|
|
|
|
Научные темы отдела
-
Модели ранней Вселенной и генерация первичных возмущений
Главная задача космологии - получить ответ на вопрос, как возникла и как развивалась Вселенная. Существуют различные теоретические модели того, что было до стадии инфляции. Одно из направлений наших исследований, представленное, например, в работе [1], посвящено гипотезе генерации новых вселенных 'внутри' черных дыр. Возможным способом наблюдения проявлений результатов такого процесса может быть изучение спектра неоднородностей в нашей Вселенной, что обсуждается в [2].
-
Реликтовое излучение: анизотропия и поляризация, реионизация
Исследование анизотропии реликтового излучения это ключевой космологический эксперимент, открывший эру точной космологии и подтвердивший наличие темной энергии и темной материи. Однако малая амплитуда сигнала и большое количество фоновых источников существенно затрудняют анализ наблюдательных данных, что приводит к появлению различных артефактов и аномалий в картах и спектрах анизотропии CMB [3]. В нашем отделе ведутся работы по улучшению процедуры обработки данных. Параллельно с этим развиваются теоретические модели, расширяющие космологическую стандартную модель [4].
Другая актуальная задача космологии - образование первых галактик и тяжелых элементов во Вселенной, сопровождающееся ее вторичной ионизацией. Громадные перепады температур и плотностей, ограниченные возможности как для наблюдений, так и для численного моделирования этих процессов требуют для решения этих задач разработки адекватных сложных теоретических моделей. Процесс реионизации оставил отпечаток в поляризации реликтового излучения. Кроме этого, должны быть и другие потенциально наблюдаемые проявления данного процесса, которые возможно будет обнаружить в ближайшем будущем с помощью телескопов нового поколения [5].
-
Образование крупномасштабной структуры Вселенной
Хотя Вселенная в целом является изотропной и однородной, на масштабах менее сотен мегапарсек наблюдаются значительные отклонения от однородности - крупномасштабная структура. Эта структура - результат эволюции малых возмущений, поэтому ее изучение позволяет заглянуть в самые ранние моменты жизни Вселенной, когда происходила квантовогрвитационная генерация возмущений. Современные представления о теории образования структуры, результаты интерпретации наблюдений и численного моделирования изложены в работе [6]. Детальный анализ численных моделей структуры и сравнение с результатами наблюдений проявлений структуры по спектрам поглощения далеких квазаров представлены в работе [7].
-
Внутреннее строение гало темной материи
Одной из острейших проблем космологии остается вопрос о внутреннем строении гало темной материи. До недавнего времени численные модели, построенные в рамках космологической стандартной модели, демонстрировали лишь гало с одинаковыми профилями плотности, расходящимися как 1/r в центральной области. В то же время в наблюдениях гало галактик и скоплений имеется более широкий спектр профилей - как правило, они более пологие. Нашей группой предложено возможное решение этой проблемы в работе [8] и ведется дальнейшая проверка этого решения численными методами [9].
-
Формирование экзопланет и аккреционные диски
В настоящее время происходит революция в нашем понимании общей теории формирования планет вокруг звезд, связанная с открытием систем планет около других звезд и постоянно увеличивающемся наборе наблюдательных данных по этим системам. Оказывается, планетные системы вокруг других звезд весьма отличаются от Солнечной системы, в частности, во многих из них наблюдаются планеты-гиганты с очень маленькими орбитальными периодами, около нескольких дней. Более того, в настоящее время появились наблюдательные факты, свидетельствующие о том, что направление орбитального движения может не совпадать или даже быть противоположным направлению вращения центральной звезды. Эти факты весьма сложно объяснить в рамках стандартной теории формирования и последующей миграции экзопланет в протопланетном диске. Мы развиваем альтернативные теории, основанные на динамическом гравитационном взаимодействии планет друг с другом и приливном взаимодействии с центральной вращающейся звездой. В частности, оказывается, что приливное взаимодействие усиливается, когда планета двигается по сильно вытянутой орбите в сторону, противоположную направлению вращения звезды. Это может объяснить некоторые наблюдательные факты, см., например, [10].
Газовые диски вокруг вращающихся черных дыр являются одними из наиболее интересных астрофизических объектов, их присутствие может объяснить существование самых мощных источников излучения во Вселенной. Во многих ситуациях эти диски могут быть нестационарными и неплоскими, что приводит ко многим наблюдательным проявлениям. Например, такие диски могут образовываться после разрушения черной дырой пролетающей мимо звезды. В последнее время появились убедительные свидетельства того, что такие процессы действительно происходят в космосе. Мы изучаем структуру и динамику таких объектов, используя методы гидродинамики и Общей Теории Относительности и предсказываем различные эффекты, по которым можно судить не только о свойствах этих дисков, но и о свойствах самих сверхмассивных (с массами в диапазоне от миллиона до миллиарда масс Солнца) вращающихся черных дыр, см., например, [11,12].
-
Модели активных галактических ядер, квазаров и их хозяйских галактик
Ведется работа по анализу свойств Сейфертовских галактик первого типа с узкими спектральными линиями (NLSyI), некоторые из которых являются заметными источниками в радио, рентгеновском и гамма диапазонах. Результаты представлены в работе [13].
Выделен новый класс галактик с активными ядрами - AGN III. К ним относятся спиральные галактики с псевдобалджами и массой черной дыры менее 10^7 масс Солнца. Предполагается, что их центральные черные дыры имеют большие моменты вращения. Результаты работы представлены в статье [14].
-
Астрофизика черных дыр и кротовых нор
Кротовые норы являются пока что лишь гипотетическими объектами, однако они представляют большой интерес, так как могут нести важнейшую информацию о свойствах пространства-времени, материи и других вселенных. Однако до сих пор вопрос об устойчивости кротовой норы изучен не полностью. Нашим коллективом исследована на устойчивость модель сферической кротовой норы типа Мориса-Торна-Бронникова-Эллиса. Впервые получен пример устойчивой к радиальным возмущениям кротовой норы [15].
-
Звездная динамика, гравитационное линзирование
Эффект гравитационного линзирования, заключающийся в искривлении лучей, проходящих вблизи массивных астрофизических объектов, является одним из наиболее наглядных доказательств общей теории относительности Эйнштейна. В случае, когда непосредственно наблюдаются множественные изображения источника, эффект называют сильным гравитационным линзированием, в отличие от слабого гравитационного линзирования, вызывающего только видимые деформации изображения источника. Нашей группой исследован вопрос об искажении протяженных релятивистских струй в случае их сильного гравитационного линзирования галактиками как ранних, так и поздних типов [16], а также предложен независимый метод ограничения значения постоянной Хаббла из наблюдений гравитационно-линзированнной системы с крупномасштабной струей В0218+357 [17].
-
|
| |
|
|
|
