Диссертация (1149494)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиШироков Станислав ИгоревичИССЛЕДОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНОГОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЛАКТИК НА ОСНОВЕУЗКОУГОЛЬНЫХ И ШИРОКОУГОЛЬНЫХ ОБЗОРОВСпециальность 01.03.02 – астрофизика и звездная астрономияДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительд.ф.-м.н. Ю. В.
БарышевСанкт-Петербург – 20182СодержаниеВведение4Общая характеристика работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4Актуальность темы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4Цель и задачи исследования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Научная новизна . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .9Научная и практическая ценность работы . . . . . . . . . . . . . .10Основные результаты, выносимые на защиту . . . . . . . . . . . .11Апробация результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Список публикаций автора по теме диссертации . . . . . . . . .
. . . .131 Узкоугольные обзоры галактик1.1 Каталоги галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15151.1.1COSMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161.1.2UltraVISTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161.1.3ALHAMBRA . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .171.1.4zCOSMOS & XMM-COSMOS . . . . . . . . . . . . . . . . .181.2 Описание метода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181.2.1Альтернативные аппроксимации . . . . . . . . . . . . . . .221.2.2Предсказания ΛCDM-модели, параметр смещения . . .
. .231.2.3Коэффициент корреляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251.2.4Приведенная дисперсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 Оценка размеров и амплитуды флуктуацийчисла галактик272.1 Результаты расчета флуктуаций числа галактик . . . . . . . . . .272.1.1Корреляция COSMOS, UltraVISTA и ALH-F4 . . . . . . . .412.1.2Корреляция c zCOSMOS и XMM-COSMOS . . . . . . . . .422.1.3Поля HDF-N и ALH-F5 . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .472.2 Сравнение с результатами других работ . . . . . . . . . . . . . . .533 Широкоугольные all-sky обзоры галактики источников гамма-всплесков5633.1 Каталоги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .563.1.1Каталог ИГВ Swift . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .563.1.2Каталог галактик CF-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .573.2 Методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .583.2.1Условная плотность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .583.2.2Парные расстояния . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .593.2.3Расчет расстояния и светимости . . . . . . . . . . . . . . .603.2.4Модельные каталоги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .613.2.5Сравнение методов и оценка наклона . . . . . . . . . . .
.624 Оценка фрактальной размерности в all-skyобзорах644.1 Общие свойства каталога ИГВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .644.2 Общие свойства каталога CF-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .674.3 Фрактальная размерность ИГВ . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .704.4 Результаты для каталога CF-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74Заключение78Метод флуктуаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78Фрактальная размерность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81Благодарности82Литература83Приложение904ВведениеОбщая характеристика работыАктуальность темыРазвитие техники наблюдений и увеличение вычислительных мощностей компьютеров позволили к концу XX – началу XXI века исследовать эволюциюкрупномасштабной структуры Вселенной от момента зарождения галактик досовременной эпохи. В ближайшее десятилетие предел чувствительности наблюдательной аппаратуры станет достаточным для обнаружения первых галактик (The James Webb Space Telescope1 , ALMA, SKA). Новые диапазоны иинструменты наблюдений необходимы для сопоставления физических свойствЛокальной Вселенной со свойствами объектов на больших красных смещениях.
Наблюдательная космология, опираясь на многоволновые данные, позволяет проверять существующие космологические модели, а также формулироватьновые концепции, которые будут лучше соответствовать реальности. Адекватность теоретических моделей и правильность понимания эволюции Вселеннойопределяется с помощью различных космологических тестов [52, 17].Одним из наиболее важных наблюдательных космологических тестов является получение данных о пространственном распределении галактик и егоэволюции во времени (сравнение структур на различных красных смещениях).Стандартная космологическая модель (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 плотностивещества становится малой δρ/ρ << 1 и рост структур происходит в линейномрежиме [4].Современные наблюдения пространственного распределения видимого вещества (сверхскопления галактик, стены, филаменты) обнаруживают неоднородности c масштабами много большими стандартной длины корреляции элементов структуры ∼ 10 Мпк.
Так, например, the Sloan Great Wall имеет размер1https://www.jwst.nasa.gov/5∼ 300 Мпк на z ∼ 0.07 [27, 24], см. Рис.1). Квази-периодические неоднородностис размерами ∼ 100 Мпк были обнаружены в работе [32]. Большие неоднородности недавно были обнаружены в распределении галактик обзора SDSS/CMASS(the BOSS Great Wall, размер ∼ 400 Мпк на z ∼ 0.47 [40]). Для описаниясвойств крупномасштабного распределения вещества можно использовать анализ фрактальных свойств [5, 1, 25].Рис. 1: Неоднородное распределение галактик согласно широкоугольному спектральному обзору красных смещений SDSS при z < 0.2: “Sloan Great Wall” ∼ 300Mpc/h.
Схематично показано направление поля COSMOS/UltraVISTA размером 1х1 градус.В последние годы появилась также возможность изучения неоднородногораспределения массы в Локальной Вселенной, которая может быть независимоопределена из анализа собственных движений галактик. Недавно в работе Тулли и др. [64] было обнаружено когерентное движение галактик, образующихсверх-скопление Ланиакеа диаметром 160 Мпк. Кроме того, степенной харак-6тер условной плотности распределения галактик Γ(r) ∝ r−1 на масштабах до100 Мпк соответствует фрактальному характеру неоднородности распределения галактик с фрактальной размерностью D ∼ 2 [27, 17, 12]Широкоугольные спектральные обзоры (такие как SDSS, 2dF и т.п.) сильноограничены по звёздной величине (mV < 19) и содержат галактики толькона малых красных смещениях, что не дает возможности исследовать характерфлуктуаций пространственного распределения галактик на z > 1.Узкоугольные (“карандашные”, beam survey) глубокие обзоры галактик дают такую возможность благодаря большому времени накопления сигнала (см.,например, [17] гл.12; [11]).
Флуктуации числа галактик в рассматриваемом объеме обусловлены как наличием пуассоновского шума, так и наличием крупномасштабной структуры, приводящей к “космической дисперсии” (“cosmic variance”),которая играет важную роль при сопоставлении ΛCDM моделей с наблюдениями. Амплитуда флуктуаций, соответствующих космической дисперсии, существенно зависит от геометрии рассматриваемого объема и определяется интегралом от пространственной корреляционной функции галактик [8, 25].В ряде работ [57, 44, 46, 3, 31, 6, 7, 48, 49, 47] проводилась оценка величины космической дисперсии для некоторых глубоких обзоров галактик, а такжеполучены предсказания численных ΛCDM моделей для различной геометрии иглубины искусственных выборок.
Однако, в этих работах вид корреляционнойфункции считался фиксированным, и зависимость космической дисперсии отвариаций формы корреляционной функции галактик не исследовалась.Неоднородности крупномасштабной структуры на больших красных смещениях были обнаружены начиная с работ Комберга и др. [35]. Наиболее удаленные квазары имеют z ∼ 7 [26].
Обсуждение параметров групп квазаров смасштабами 10 – 100 Мпк приводятся в [21, 22, 23].В рамках исследования крупномасштабной структуры галактик можно рассмотреть гамма-всплески. Согласно современным наблюдательным данным источниками гамма-всплесков (ИГВ) являются взрывы массивных сверхновыхзвезд (длинные ИГВ) и слияния нейтронных звезд (короткие ИГВ) в далекихгалактиках [56].
Таким образом, пространственное распределение ИГВ отражает крупномасштабное распределение галактик, и анализ распределения гаммавсплесков в пространстве и времени является важной задачей в изучении эволю-7ции крупномасштабной структуры Вселенной. Экстремальная светимость ИГВпозволяет регистрировать их источники на больших красных смещениях, а имеющаяся полнота обзоров ИГВ (например Swift) позволяет использовать выборки ИГВ с известными красными смещениями для предварительного анализа ихпространственного распределения в широком интервале масштабов.В работах [39, 9, 16, 2] проводился анализ пространственного распределениягамма-всплесков. Так, в работе [39] анализировалось распределение 244 гаммавсплесков в рамках миссии Swift методом ξ-функции. Длина корреляции составила r0 ≈ 388 h−1 Мпк, γ = 1.57±0.65 (при уровне 1σ), а масштаб однородностиr ≥ 7700 h−1 Мпк.
Другим подходом к изучению корреляционных свойств пространственных структур является метод условной плотности [25, 17] и методпарных расстояний [54]. В работе [9] он впервые был применен к 201 гаммавсплеску с известными на тот момент угловыми координатами и красным смещением. Была получена оценка фрактальной размерности D ∼= 2.2 ÷ 2.5, методтакже позволяет регистрировать близкие пары и тройки точек. Так, например,была зарегистрирована пространственно изолированная группа из пяти гаммавсплесков с координатами 23h 50m < α < 0h 50m , 5◦ < β < 25◦ и краснымсмещением 0.81 < z < 0.97.
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}
