Численное моделирование формирования крупномасштабной
структуры и первых объектов во Вселенной
Моделирование формирования галактик, скоплений галактик,
шаровых скоплений и т.д. - очень популярная и важная тема,
активно разрабатываемая последние 20-30 лет.
С ростом мощности компьютеров можно проводить все более
детальные вычисления. С появлением больших обзоров (см. горячую тему прошлой
недели) можно делать все более детальное сравнение расчетов с реальными
данными.
На этой неделе появилось множество работ, в той или иной степени связанных
с численным моделированием образования первых (или не первых) объектов:
The characteristic stellar mass as a function of
redshift;
Formation of globular clusters in hierarchical cosmology;
The Probability Distribution Function of Light in the
Universe: Results
from Hydrodynamic Simulations;
The Evolution of Baryon Density Fluctuations in
Multi-Component
Cosmological Simulations;
Future Evolution of Structure in an Accelerating Universe;
Intracluster stellar population properties from N-body
cosmological
simulations -- I. Constraints at z=0
Non-linear gravitational clustering in scalar field
cosmologies;
A Theoretical Perspective on Galaxy Clusters: Physical Properties of the
Dark Matter and Baryons.
Кроме того в Архиве опубликованы следующие статьи, посвященные
наблюдениям этих структур и объектов:
The XMM-LSS survey I. Scientific motivations,
design and first results;
The XMM-LSS Survey II. First high redshift galaxy clusters:
relaxed and collapsing systems.
Обсудим некоторые из них.
Крупномасштабную структуру не обязательно вырисовывать "по галактике",
можно ограничиться скоплениями галактик. Поэтому наблюдения, моделирование
образования и прочие исследования этих объектов очень важны
(см. диссертацию
A Theoretical Perspective on Galaxy Clusters: Physical Properties of the
Dark Matter and Baryons, посвященную скоплениям галактик).
Скопления хорошо видны в рентгене благодаря горячему газу.
Свежие данные спутника XMM дают возможность сделать обзор крупномасштабной
структуры. Об этом рассказывается в статьях
astro-ph/0305191 и
astro-ph/0305191.
Горячий газ не разлетается из скоплений из-за мощного гравитационного поля,
которое обеспечивается в основном не видимой, а темной материей.
Но вовсе не обязательно везде во Вселенной "светлое" следует как тень за
"темным". Острайкер и др.
иследуют распределение видимой материи во
Вселенной с помощью компьютерного моделирования. Полученные результаты
хорошо согласуются с данными WMAP.
Однако, для правильных расчетов необходимо правильно задать начальные
данные. В космологических исследованиях тут зарыто немало собак,
поэтому вопросу о начальных условиях посвящено немало работ, и на этой
неделе появилась новая - astro-ph/0305210.
Кроме вопросов о том как выглядит структура Вселенной сейчасб как она
образовалась, есть не менее интересный - что будет с ней в будущем?
Это тем более интересно, что расширение Вселенной ускоряется, т.е. темная
энергия становится все более и более важной. Не разорвет ли нас на мелкие
кусочки? Эти вопросы рассматриваются в статье
Future Evolution of Structure in an Accelerating Universe.
Рефераты отдельных статей
два обзора
astro-ph/0305140
Фундаментальные параметры массивных звезд
(Fundamental Parameters of Massive Stars)
Authors: Paul A Crowther (UCL)
Comments: 21 pages, 3 figures
astro-ph/0305141
Massive Stars in Transition
Authors: Paul A. Crowther (UCL)
Comments: 22 pages, 2 figures
Два обзора Пауля Кровтера (Paul A Crowther). В первом из них рассматриваются температуры, массы, светимости, поверхностные химические составы и поверхностные ускорения силы тяжести массивных OB-звезд главной последовательности. Также рассматриваются свойства звездных ветров подобных систем.
Во второй части обзора рассмотрены свойства массивных звезд на
различных стадиях после главной последовательности. Особое внимание
уделяется звездам Вольфа-Райе, Ярким Голубым Переменным звездам, а
также, связь между сверхгигантами ранних и поздних типов. Конечно же
автор уделил внимание и одной из самых популярных сегодня тем -
возможной связи Сверхновых с коллапсирующими ядрами с гамма-всплесками.
astro-ph/0305142
Вызываемое непрозрачностью сверх-расширение звезд асимптотической
ветви гигантов
(Opacity-induced over-expansion of asymptotic giant branch stars)
Author: Noam Soker (Dept. of Physics, Oranim, Israel)
Comments: 12 pages, 1 figure; will not be published in any journal
У звезд богатых кислородом (с обилием подобным солнечному)
непрозрачность резко возрастает при снижении температуры ниже
2900 K, из-за этого температура фотосферы звезды "скачком"
снижается до 2000 K. Чтобы сохранить устойчивость при столь
высокой непрозрачности плотность вещества в фотосфере должна
существенно снизиться, т.е. оболочка звезды должна расшириться в
несколько тысяч раз. Автор назвал такой процесс сверх-расширением.
Описанное явление может происходить у звезд асимптотической ветви
гигантов (AGB). Процессы потери массы рассеивают такую
оболочку и звезда становится более компактным post-AGB объектом.
Следствием сверх-расширения могут быть оболочки вокруг звезд и захват
маломассивного вторичного компаньона, если сверх-расширяющаяся звезда
входит в состав двойной системы.
astro-ph/0305143
Возможные post-AGB звезды
(Possible Post-AGB Stars)
Authors: G. Wallerstein, G. Gonzalez, M.D. Shetrone
Звезды после асимптотической ветви гигантов (post-AGB) -
очень короткая стадия жизни звезд. По целому ряду причин очень
интересно найти подобные звезды в скоплениях или галактиках, где
отсутствует звездообразование, - в шаровых скопления, эллиптических или
карликовых сферических галактиках. Подобная попытка была проведена для
пяти потенциальных post-AGB звезд: двух - в шаровом скоплении
NGC 1851 и трех - в dSph галактике в Малой Медведице. Для них были
измерены радиальные скорости, к сожалению, все пять звезд оказались не
членами указанных скоплений. Поиски других кандидатов продолжаются.
astro-ph/0305155
Джон Клиффорд Бартон: некролог и библиография
(John Clifford Barton: Obituary and Bibliography)
Authors: John McMillan
Comments: 12 pages, Latex
Journal-ref: The Independent, London, 29 Nov 2002
Короткая трехстраничная заметка
(остальное - библиография), посвященная памяти физика-экспериментатора
Джона Клиффорда Вабтона.
Он был одним из первых исследователей, спустившихся под землю, чтобы
исследовать космические лучи.
В связи с этим есть много вещей, которые он делал первым или одним из
первых.
Например, автор заметки пишет, что Бартон первым применил цифровую запись в
научном эксперименте.
Заметка также интересна как элемент мозаики, показывающей развитие науки в
20 веке.
Кроме того, стоит прочесть уже из-за прекрасного английского.
astro-ph/0305156
Первичны ли двойные объекты пояса Койпера ?
(KBO binaries: are they really primordial ?)
Authors: Jean-Marc Petit, Olivier Mousis
Comments: Submitted to Icarus, Mai 9th, 2003
Двойные объекты пояса Койпера обладают широкими орбитами и большими
отношениями масс в парах. Существуют ли эти пары с эпохи формирования
Солнечной системы, или они образовались в результате захвата или
ударного разрушения? Моделирование показывает, что при различных
отношениях масс и удалении компонентов 25-35% пар разрушаются в поясе
Койпера за время жизни Солнечной системы. К сожалению до сих пор не
предложено ни одного реального механизма формирования таких двойных
объектов в современном поясе Койпера, поэтому приходится привлекать
гипотезу об их первичной природе (т.е. считать, что на ранних этапах
эволюции Солнечной системы образование двойных было более вероятным, но
механизм формирования пар не ясен и там). Если двойные в поясе Койпера
имеют преимущественно первичное происхождение, то потеря массы
объектами Койпера не может вызываться столкновениями, а должна
порождаться процессами выброса вещества.
astro-ph/0305157
Оптическое отождествление SAX J1808.4-3658 в спокойном состоянии:
указания на активный радиопульсар?
(The Optical Counterpart to SAX J1808.4-3658 in Quiescence: Evidence of
an Active Radio Pulsar?)
Authors: L.Burderi et al.
Comments: 4 pages, A&A Letters, in press
В 2001 г. Гомером и др. (Homer et al.) двойной миллисекундный
рентгеновский SAX J1808.4-3658 был отождествлен со звездой
величиной V=21.5. Наблюдения велись в спокойном состоянии источника (у
которого случаются достаточно мощные вспышки). Объект показал
синусоидальную модуляцию с 6% амплитудой и периодом равным орбитальному
периоду пульсара. Обычная модель подобной системы выглядит так:
основной вклад в постоянную оптическую светимость дает излучение
аккреционного диска вокруг компактного объекта, а переменность вызвана
"эффектом отражения" - тем, что сторона нормальной звезды, повернутая к
пульсару, более горячая из-за облучения (иррадиации) жестким
излучением. Однако для данной системы это объяснение не подходит, так
как такая амплитуда эффекта отражения требует в 10-50 раз большего
потока жесткого излучения, чем наблюдается от данной системы в ее спокойном
состоянии. Поэтому авторами была предложена другая модель, согласно
которой нейтронная звезда в данной системе переходит в состояние
эжекции (испускает потоки релятивистских частиц за счет торможения
осевого вращения) в спокойном состоянии. Прогрев вторичного компаньона
осуществляется именно этим потоком частиц и параметры
данной модели удается полностью согласовать с наблюдениями. Низкая
амплитуда оптической переменности является первым указанием на
присутствие в данной системе активного радиопульсара.
astro-ph/0305158
Поиск анизотропии в распределении космических лучей сверхвысоких энергий
(Full-Sky Search for Ultra High Energy Cosmic Ray Anisotropies)
Authors: Luis A. Anchordoqui et al.
Comments: 5 pages, To be published in the Proceedings of the 28th
International Cosmic
Ray Conference,
http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/icrc2003/
Происхождение
космических лучей сверхвысоких энергий остается загадкой.
Ситуация немного похожа на ту, что была с космическими гамма-всплесками до
спутника BeppoSAX. И точно также разные авторы пытаются исследовать проблему
распределения наблюдаемых событий на небе.