Автореферат (1149492)
Текст из файла
На правах рукописиШироков Станислав ИгоревичИсследование крупномасштабного распределения галактик наоснове узкоугольных и широкоугольных обзоров01.03.02 – астрофизика и звездная астрономияАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург – 2018Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:Юрий Викторович Барышев,доктор физико-математических наук, профессорОфициальные оппоненты:Макаров Дмитрий Игоревич,доктор физико-математических наук,заведующий лабораторией, Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наукБулига Станислава Дмитриевна,кандидат физико-математических наук,научный сотрудник, Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория Российской академии наукВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Физико-технический институт им.
А.Ф. Иоффе Российской академии наук»Защита состоится “29” мая 2018 г. в 17 часов 00 минут на заседании диссертационногосовета Д212.232.15 на базе Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 28, математикомеханический факультет, ауд.
405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9 и на сайте https://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/form/14/1622.htmlАвтореферат разослан “”2018 г.Ученый секретарь диссертационного совета,кандидат физико-математических наук, Миланова Ю.В., //3Общая характеристика работыРазвитие техники наблюдений и увеличение вычислительных мощностей компьютеровпозволили к концу XX – началу XXI века исследовать эволюцию крупномасштабной структуры Вселенной от момента зарождения галактик до современной эпохи.
В ближайшеедесятилетие предел чувствительности наблюдательной аппаратуры станет достаточнымдля обнаружения первых галактик (The James Webb Space Telescope1 , ALMA, SKA). Новые диапазоны и инструменты наблюдений необходимы для сопоставления физическихсвойств Локальной Вселенной со свойствами объектов на больших красных смещениях.Наблюдательная космология, опираясь на многоволновые данные, позволяет проверятьсуществующие космологические модели, а также формулировать новые концепции, которые будут лучше соответствовать реальности.
Адекватность теоретических моделей иправильность понимания эволюции Вселенной определяется с помощью различных космологических тестов [23, 11].Одним из наиболее важных наблюдательных космологических тестов является получение данных о пространственном распределении галактик и его эволюции во времени(сравнение структур на различных красных смещениях). Стандартная космологическаямодель (СКМ – ΛCDM) предполагает однородное распределение вещества во Вселенной,включая холодное темное вещество (Cold Dark Matter) и темную энергию (Dark Energy)или вакуум, имеющий отрицательное давление. В рамках СКМ средний масштаб неоднородности должен составлять ∼ 10 Мпк, после которого амплитуда флуктуаций полнойплотности вещества становится малой δρ/ρ << 1 и рост структур происходит в линейномрежиме [3].Современные численные расчеты космологической задачи N-тел позволяют получитьнеоднородности с размерами ∼ 300 Мпк [22] и кластеризацию галактик на больших z сбайес фактором b ∼ 8 [12].
Важной задачей наблюдательной космологии является оценкаразмеров и амплитуд реально наблюдаемых неоднородностей пространственного распределения галактик на максимально больших масштабах, что позволит уточнить физическиепроцессы, связывающие кластеризацию небарионной темной материи с обычным барионным веществом галактик.Актуальность темыСовременные наблюдения пространственного распределения видимого вещества (сверхскопления галактик, стены, филаменты) обнаруживают неоднородности c масштабамимного большими стандартной длины корреляции элементов структуры ∼ 10 Мпк. Так,например, the Sloan Great Wall имеет размер ∼ 300 Мпк на z ∼ 0.07 [16, 14], см. Рис.1).Квази-периодические неоднородности с размерами ∼ 100 Мпк были обнаружены в работе [25].
Большие неоднородности недавно были обнаружены в распределении галактик1https://www.jwst.nasa.gov/4обзора SDSS/CMASS (the BOSS Great Wall, размер ∼ 400 Мпк на z ∼ 0.47 [18]). Для описания свойств крупномасштабного распределения вещества можно использовать анализфрактальных свойств [4, 1, 15].Рис. 1: Неоднородное распределение галактик согласно широкоугольному спектральномуобзору красных смещений SDSS при z < 0.2: “Sloan Great Wall” ∼ 300 Mpc/h. Схематичнопоказано направление поля COSMOS/UltraVISTA размером 1х1 градус.В последние годы появилась также возможность изучения неоднородного распределения массы в Локальной Вселенной, которая может быть независимо определена из анализасобственных движений галактик. Недавно в работе Тулли и др.
[26] было обнаружено когерентное движение галактик, образующих сверх-скопление Ланиакеа диаметром 160 Мпк.Кроме того, степенной характер условной плотности распределения галактик Γ(r) ∝ r−1на масштабах до 100 Мпк соответствует фрактальному характеру неоднородности распределения галактик с фрактальной размерностью D ∼ 2 [16, 11, 7]Широкоугольные спектральные обзоры (такие как SDSS, 2dF и т.п.) сильно ограничены по звёздной величине (mV < 19) и содержат галактики только на малых красныхсмещениях, что не дает возможности исследовать характер флуктуаций пространственного распределения галактик на z > 1.Узкоугольные (“карандашные”, beam survey) глубокие обзоры галактик дают такую5возможность благодаря большому времени накопления сигнала (см., например, [11] гл.12;[6]). Флуктуации числа галактик в рассматриваемом объеме обусловлены как наличиемпуассоновского шума, так и наличием крупномасштабной структуры, приводящей к “космической дисперсии” (“cosmic variance”), которая играет важную роль при сопоставленииΛCDM моделей с наблюдениями.
Амплитуда флуктуаций, соответствующих космическойдисперсии, существенно зависит от геометрии рассматриваемого объема и определяетсяинтегралом от пространственной корреляционной функции галактик [5, 15].Цель и задачи исследованияЦелью работы является развитие методов анализа крупномасштабной структуры Вселенной, дополняющих классический метод двухточечной корреляционной функции, котораяподвержена сильному влиянию искажающих факторов, связанных с геометрией выбороки формой функции светимости галактик.Поиск больших структур галактик в независимых между собой каталогах разнымиметодами.
Анализ амплитуды и линейных размеров флуктуаций, сравнение с теориейв рамках ΛCDM модели, определение фрактальной размерности и сравнение статистических свойств между каталогом красных смещений и каталогом с независимыми от zоценками расстояний до галактик. Для верификации результатов необходимо реализовать комплекс тестов определения фрактальной размерности на модельных множествах сизвестными параметрами.Основные задачи исследования:• Определение амплитуды и линейных размеров флуктуаций числа галактик на красных смещениях z ∼ 1 в полях COSMOS и HDF-N с помощью метода флуктуаций.• Расчет теоретической космической дисперсии для рассматриваемых каталогов с последующим сравнением с реальными данными.• Оценка коэффициента корреляции флуктуационной картины между независимымикаталогами на одном и том же участке неба.• Сравнение методов условной плотности и попарных расстояний на модельных множествах разного типа.• Определение фрактальной размерности ИГВ с помощью методов условной плотностии попарных расстояний.• Построение модельных каталогов ИГВ с фрактальным и однородным распределением при последующем наложении селекционных эффектов.• Определение фрактальной размерности каталога галактик CF-2 с помощью методовусловной плотности и попарных расстояний.6Научная новизнаПриводятся новые аргументы в пользу реальности существования крупномасштабныхфлуктуаций плотности видимой материи в глубоких обзорах галактик.
Проведен статистический анализ радиальных распределений галактик в двух глубоких полях – COSMOSи HDF-N. Для каждого поля существуют независимые спектральные и фотометрическиеобзоры, использующие разные диапазоны волн и разные методики наблюдений. Для поля COSMOS в интервале красных смещений 0.1 < z < 3.5 были использованы каталоги фотометрических красных смещений в оптическом (COSMOS-Zphot) и инфракрасном (UltraVISTA) диапазонах, а также спектроскопические обзоры zCOSMOS (10kZ),XMMspec-COSMOS и другие обзоры фотометрических красных смещений: XMMphotCOSMOS и ALHAMBRA-F4. Для поля HDF-N использовались каталоги фотометрическихкрасных смещений HDFN-Zphot и ALHAMBRA-F5.Выполнен статистический анализ пространственного распределения источников гаммавсплесков (ИГВ) с известными красными смещениями методами условной плотности ипарных расстояний.
Впервые сделана оценка фрактальной размерности методом условнойплотности для пространственного распределения ИГВ. Впервые рассматриваются приведенные графики плотности относительно однородного распределения, которые позволяютсравнить эффективность двух методов, а также более явно показывают степенную зависимость на большем интервале масштабов. Выборка ИГВ основана на данных миссии Swiftи содержит потоки, координаты и красные смещения 384 источников ИГВ.
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}
