Новое поколение моделей звездных населений для исследования эволюции галактик с использованием больших массивов данных

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-72-20119

НазваниеНовое поколение моделей звездных населений для исследования эволюции галактик с использованием больших массивов данных

Руководитель Золотухин Иван Юрьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды

Ключевые слова внегалактическая астрономия, эволюция галактик, звездные библиотеки, модели звездного населения, черные дыры промежуточных масс, астроинформатика, big data

Код ГРНТИ41.27.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Краеугольным камнем для современной астрофизики является задача корректной интерпретации наблюдений галактик на разных красных смещениях для построения согласованного сценария их эволюции. Предсказания численных моделей неплохо согласуются с наблюдениями, когда дело касается статистических свойств галактик (функции масс, истории звездообразования и т.п.). В то же время, при детальных исследованиях близких галактик обнаруживаются значительные нестыковки наблюдений и теории, некоторые из которых связаны с упрощениями, допускаемыми при моделировании, а значительная часть возникает из-за недопонимания физики процессов, происходящих в галактиках. Прогресса в понимании явлений, происходящих в галактиках, можно достичь путем прямого сравнения свойств объектов, находящихся на разных расстояниях - от близких и доступных для детального исследования до далеких, где возможно получить только общие характеристики, но которые при этом находятся на более ранних этапах эволюции. Очень важно при этом использовать одинаковые методы анализа данных, чтобы избежать систематических ошибок разного характера, которые можно принять за физические явления. В течение последних лет был накоплен колоссальный материал, включающий в себя результаты крупных спектральных и фотометрических обзоров с данными для миллионов как близких, так и далеких звездных систем, однако, до сих пор было предпринято очень мало попыток провести совместный анализ большой выборки галактик различных типов, используя единый набор методов работы с данными. Ключевой методической частью проекта является разработка нового поколения моделей звездного населения, по качеству значительно превосходящего все опубликованные, для создания которых потребуется собрать библиотеки спектров звезд в оптическом и инфракрасном диапазонах спектра. Данная тематика является чрезвычайно трудоемкой, но в то же время очень востребованной в мировом астрономическом сообществе: статьи, представляющие спектральные библиотеки и модели звездных населений цитируются 400-1500 раз в течение 5-10 лет с момента публикации. Мы начали работу в данном направлении в 2012 году. Под эту задачу по результатам конкурсного экспертного отбора нам были выделены в общей сложности 25 ночей наблюдательного времени на 6.5-метровом телескопе Магеллан, в течение которых мы получили более 2000 спектров для 1000 звезд (что при стоимости наблюдательного времени 40000 долларов/ночь для исследователей из организаций, не входящих в консорциум Магеллан, эквивалентно 1 млн. долларов, выделенному на наш проект). В течение 2017-2019 гг. планируем завершить работы по этому ключевому направлению, которое может стать самым высоко-импактным исследованием в российской астрофизике на следующие 10-15 лет. Разработанные нашей группой революционные методы работы с большими выборками галактик, включая тонкий анализ их оптических спектров, вкупе с серьезным опытом автоматизированной работы с большими публичными обзорами неба в рентгеновском и радио диапазонах, позволят предпринять широкомасштабный поиск загадочной популяции черных дыр промежуточных масс в ядрах галактик. Важность обнаружения хотя бы нескольких достоверных черных дыр промежуточной массы невозможно переоценить, ведь за десятилетие активных поисков множеством международных научных групп был обнаружен лишь единственный надежный кандидат. Открытие новых объектов или даже целой популяции немедленно позволит наложить важные ограничения на стандартную теорию иерархического формирования галактик, выявить взаимосвязь между наличием черных дыр промежуточных масс и свойствами хозяйских галактик, включая их окружение, лучше понять условия роста сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик и относительную роль в этом процессе аккреции межзвездного газа и слияния черных дыр меньшей массы из поглощаемых галактик. Кроме того, разработанные нами модели звездных населений нового поколения будут применены для анализа как публично доступных данных наблюдений, так и полученные с помощью крупнейших телескопов в России и за рубежом для нескольких десятков индивидуальных галактик различных морфологических типов от гигантских галактик низкой поверхностной яркости до карликовых эллиптических галактик. Мы планируем установить наиболее значимые механизмы эволюции галактик, как внутренние (отклик на звездообразование, самообогащение межзвездной среды тяжелыми элементами, начальная функция масс), так и внешние (слияния и взаимодействия галактик, приливные эффекты, влияние горячего межгалактического газа), изучить взаимосвязь массы центральных черных дыр с глобальными характеристиками галактик и их окружения, что в совокупности позволит значительно углубить понимание физических процессов, происходящих во Вселенной.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Засов А.В., Сабурова А.С., Егоров О.В., Афанасьев В.Л. Young stellar clumps in the interacting systems: Arp305 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/sty1017

2. Афанасьев А.В., Чилингарян И.В., Миске С., Воггель К.Т., Пикотти А., Хилкер М., Сет А., Ноймайер Н., Фрэнк М., Романовский А.Дж., Хау Д., Баумгардт Х., Ан К., Страйдер Д., ден Брок М., Макдермид Р., Спитлер Л., Броди Ж., Уолш Д.Л. A 3.5 million Solar masses black hole in the centre of the ultracompact dwarf galaxy fornax UCD3 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/sty913

3. Катков И.Ю., Князев А.Ю., Каспарова А.В., Сильченко О.К. The imprint of the thick stellar disc in the mid-plane of three early-type edge-on galaxies in the Fornax cluster Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/sty3268

4. Чилингарян И.В., Катков И.Ю., Золотухин И.Ю., Гришин К.А., Белецкий Ю., Ботция К., Осип Д.Ж. A Population of Bona Fide Intermediate-mass Black Holes Identified as Low-luminosity Active Galactic Nuclei The Astrophysical Journal, Volume 863, Issue 1, article id. 1, 16 pp (год публикации - 2018)
10.3847/1538-4357/aad184

5. Сабурова А.С., Чилингарян И.В., Катков И.Ю., Егоров О.В., Каспарова А.В., Хоперсков С.А., Уклеин Р.И., Возякова О.В. A Malin 1 'cousin' with counter-rotation: internal dynamics and stellar content of the giant low surface brightness galaxy UGC 1922 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 481, Issue 3, Pages 3534–3547 (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/sty2519

6. Рэймонд Дж.К., Куу Б.С, Ли Ю.Х., Милисавлевич Д., Фезен Р.А., Чилингарян И. The Temperature and Ionization of Unshocked Ejecta in Cas A ASTROPHYSICAL JOURNAL, Volume: 866 Issue: 2 Article Number: 128 (год публикации - 2018)
10.3847/1538-4357/aadf93

7. Маргутти Р.,Метцгер Б.Д.,Чорнок Р.,Вурм И.,Рот Н.,Грефенштетт Б.В.,Савченко В.,Картье Р.,Штайнер Ю.Ф.,Терреран Г.,Маргалит Б.,Мильори Г.,Милисавлевич Д.,Александр К.Д.,Битенхольц М., Бланшар П.К., Боззо Е., Бретхауэр Д., Чилингарян И.В. и др An Embedded X-Ray Source Shines through the Aspherical AT2018cow: Revealing the Inner Workings of the Most Luminous Fast-evolving Optical Transients ASTROPHYSICAL JOURNAL, Volume: 872 Issue: 1 Article Number: 18 (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/aafa01

8. Засов А.В., Сабурова А.С., Егоров О.В., Додонов С.Н. Spectral observations of the systems with the disturbed spiral arms: Arp 42, Arp 82, and Arp 58 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 486, Issue 2, p.2604-2617 (год публикации - 2019)
10.1093/mnras/stz1025

9. Чилингарян И., Гришин К., Афанасьев А., Фабрикант Д., Катков И. Diffuse post-starburst galaxies: a smoking gun of formation of ultra-diffuse galaxies via ram pressure stripping International Astronomical Union Proceedings Series (год публикации - 2019)

10. Бердников Л. Н .; Князев А.Ю .; Дамбис А.К .; Кравцов В.В. Пастухова, Е. Н .; Катков И.Ю. CCD Observations and Period Change of the Type ab RR Lyrae Star DV Mon Astrophysical Bulletin, Volume 74, Issue 2, pp.183-195 (год публикации - 2019)
10.1134/S199034131902007X

11. Сан, Вейцзя; Пенг, Эрик У .; Ко, Юкён; Коте, Патрик; Феррарезе, Лаура; Ли, Мен Гён; Лю Чэнцзе; Лонгобарди, Алессия; Чилингарян Игорь В.; Шпенглер, Челси; Заблюдофф, Анна И.; Чжан Хун-Синь; Куилландре, Жан-Шарль; Гвин, Стивен Д. Дж. The Next Generation Virgo Cluster Survey. XVII. A Search for Planetary Nebulae in Virgo Cluster Globular Clusters Astrophysical Journal, Volume 885, Issue 2, article id. 145, 13 pp. (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab49fb

12. Сабурова Анна С .; Чилингарян Игорь V .; Каспарова Анастасия В .; Катков Иван Ю; Фабрикант, Даниэль Ж.; Уклейн Роман Иванович UGC 1378 - a Milky Way sized galaxy embedded in a giant low surface brightness disc Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 489, Issue 4, p.4669-4678 (год публикации - 2019)
10.1093/mnras/stz2434

13. Рубцов Е. Чилингарян, И; Борисов С; Катков И Stellar Atmospheric Parameters from Full Spectrum Fitting of Intermediate- and High-resolution Spectra against PHOENIX/BT-Settl Synthetic Stellar Atmospheres Astronomical Society of the Pacific Conference Series, Volume: 523 Pages: 289-292 (год публикации - 2019)

14. Гришин К., Чилингарян И., Катков И. Open-source Web Tools for Spectroscopic and Imaging Data Visualization for the VOXAstro Initiative Astronomical Society of the Pacific Conference Series, Volume: 523 Pages: 33-36 (год публикации - 2019)

15. Князев А.Ю., Малков О.Ю., Катков И.Ю., Бердников Л.Н. Long-period eclipsing binaries: towards the true mass-luminosity relation. I. The test sample, observations and data analysis Research in Astronomy and Astrophysics (год публикации - 2020)

16. Борисов С., Чилингарян И., Рубцов Е., Леду С., Мело С., Гришин К. The Recalibration of the UVES-POP Stellar Spectral Library Astronomical Society of the Pacific Conference Series, volume 522, pages 591 (год публикации - 2020)

17. Чилингарян И.В. Quick and Accurate Data Reduction for Intermediate-resolution Echelle Spectrographs at Magellan Astronomical Society of the Pacific Conference Series, Vol. 522, p.623 (год публикации - 2020)

18. Чилингарян И.В., Афанасьев А.В., Гришин К.А., Фабрикант Д., Моран С. Internal Dynamics and Stellar Content of Nine Ultra-diffuse Galaxies in the Coma Cluster Prove Their Evolutionary Link with Dwarf Early-type Galaxies Astrophysical Journal, Volume 884, Issue 1 (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab4205

19. Сабурова А.С. What made discy galaxies giant? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 473, Issue 3, p. 3796-3809 (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/stx2583

20. Воггель К.Т., Сет А.К., Неумайер Н., Миске С., Чилингарян И.В., Ахн К.,Баумгардт Х., Хилкер М., Нгуен Д.Д., Романовски А.Д., Валш Д.О., ден Брок М., Страдер Д. Upper Limits on the Presence of Central Massive Black Holes in Two Ultra-compact Dwarf Galaxies in Centaurus A The Astrophysical Journal, Volume 858, Issue 1, article id. 20, 15 pp. (год публикации - 2018)
10.3847/1538-4357/aabae5

21. Чилингарян И.В., Аса'д Р. Star Clusters as Tracers of Star Formation and Chemical Evolution: the Chemical Enrichment History of the Large Magellanic Cloud The Astrophysical Journal (год публикации - 2018)

Публикации