Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Неравновесные процессы в эпоху первичного нуклеосинтеза. Реликтовые нейтрино. 1.1. Усовершенствована и уточнена построенная ранее математическая модель кинетической теории процессов аннигиляции электронов и позитронов в ранней Вселенной. В текущем виде модель пригодна для выполнения анализа процессов аннигиляции в режиме промежуточном между полным термодинамическим равновесием в полноценным кинетическим рассмотрением. Уточнены процедуры вычисления интегралов столкновений в кинетических уравнениях Больцмана за счёт использования точных выражений для границ областей интегрирования по трёхмерному пространству переменных; созданы процедуры вычисления интегралов столкновений, учитывающие наличие особенностей у интегрируемых функций. 1.2. Oпределено соотношение между числом дополнительных релятивистских степеней свободы, Neff, и параметром лептонной асимметрии нейтрино, ξ, в эпоху первичного нуклеосинтеза (ПН), при котором теоретически предсказываемое значение распространенности первичного 4He, Yp, согласуется с величиной, определенной из наблюдений. 1.3. Выполнены новые оценки спектров нейтрино, испускаемых первичными черными дырами различных масс, впервые акцентируя внимание на низкоэнергетическом (Ekin ∈ [0.01 ÷ 1] эВ) излучении. В результате расчетов было показано, что черные дыры в диапазоне масс [10^9 ÷ 10^11] г испускают нейтрино с интенсивностью, превышающей фоновые потоки от известных астрофизических источников в низкоэнергетическом диапазоне. Наблюдение нейтрино в этом диапазоне является одной из немногих возможностей подтвердить существование излучения Хокинга 2. Первичные элементы (гелий и дейтерий). Первичный гелий. В рамках продолжающейся работы над моделью атома гелия, разработанной в предыдущем отчетном периоде, была существенно расширена ее структура. Новая модель теперь включает 85 уровней с разрешенными LS подуровнями, что в сумме составляет 7309 подуровней. Модель обновлена с учетом актуальных данных по энергиям уровней, вероятностям переходов, темпам радиативной рекомбинации и столкновительной ионизации, что значительно повышает точность расчетов населенностей уровней. Это позволило значительно улучшить моделирование процессов при расчете населенностей высоковозбужденных атомов гелия-4. Численные эксперименты с обновленной моделью показали, что используемая сейчас схема расчета темпов столкновительных переходов имеет существенные проблемы. Эти недостатки связаны с неучетом эффекта поляризации уровней с большими значениями квантовых чисел n и l под воздействием электрических полей медленно движущихся частиц. Этот аспект требует дальнейших улучшений для повышения точности расчетов. Помимо этого, в значительной степени была усовершенствована фотоионизационная модель HII областей, предложенная в прошлом отчетном периоде. Прошлая версия этой модели была предназначена для моделирования только континуальной составляющей спектра HII области. Новый подход позволяет самосогласованно моделировать полный спектр объекта, включая звездный и небулярный континуум, а также профили всех исследуемых эмиссионных линий. Такой подход к моделированию спектров карликовых галактик ранее не применялся в контексте получения оценки распространенности первичного гелия-4. Обработка спектров карликовых галактик с помощью нового метода показала, что стандартные фотоионизационные модели, используемые другими исследовательскими группами, существенно недооценивали эффект подлиниевого поглощения. Это приводило к значительным ошибкам при определении таких параметров, как концентрация гелия-4 в карликовых галактиках. В отличие от них, новая модель корректно учитывает этот эффект, обеспечивая гораздо более точные результаты. Например, оценка на наблюдаемую распространенность гелия в карликовых галактиках, полученная с помощью улучшенной модели, обладает в 2-3 раза более высокой точностью по сравнению с оценками, полученными с применением стандартных моделей. Первичный дейтерий. Составлен список систем-кандидатов для оценки распространенности первичного дейтерия, в 4 система из этого списка оценка получена. Опубликована статья, посвященная оценке распространенности первичного дейтерия в ДЛА системе на луче к квазару J1332+0052. 3. Эволюция межзвездной и межгалактической среды. a. Выполнен детальный анализ квазара J0125-0129 с красным смещением z=2.66 с помощью данных наблюдений в оптическом и мм диапазонах. Показано, что абсорбционная система в спектре квазара с близким красным смещением, относится к массивной галактике-компаньону родительской галактики квазара, при этом галактики находится в процессе крупного слияния (проекционное расстояние ~6 кпк). Восстановлено оптическое изображение и спектр галактики-компаньона, получены изображения и кинематика молекулярного газа в галактиках посредством анализа наблюдений ALMA в линиях CO3-2, CO7-6, (со сверхвысоким угловым разрешением ~0.15-0.2”). Определены основные характеристики галактик: массы звёздного населения, молекулярного газа, пыли и сверхмассивной чёрной дыры. Выполнен детальный анализ абсорбционной системы, содержащей молекулярный водород, и кинематически-связанной с галактикой-компаньоном, используя спектр квазара VLT/X-shooter, и определены основные характеристики абсорбционной системы. Определено, что расстояние между газом, содержащим H2, и активным ядром галактики, приблизительно равно поперечному расстоянию (~3-4 кпк). Показано, что молекулярный газ находится только в плотных (~10^5-10^6 см^-3) сгустках, что является прямым свидетельством негативной обратной связи квазара на галактику-компаньон. б. Представлен анализ абсорбционных систем молекулярного водорода в выборке из 8 систем, связанных с квазаром, полученных на телескопе VLT с использованием спектрографа X-shooter. Оценены физические условия в веществе газа, на основе сравнения наблюдаемой населённости уровней H2 c моделированной посредством кода PDR Meudon. Показано, что половина систем находится на достаточно большом расстоянии от квазара, по-видимому, в галактиках, находящихся на окружении квазара. в. Выполнен анализ абсорбционной системы CO с красным смещением z=2.6896 в спектре квазара J1237+0647, полученного на телескопе VLT c использованием спектрографа ESPRESSO в моде сверхвысокого спектрального разрешения. Показано, что модель однородного облака плохо согласуется с измеряемыми населенностями уровней и требуется учёт неоднородностей плотности, присутствующими на луче зрения. г. Проведён анализ наблюдений квазара J1259+0309 (с абсорбционной системой молекулярного водорода) с помощью спектрографа поля MUSE установленного на телескопе VLT. За счёт абсорбционной системы блокирующей излучение квазара в линии Lya (как натуральный коронограф), впервые оценен радиальный профиль и кинематика протяженного излучения в линии Lya в непосредственной близости с активным ядром (<20 кпк).

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Неравновесные процессы в эпоху первичного нуклеосинтеза. Реликтовые нейтрино. Рассмотрено влияние неравновесных процессов, предшествующих Первичному Нуклеосинтезу, на начальные условия, а также на сам ход протекания Первичного Нуклеосинтеза. Неравновесная электрон-позитронная аннигиляция, существование лептонной асимметрии, дополнительные релятивистские степени свободы, все эти обстоятельства приводят к изменению распространенности первичных элементов, при этом разные процессы могут компенсировать друг друга, так что существует область их параметров, при которой будет согласовываться теоретические предсказания с наблюдениями (Neutrino at Different Epochs of the Friedmann Universe Universe (2024)). 2. Первичные элементы (гелий и дейтерий). Гелий. В течение отчётного периода была полностью обновлена модель рекомбинационного спектра атома гелия и существенно улучшена фотоионизационная модель HII областей. Новый анализ выявил ряд критических ошибок в ранее используемых атомных данных, включая некорректные коэффициенты Эйнштейна и неточные сечения столкновительного возбуждения уровней. Все эти проблемы были последовательно решены: коэффициенты переходов пересчитаны в кулоновской аппроксимации, для низколежащих уровней получены подгоночные формулы, а столкновительные сечения заменены на новые сечения, рассчитанные с высоким разрешением. Были также улучшены расчёты штарковского смешивания и оптимизирована структура атомной модели. На основе обновлённой модели рассчитана новая высокоточная сетка испускательных способностей линий HeI и разработана новая аналитическая функция оптической толщи, которая уже используется ведущими международными группами в исследованиях. Параллельно была выявлена и исследована ранее никем не учитываемая для задачи определения первичного гелия широкая компонента эмиссионных линий в спектрах карликовых голубых галактик. Использована модель расширяющейся HII области, объясняющая происхождение этой компоненты и её влияние на наблюдаемые профили линий. Показано, что игнорирование широкого основания приводит к заметным систематическим ошибкам в оценке межзвёздного покраснения и химического состава, включая содержание гелия. Фотоионизационная модель, разработанная ранее, была значительно расширена и теперь описывает профили всех явно видимых в спектрах линий водорода, гелия и металлов с учётом широких и узких компонент, движений газа и звёздного континуума по данным современных SPS-моделей. Интеграция новых гелиевых атомных данных и модернизированной динамической схемы вывела модель на качественно новый уровень точности. Применение этой модели к десяткам высококачественных спектров показало существенное улучшение согласия модели с наблюдениями и позволило выявить систематические ошибки, характерные для предыдущих подходов к определению распространенности первичного гелия. Дейтерий. Во всех кандидатах для выполнения оценки распространённости первичного дейтерия выполнена оценка физических условий, которая показала значительное расширение диапазонов их значений в используемых для анализа D/H системах. Показано, что ионизационная поправка к D/H может не учитываться при выполнении оценок. 3. Эволюция межзвёздной и межгалактической среды. a. Исследованы линий поглощения ионов высокой степени ионизации (NV, CIV, SiIV), ассоциируемых с абсорбционными системами молекулярного водорода близкими к квазару. Показано, что частота идентификации линий NV около 70%, что значительно выше, чем в других типах абсорбционных систем. Выполнен детальный абсорбционный анализ линий NV, CIV и SiIV - оценены кинематические свойства и лучевые концентрации элементов. На основе моделирования CLOUDY, определены параметры ионизации и лучевые концентрации водорода, в наблюдаемых компонентах. Выполнено сопоставление определённых свойств с кинематическими характеристиками абсорбционных систем, в которых идентифицируется NV. б. Выполнен спектроскопический анализ уникальной системы широких линий поглощения, содержащих линии железа (FeLowBAL) в спектре квазара 4C 04.81 (J234058+043114) с красным смещением z = 2.589, полученных на телескопе VLT с использованием спектрографов UVES и X-Shooter. Оценены лучевые концентрации ZnII, CrII, OI, SiII, CII, FeII (включая линии тонкой структуры). Посредством моделирования населённости тонкой структуры линий FeII выполнена оценка плотности (~10^4 см^(-3)) в веществе, ассоциируемым с абсорбционной системой. в. Выполнен спектроскопический анализ линий H2 в абсорбционных системах на красных смещениях 2-3 в спектрах далеких квазаров. Найдено 18 новых DLA систем, содержащих H2, еще в 16 DLA системах поставлены верхние пределы на лучевые концентрации H2. Выполнен кинематический анализ всех абсорбционных систем из нашей выборки. Измерены лучевые концентрации H2, HI и металлов (SII, ZnII, CrII, FeII, SiII, CI). Выполнена оценка металличности и деплеции металлов в каждой из DLA систем. В 13 DLA системах из 18, где был найден молекулярный водород, идентифицированы линии нейтрального углерода, CI, и используя измеренную населённость уровней тонкой структуры CI и распространённость CI/H2 выполнена оценка физических условий (объемной концентрации n, интенсивности УФ фона χ и скорости ионизации космическими лучами ζ).