Диссертация (1145359), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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 имнужно руководствоваться при проведении N-body экспериментов.Положения, выносимые на защиту.81. Разработаны методы и алгоритмы построения численных моделей звездных систем и их крупномасштабных подсистем, включая газовые.
Выполнена их численная реализация.2. Построена первая 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.
Построена новая численная модель приливного хвоста главного компонента 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.
Построены первые численные модели формирования звездных петель вокруг галактик NGC 5907 и UGC 7388 в результате разрушения маломассивного спутника. Даны ограничения на структурные параметры спутника и на характеристики темного гало главной галактики.96. Выявлены и классифицированы механизмы нагрева звездного диска ввертикальном направлении; линейный критерий изгибной неустойчивостивпервыечетко согласован с результатами численных экспериментов; выяв-лена роль компактного балджа (или компактного гало) в развитии изгибной неустойчивости и роль изгибной неустойчивости в вековом разогревезвездных дисков.7. Сделан вывод о неоднозначности соотношения между толщиной маржинально устойчивых звездных дисков и массой темного гало, который подтверждается как численными экспериментами, так и наблюдательнымиданными.Степень достоверности и апробация результатов.Достоверность ре-зультатов основывается на применении оттестированных, опробованных и хорошо зарекомендовавших себя методик обработки и анализа наблюдательныхданных и алгоритмов моделирования газодинамических течений и звезднодинамических систем.
Построенные модели физически непротиворечивы и согласуются с общетеоретическими представлениями о процессах, которые двигаютэволюцию галактик. Важным свидетельством достоверности полученных в диссертации результатов является их апробация на всероссийских и международных конференциях, а также публикация основных положений диссертации введущих астрофизических журналах и цитируемость результатов.Основные результаты диссертации докладывались на семинарах Астрономического отделения СПбГУ, ГАО РАН, ФТИ им.
Иоффе, общегородскомсеминаре в ИТА РАН, семинаре обсерватории Туорла (Турку) и на многихмеждународных и всероссийских конференциях. Диссертант лично докладывалсвои результаты (в том числе, в форме приглашенных докладов) на конференциях: “Актуальные проблемы внегалактической астрономии” (Пущино, 1998,1999, 2001, 2004, 2007, 2008, 2009, 2012), Всероссийской астрономической конференции ВАК-2001 (Санкт-Петербург, 2001), Всероссийской астрономической10конференции ВАК-2004 (Москва, 2004), Всероссийской конференции “Астрономия 2006: традиции, настоящее и будущее” (Санкт-Петербург, 2006), “GalacticDynamics” (Пулково, 2007), “The UX Ori Type Stars and Related Topics” (Ялта,2008), “Planetary Formation and Extra-solar Planets” JENAM-2008 (Вена, 2008),“Modelling the Milky Way in the Era of Gaia” JD5, XXVII General assembly IAU(Рио-де-Жанейро, 2009), “Dynamics and Evolution of Disc Galaxies” (Пущино,Москва, 2010), “Minor Merging as a Driver of Galaxy Evolution” EWASS-2011(Санкт-Петербург, 2011), “Modern Stellar Astronomy” (Пулково, 2013), “Multispin Galaxies” (Неаполь, 2013).Публикации.Материалы диссертации опубликованы в 31 печатной рабо-те [1–31], из них 28 статей в рецензируемых журналах и 3 статьи в сборникахтрудов конференций [7, 18, 30].Личный вклад автора.Содержание диссертации и основные положе-ния, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы.
В статьях, относящихся к первой главе и связанных с газодинамическими расчетами, Автору принадлежит решающий вклад в постановкезадачи и равный вклад в анализе результатов. Пакеты газодинамических программ были написаны Автором, и им же проводились все газодинамическиерасчеты. В статьях по N -body моделированию Автор формулировал задачу инаравне с соавтором проводил анализ результатов, хотя идея итерационного метода и его программная реализация принадлежат соавтору С.А. Родионову. Встатье [24], относящейся ко второй главе, Автором была построена фазовая модель галактики NGC 7217 и сделаны все оценки и выводы, касающиеся гравитационной неустойчивости газового диска на основе двухжидкостного критерия.Вклад Автора в анализ результатов равный с соавторами.
Во второй статье [15]из второй главы Автору принадлежит постановочная часть задачи и определяющий вклад в анализе результатов. В работах, положенных в основу третьейглавы, Автору принадлежит решающий или наравне с соавторами вклад в постановочную часть и анализ результатов. Численные расчеты в этих работах11(кроме статей [7, 8, 30]) производились Автором. В работах, положенных в основу четвертой главы, Автору принадлежит решающий вклад в постановочнуючасть (кроме работы [29]) и равный с соавторами вклад в анализ результатов.
Встатье [29] Автор принимал равное участие с соавторами на всех этапах работы.Все результаты, вынесенные на защиту, получены лично автором.Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения и библиографии. В начале каждого раздела диссертации дается указание на основные статьи, в которых получены представляемыерезультаты. В конце каждой главы приводится список полученных результатов.Общий объем диссертации 398 страниц, из них 367 страниц текста, включая 121рисунок и 8 таблиц. Библиография включает 387 наименований на 31 странице.12Глава 1Численные методы моделированиякрупномасштабных подсистем галактикЧисленное моделирование физических процессов в галактиках и другихобъектах во Вселенной в настоящее время стало очень важным, а порой и незаменимым инструментом исследования.
При изучении динамики галактик численные эксперименты являются часто единственным средством описания подобных звездных систем. Для того, чтобы корректно их проводить, нужны хорошиеалгоритмы моделирования и выверенная методика проведения расчетов.Были созданы пакеты программ, как газодинамических, так и звезднодинамических, для описания различных явлений в галактиках. Для описаниягазодинамических процессов при взаимодействии галактик были разработаныпрограммы на основе трехмерного алгоритма с использованием так называемых “сглаженных частиц” (SPH).
Для корректного моделирования эволюциикрупномасштабных звездных подсистем были сформулированы критерии оптимального выбора параметра сглаживания потенциала и шага интегрированияв N -body экспериментах. Была также пересмотрена методика моделированиядисковых галактик и предложен новый алгоритм (итерационный метод) задания модели многокомпонентной галактики с наложенными кинематическимиограничениями самого разного рода.1.1. Описание газодинамических процессов в дискахспиральных галактикРезультаты этого раздела опубликованы в статьях [1, 14, 21–23, 27].Известно, что в газовой составляющей (в основном нейтральный водород)спиральных и неправильных галактик содержится значительная доля массы —13до 20%, и этот факт нужно учитывать при изучении динамики изолированныхгалактик и систем галактик.
Во взаимодействующих галактиках газ, благодаря своей диссипативной природе, может реагировать на приливное воздействиеотличным от звездной составляющей образом. Такое поведение газа является,по-видимому, ключом к объяснению возникновения многих структурных особенностей у взаимодействующих галактик.Аналитическое описание газодинамических эффектов для взаимодействующих галактик — систем со сложной трехмерной геометрией и существеннонелинейным режимом поведения — не подходит. Здесь нужно использовать численное моделирование.В этом разделе дается описание и результаты тестирования вычислительных программ, разработанных для изучения крупномасштабных транзиентныхгазовых структур в галактиках. Газодинамические величины определяются наоснове трехмерного алгоритма с использованием так называемых “сглаженныхчастиц” (SPH).
Представлены тестовые расчеты: моделирование образованиягазовых колец вокруг сфероидальных галактик как результат поглощения маломассивного спутника, богатого газом, и приливных хвостов при взаимодействии галактик сравнимых масс. В разделах 3.1 и 3.2.1 эти программы будутприменены для построения численного сценария формирования полярных колец за счет аккреции вещества и описания морфологии и кинематики хвостаглавного компонента системы NGC 4676.1.1.1. МетодСуществует два основных подхода к численному решению уравнений газодинамики. Первый подход основан на конечно-разностных алгоритмах и требует сетки для вычисления пространственных производных, во втором, которыйявляется полностью лагранжевым, используются частицы в качестве элементовгаза. Второй подход получил широкое распространение благодаря значительному развитию метода SPH (smoothed particle hydrodynamics). Метод включен во14многие известные пакеты для моделирования эволюции галактик, например,TREESPH [32] и различные клоны этого пакета, а также GADGET-2 [33] и егомодификции.Основные принципыОсновы метода были заложены в работах [34] и [35].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
