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 17-72-20119

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

РуководительЗолотухин 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

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2017 - 06.2020

, продлен на 07.2020 - 06.2022. Карточка проекта продления (ссылка)

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

Код ГРНТИ41.27.29

СтатусУспешно завершен

---

 

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.

Ожидаемые результаты
Результаты проекта будут опубликованы не менее, чем в 15 статьях в журналах, индексируемых в Web of Science за 3 года, из которых минимум 12 будут в престижных зарубежных реферируемых журналах Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Великобритания, IF=5.107), Astrophysical Journal (США, IF=5.993), Astrophysical Journal Supplement (IF=11.7), Publications of the Astronomical Society of the Pacific (США, IF=3.496). Учитывая положительный опыт руководителя и одного из основных исполнителей проекта в публикациях статей в междисциплинарном журнале Science (IF=33.6), мы надеемся, что одна-две работы в рамках данного проекта будут опубликованы в этих журналах и/или в недавно созданном журнале Nature Astronomy. Наиболее важным методическим результатом станет создание нового поколения моделей звездных населений в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра и публикация уникальной библиотеки инфракрасных звездных спектров среднего разрешения, которая будет востребована мировым научным сообществом в течение следующих 20-30 лет. При помощи детального моделирования сложных профилей эмиссионных линий в спектрах галактик будут впервые массово измерены массы черных дыр в активных ядрах галактик для недоступных ранее размеров выборки в десятки тысяч галактик и более. Помимо новых ограничений на соотношения между глобальными свойствами галактик и массами центральных черных дыр, полученных в этом исследовании, будут отобраны кандидаты в центральные черные дыры промежуточных масс, существование которых предсказывается стандартными теориями формирования галактик, но еще наблюдательно не было подтверждено, несмотря на все усилия международного научного сообщества. Помимо научных статей, мы планируем расширение многоволнового каталога RCSED (Reference Catalog of Spectral Energy DIstributions of galaxies), его инфраструктуры и веб-сервиса, с целью включения в него данных об анализе широких линий активных галактик и далеких квазаров, что позволит другим научным группам проводить разносторонние исследования активных ядер галактик (уточнение масштабных соотношений, поиск двойных активных ядер, изучения обратной связи от AGN). Также мы расширим сервис “K-corrections calculator” (http://kcor.sai.msu.ru/) для галактик на средних красных смещениях, что значительно увеличит его ценность для научного сообщества в связи с большим количеством данных для далеких галактик, полученных в течение последних 10 лет.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---