случае процесс взаимодействия служит механизмом возникновения различных внутренних неустойчивостей, определяющих наблюдаемыеособенности строения галактик (вертикальную структуру дисков, наличие спиральных рукавов, баров, изгибов и т.д.).То, что взаимодействие — это один из основных механизмов формированияи преобразования структуры галактик, стало общепринятой точкой зрения.
Однако для выяснения деталей действия этого механизма необходимы подробныеисследования. Этим и определяется основное направление настоящей работы:4анализ структурных параметров основных крупномасштабных подсистем в галактиках и изучение поздних стадий формирования таких подсистем.Цели и задачи диссертационной работы.Основнойцельюданнойработы является исследование процессов гравитационного взаимодействия галактик и внутренних неустойчивостей в звездных дисках, которые оказываютсущественное влияние на структуру и эволюцию галактик. Поставленная цельопределяет несколькозадач,решаемых в данной работе:1.
исследования, связанные с формированием внешних и внутренних газовых и звездных структур у галактик при их взаимодействии со спутниками;2. статистическое исследование параметров вертикальной структуры звездных дисков спиральных галактик на основе данных о поверхностной фотометрии галактик, видимых с ребра, а также моделирование эволюциивертикальной структуры дисков, происходящей вследствии внутреннихнеустойчивостей.3.
разработка методов определения параметров темного гало в галактикахразных типов по данным о кинематике и морфологии далеких периферийных областей приливных хвостов и аккреционных колец во взаимодействующих системах, а также на основе масштабных соотношений длязвездных дисков, включающих в качестве параметра относительную толщину дисков.Для решения этих задач предполагается разработка методов моделирования звездных и газовых подсистем в галактиках, а также получение и анализнаблюдательного материала по фотометрии и кинематике изолированных и взаимодействующих галактик.5Научная новизна.Работы в данной области астрофизики очень активнопроводятся во многих странах, однако, как правило, основное внимание исследователей сосредоточено на космологических и космогонических аспектах проблемы.
Новизна подхода к решению вопросов, рассматриваемых в диссертации,состоит в том, что в здесь основной акцент делается главным образом на изучении поздних стадий формирования различных крупномасштабных структурных подсистем в галактиках и исследовании их взаимодействия друг с другом.Внимание в работе уделяется как общетеоретическому исследованию возможных последствий взаимодействия, так и моделированию конкретных систем наоснове наблюдательных данных.
При этом все полученные результаты являются оригинальными. Автором1. впервые численно реализован аккреционный сценарий формирования полярных колец у галактик; этот результат стал стандартной ссылкой влитературе;2. впервые были построены несколько моделей взаимодействующих системс аккреционными деталями (NGC 5907, UGC 7388);3. впервые построена модель знаменитой взаимодействующей системыNGC 4676, согласующаяся как с морфологией приливных хвостой, так ис кинематикой;4.
впервые четко классифицированы механизмы нагрева звездного диска ввертикальном направлении и поставлена точка в вопросе об эффективности нагрева изгибной неустойчивостью.Реализованные при участии автора алгоритмы построения звезднодинамических моделей не имеют аналогов в мире, а составленные при участии авторакаталоги галактик, видимых с ребра, являются на сегодняшний день самымиобширными.6Проведенное исследование заполняет ряд пробелов в теории формирования крупномасштабной структуры галактик.Теоретическая и практическая значимость.Научная значимостьдиссертации состоит в том, что она дает богатый фактический материал длявыводов о ведущих процессах, ответственных за формирование особенностейструктуры подсистем в галактиках (приливные хвосты, полярные кольца, внешние и внутренние кольца, вертикальная структура звездных дисков), и о связиэтих особенностей с распределением темного вещества в галактиках.
Практическую ценность имеют созданные большие каталоги галактик, видимых с ребра,и проведенная 2D декомпозиция большого числа объектов из этих каталогов.Статистический анализ параметров галактик, видимых с ребра, позволил изучить ряд корреляций между относительной толщиной дисков и другими структурными параметрами галактик, которые обсуждались в литературе и былиполучены на меньшем материале. В результате нам удалось внести ясность внекоторые спорные представления о вертикальной структуре дисков и закрытьнесколько корреляций. Практическую ценность имеет пакет программ для газодинамических расчетов методом SPH, который имеет широкую область применимости — от моделирования околозвездных дисков до моделирования приливных структур и полярных колец у галактик. Комплекс программ на основеитерационного метода для построения N -body моделей равновесных звездныхсистем найдет применение при исследовании различных вопросов, касающихся динамики галактик.
Особую ценность этот метод представляет для восстановления фазовых моделей конкретных галактик по наблюдаемой фотометриии кинематике, а также для моделирования новых классов систем со сложнойгеометрией и анизотропией скоростей, не имеющих аналитических аналогов.Итерационный метод также окажется полезным в преподавании и уже был использован при проведении вычислительного спецпрактикума по динамическойэволюции звездных систем. Такую же практическую ценность имеет полученный критерий выбора параметра сглаживания и шага интегрирования, и им7нужно руководствоваться при проведении N -body экспериментов.Положения, выносимые на защиту.1.
Разработаны методы и алгоритмы построения численных моделей звездных систем и их крупномасштабных подсистем, включая газовые. Выполнена их численная реализация.2. Построенапервая фазовая модель галактики NGC 7217, восстановленнаяпо наблюдательным данным. Определен динамический статуса звездногодиска этой галактики. Восстановленные параметры звездного диска быливпервыеиспользованы для определения динамического статуса внешне-го газового кольца на основе критерия двухжидкостной неустойчивости.Численно реализованы фазовые модели темных гало, включая анизотропные.3.Впервые численно реализован сценарий формирования полярного кольцау S0 галактики за счет захвата вещества из соседней галактики, богатойгазом. Сделан вывод, независимый от кинематических соображений, о существовании массивных темных гало вокруг S0 галактик с полярнымикольцами и оценены физические параметры гало.4.
Построенановаячисленная модель приливного хвоста главного компо-нента взаимодействующей системы NGC 4676 (Мышки) и сделан вывод отом, кинематика хвоста несовместима со стандартной моделью, котораявоспроизводит только морфологические особенности объекта. Сделан вывод о наличии у галактик системы массивных протяженных темных гало.Предложен метод анализа распределения темного вещества в галактикахпо данным о кинематике очень далеких периферийных областей приливных хвостов у взаимодействующих систем.5.
Построеныпервые численные модели формирования звездных петель во-круг галактик NGC 5907 и UGC 7388 в результате разрушения маломас-8сивного спутника. Даны ограничения на структурные параметры спутника и на характеристики темного гало главной галактики.6. Выявлены и классифицированы механизмы нагрева звездного диска ввертикальном направлении; линейный критерий изгибной неустойчивостивпервые четко согласован с результатами численных экспериментов; выявлена роль компактного балджа (или компактного гало) в развитии изгибной неустойчивости и роль изгибной неустойчивости в вековом разогревезвездных дисков.7.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
