ИСТИНА

Комплексное исследование кинематики газовых и звездных составляющих дисковых галактик, процессов звездообразования в галактиках, и их взаимосвязи. Составление программ, проведение спектральных и фотометрических наблюдений конкретных галактик и обработка данных с получением оригинальных оценок. Оценка массы и анализ пространственного распределения в галактиках не излучающей (темной) материи её связи со звездным населением. Анализ статистических данных, теоретический анализ и численное моделирование кинематических процессов, определяющих условия звездообразования и эволюции газовой составляющей галактик. Ключевые задачи классической динамики и, в частности задача двух тел, могут быть естественным образом обобщены путем введения в них универсального фона темной энергии, который действует в качестве третьего динамического фактора. Для реальных систем галактик соответствующее дополнительное ускорение описывается общей теорией относительности в ньютоновском пределе, когда отклонения от галилеевой метрики очень малы. Показано, что это ускорение имеет один и тот же вид в различных инерциальных и неинерциальных системах отчета. Инвариантность ускорения, производимого темной энергией,отражает то обстоятельство, что по своим механическим свойствам темная энергия является вакуумом, который сопутствует любому движению. В такой обобщенной постановке задача двух тел на фоне темной энергии сводится, как и в классическом варианте, к задаче о движении одного тела в центральном поле. Рассматриваются две задачи такого рода для Местной группы галактик. В первой из них - "внутренней", изучается двойная система, образуемая главными телами Местной группы - нашей Галактикой и галактикой М31. Предметом второй задачи - "внешней", служит двойная система, образуемая Местной группой как целым и ближайшим к ней скоплением галактик Вирго.

Comprehensive study of the kinematics of gaseous and stellar components of disk galaxies, star formation processes in galaxies, and their relationship. Compilation of programs, spectral and photometric observations of specific galaxies and data processing to obtain original estimates of the parameters of various constituent galaxies. Estimation of the mass and analysis of the spatial distribution in galaxies of non-emitting (dark) matter, its connection with the stellar population. Analysis of statistical data, theoretical analysis and numerical modeling of kinematic processes that determine the conditions for star formation and evolution of the gas component of galaxies. It will be shown that the key problems of classical dynamics and, in particular, the two-body problem, can be naturally generalized by introducing a universal dark energy background into them, which acts as a third dynamic factor. For real systems of galaxies, the corresponding additional acceleration is described by the general theory of relativity in the Newtonian limit, when the deviations from the Galilean metric are very small. It will be shown that this acceleration has the same form in various inertial and non-inertial reporting systems. The effect of dark energy on the dynamics of galaxies will be tested using the example of nearby galaxy systems.

Будут продолжены работы по составлению и реализации новых наблюдательных программ спектральных и фотометрических исследований галактик, а также по обработке проведенных ранее наблюдений галактик и межгалактических образований во взаимодействующих системах. Предполагается получение и анализ оценок, касающихся возраста, металличности и характера эволюции звёздных и газовых компонент наблюдаемых галактик. Будет завершена начатая работа по моделированию и сопоставлению параметров звёздного населения двух основных компонентов звёздного диска – «тонкого» и «толстого» дисков, имеющих различную историю, по результатам проведённых наблюдений дисков галактик, ориентированных «с ребра». Планируется начать работу по анализу распределения областей звёздообразования в галактиках с флоккулентной и упорядоченной спиральной структурой с использованием оригинальных данных наблюдений и сопоставлению с теоретическими моделями. Будет о рассмотрено влияние сверхновых на динамику и термодинамику гало галактик. путём моделирования ударных волн , возникающих при расширении остатков сверхновых и при столкновении газовых потоков в гало галактик. Будут продолжена работа по локальным динамическим эффектам тёмной энергии на основании исследования полей скоростей галактик. Будет продолжена многолетняя работа по составлению и регулярному дополнению Каталога библиографических данных по галактикам с измеренными скоростями движения звёзд и газа (Spatially Resolved kinematics Catalog) в рамках Базы данных HYPERLEDA.

Целью работ, проводимых по данной теме, является комплексное исследование физических процессов, происходящих в галактиках, в их системах и в их окрестностях, основанное на интерпретации данных наблюдений и реализации наблюдательных программ. Изучение физических процессов в галактиках представляет актуальное направление современной астрофизики, поскольку галактики являются фундаментальными единицами в структуре Вселенной, в которых сосредоточено основное количество наблюдаемой материи. Исследование галактик является доминирующим направлением в наблюдательных программах на всех крупных телескопов мира. В России практически единственным большим телескопом мирового уровня является 6-метровый телескоп Специальной астрофизической обсерватории (САО РАН). Наблюдения на этом телескопе, как и на нескольких других телескопах, используются для выполнения задач по данной теме. Суть подхода, реализуемого при выполнении темы – это комплексное спектральные и фотометрическое исследование галактик в совокупности с теоретическими разработками, позволяющими в результате интерпретировать наблюдаемые процессы в галактиках в рамках определенной физической картины эволюции звездных и газовых составляющих галактик, обмена веществом между галактиками и окружающей средой. Приведенные ниже результаты включают как завершенные и вышедшие в печати в 2017 году работы, так и предварительные выводы из текущих исследований.

I. Наблюдения, и интерпретация полученных данных Продолжалась работа по анализу спектров галактик, полученных в ходе обзора MANGA (продолжение цифрового обзора SDSS). По анализу спектров галактик, диски которых ориентированы «с ребра», измерены параметры движения ионизованного газа на больших расстояниях от галактической плоскости. Обнаружены отставания вращения такого газа по отношения к газу в галактической плоскости и рассмотрены возможные объяснения эффекта. (Бизяев и колеги). В рамках задачи по исследованию природы и характеристик толстых дисков галактик, проведён полный анализ материала, полученного при выполнении наблюдательной программы изучения галактик , видимых «с ребра», на БТА (САО РАН) 2015-2017 гг, Три галактики были сняты на телескопе SALT (ЮАР) (все работы - совместно с коллегами из обсерваторий). К настоящему моменту получены материалы по 11 галактикам,: Для каждого объекта получены глубокие длиннощелевые спектры в двух разрезах - в основной плоскости и в области предполагаемого доминирования толстого диска,- а также фотометрические изображения, извлечённых из открытых баз данных (SDSS, HST, S4G). Для первичной редукции данных, полученных на БТА, применялась оригинальная методика обработки спектров, позволяющая учесть возможность вариаций инструментального контура по полю при вычитании спектра ночного неба, что особенно важно для наблюдений областей низкой поверхностной яркости, Готовится статья.(Катков, Каспарова, Сабурова). 1. На 3.5м телескопе Apache Point Observatory проведены спектральные наблюдения с хорошим спектральным разрешением (R~5000) 22-х экстремально тонких галактик, видимых с ребра, отношение осей изображений которых превышает 9. Показано, что по своим свойствам они подобны галактикам низкой яркости, , и отличаются низким внутренним поглощение. По спектральным данным оценены расстояния до галактик и максимальная скорость на кривой вращения. Делается вывод о низких темпах звёздообразования в дисках этих галактик, что, по-видимому, связано с низкой поверхностной плотностью их дисков (пороговое значение центральной плотности диска для остановки звёздообразования в диске оценивается как 88 масс Солнца на парсек2) (Бизяев и др.). 2. Были обработаны и проинтерпретированы результаты спектральных длиннощелевых наблюдений на БТА двух галактик (UGC1344 и NGC5347) с предположительно аномальными отношениями массы к светимости звёздного населения, вытекавшими из оценки скорости вращения по ширине профиля линии HI. Анализ данных не подтвердил предполагавшуюся аномалию начальной функции масс звезд. Объяснены причины заниженных оценок скоростей вращения этих галактик по ширине профиля линий HI. Наблюдаемые особенности галактик удалось воспроизвести в рамках построенных N-body моделях галактик, обладающих барами.. 3. Проведены спектральные исследования взаимодействующей галактики NGC4656, а также спектральные и фотометрические исследования ее необычного спутника N4656UV – галактики экстремально низкой яркости диаметром около 10 кпс. Особенностью этого спутника является его повышенная светимость в UV по сравнению с оптической, соответствующая экстремально молодому звёздному населению: он был обнаружен ранее по изображениям обсерватории GALEX, и едва заметен на глубоких оптических фотографиях. Удалось измерить характерный возраст звёздного населения, динамическую массу NGC4656UV, которая оказалась значительно выше массы звёздного населения и массы HI. Получен вывод о низком содержании кислорода в газе, причём близким к наблюдаемому на прилегающей к спутнику стороне более массивной галактики NGC4656. Делается вывод, что ультрафиолетовый спутник – это не карлик приливного происхождения, а динамически прорелаксировавшая дисковая система с низкой плотностью звёздного населения , по своим характеристикам близкая к редкому типу ультра-диффузных галактик. Происходящая вспышка звёздообразования в ней связана со взаимодействием с NGC4656, и сопровождается аккрецией низкообогащённого газа. (Засов и коллеги). II. Обработка данных, разработка программ. 1. За 2017 год в среде IDL был разработан пакет программ для корректного восстановления вертикальных и радиальных фотометрических шкал звёздных дисков, наблюдаемых «с ребра», для каждого компонента. С использованием разработанного авторами метода были восстановлены карты относительного вклада толстого и тонкого дисков по полученным данным из наблюдений. Это позволило сделать выводы о соотношении истинных радиальных и вертикальных шкал компонент и о том, какой компонента отвечает за часто наблюдаемый излом экспоненциальных дисковых профилей. В совокупности со спектральными данными разработанный метод открывает возможность сопоставления областей доминирования разных компонент со свойствами звездных населений в этих компонентах. (Катков и коллеги). 2. Для корректного анализа свойств звездного населения в галактиках, где на луч зрения попадают области с различными спектральными характеристиками, был сформирован большой ансамбль модельных спектров со сложной историей звездообразования (в виде суммы двух вспышек SSP с различными возрастами, металличностями и вкладами в интегральную светимость. Разработанная методика позволила получить модельные оценки "истинных" свойств компонентов тонкого и толстого диска галактик, наблюдаемых с ребра, на основании полученных спектров и результатов фотометрической декомпозиции.. III. Анализ имеющихся данных, теоретические работы 1. Завершена и опубликована работа по анализу статистических зависимостей между оптическими размерами галактических дисков, их скоростями вращения и интегральной массой атомарного водорода HI для изолированных галактик поздних морфологических типов, а такжеи галактик, видимых «с ребра».. Показано, что условие пороговой гравитационной устойчивости газового диска определяет верхний предел массы газа в широком интервале масс галактик, в том числе галактик с аномально высоким отношением массы газа к светимости. Делается вывод о сходных темпах эволюционного уменьшения массы HI в галактических дисках с различным угловым моментом. (Засов, Зайцева). 2. С использованием N-body равновесных 3D-моделей рассмотрена динамическая эволюция бесстолкновительных звёздных дисков галактик, состоящих из двух компонент с различными отношениями масс, вращающихся в противоположных направлениях (известно около десятка галактик, в которых предполагается такая особенность дисков). Анализируются гравитационная и изгибная неустойчивости дисков и рост дисперсии скоростей звёзд (динамический нагрев диска), который оказывается очень значительным, особенно в вертикальном направлении.. 3. Проведены исследования гигантских дисковых галактик с радиусами дисков более 30 кпк на основе имеющихся в литературе наблюдательных данных. Были построены динамические модели кривых вращения 18 гигантских галактик и сделан вывод о том, что гигантские диски формируются в более массивных темных гало с большей шкалой и меньшей центральной плотностью. Однако, при этом гигантские галактики не выделяются на зависимостях между параметрами гало , массой HI и радиусом диска, что свидетельствует против катастрофического сценария образования гигантских систем, в котором рост диаметра диска является результатом взаимодействия или слияния галактик. (Сабурова). 4. Выполнена серия работ по физике взрывов сверхновых и их влиянии на эволюцию галактик, а также на их межзвёздную среду и звёздообразование. В частности, рассмотрены взрывы звёзд очень высокой массы. Показано, что даже при довольно низкой металличности Z=0.001 массивные звёзды (с исходной массой 200 и 250 Msun) сильно влияют на межзвёздную среду, производя интенсивный звёздный ветер и полностью теряя всю водородную оболочку. В конце эволюции звёзды с такими первоначальными массами дают вспышки сверхмощных сверхновых (SLSN) типа Iс. Кривые блеска таких сверхновых рассчитаны несколькими независимыми методами. 5. Построена модель модели взаимодействия выброса с окружающей плотной околозвёздной средой для экстремально мощной сверхновой Gaia16apd типа Ic с пиковой болометрической светимостью ~ 3x10^{44} эрг/с , которая наблюдалась в слабой карликовой галактике на красном смещении z=0.102. 6. Проведено моделирование сверхновой SN2013dx ассоциированной с гамма-всплеском GRB130702A, при красном смещении z = 0.145. Получена большая энергия взрыва 3.5 × 10^{52} эрг для массы пред-сверхновой 25 Msun, из которой 6 Msun ушло в коллапс. В форме световой энергии эта сверхновая излучила всего 0.1% энергии взрыва (Блинников и др.). 7. На основании наблюдательных данных по хаббловским потокам галактик показано, что движение галактик на масштабе 10-100 мегапарсек определяется в значительной степени динамическим эффектом темой энергии (Чернин). 8. Опубликован обширный обзор «Тёмная масса в галактиках» (360 ссылок). В нём суммируются и подробно анализируются важнейшие астрономические свидетельства существования тёмной массы (главным образом, в пределах оптических границ галактик), её ожидаемые свойства, связь с «видимой» материей в галактиках, и влияние на физические процессы в галактических дисках . (Засов и коллеги). 9. Продолжена многолетняя работа по составлению и регулярному дополнению Каталога библиографических данных по галактикам с измеренными скоростями движения звёзд и газа (Spatially Resolved kinematics Catalog) в рамках Базы данных HYPERLEDA. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИЗ ПРОДЕЛАННОЙ В 2017 Г. РАБОТЫ Работа по исследованию физических процессов в галактиках проходила в соответии с намеченным планом по двум основным направлениям: "Наблюдения, обработка и интерпретация новых результатов" и "Анализ имеющихся данных, теоретические работы». Планы в целом были выполнены. Получены новые данные из реализованных наблюдательных программ, разработаны математические программы для выделения звёздных компонент галактик с различной историей по спектральным и фотометрическим измерениям, проведены работы по моделированию динамических процессов в галактических дисках и процессов при взрывах массивных звёзд в галактиках. Наиболее важные результаты либо опубликованы, либо будут подготовлены к печати на следующем этапе.