Формирование и особенности структуры крупномасштабных подсистем в галактиках : моделирование и наблюдательные данные

• Автор: Сотникова, Наталья Яковлевна
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 398 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Численные методы моделирования крупномасштабных

подсистем галактик

1.1. Описание газодинамических процессов в дисках спиральных галактик

1.2. Методы построения равновесных моделей многокомпонентных галактик

1.3. Выводы к первой главе

Глава 2. Фазовые модели галактик

2.1. Восстановление эллипсоида скоростей по los-кинематике для галактики NGC 7

2.2. Анизотропные модели темных гало

2.3. Выводы ко второй главе

Глава 3. Взаимодействующие галактики и темные гало
3.1. Полярные кольца и звездные петли
3.2. Приливные хвосты
3.3. Слияния галактик
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Вертикальная структура звездных дисков
4.1. Механизмы разогрева звездных дисков в вертикальном направлении
4.2. Толщина звездных дисков галактик разных типов и масштабные соотношения
4.3. Выводы к четвертой главе
Заключение Список литературы
Введение
Актуальность темы исследования. Проблема формирования и эволюции крупномасштабных структур у галактик является одной из фундаментальных в астрономии. Наблюдения, проведенные на спутниках СОВЕ и ШМАР, показали, что на ранних стадиях эволюции Вселенной возникли неоднородности, которые создали условия для образования галактик. Однако то, каким образом исходные неоднородности дали начало многообразным формам окружающих нас галактик, до сих пор остается предметом дискуссии.
Из спектра идей, предложенных для решения этих вопросов, в последние годы наибольшее внимание привлекают модели “иерархического скучивания”, согласно которым усложнение структуры галактик и появление в них различных подсистем связаны с аккрецией вещества извне, слияниями галактик и их взаимодействием. Более того, данные современных наблюдений говорят нам о том, что в галактиках до сих пор происходит процесс формирования отдельных структур. Так, например, происхождение многочисленных пространственных и кинематических подсистем в периферийных частях Млечного Пути (так называемом звездном гало), по-видимому, обусловлено продолжающимся взаимодействием нашей Галактики с близкими маломассивными спутниками (ссылки).
Взаимодействовать могут не только внешние объекты, но и отдельные компоненты галактик, например, звездный и газовый диски, звездный диск и темное гало. В этом случае процесс взаимодействия служит механизмом возникновения различных внутренних неустойчивостей, определяющих наблюдаемые особенности строения галактик (вертикальную структуру дисков, наличие спиральных рукавов, баров, изгибов и т.д.).
То, что взаимодействие — это один из основных механизмов формирования и преобразования структуры галактик, стало общепринятой точкой зрения. Однако для выяснения деталей действия этого механизма необходимы подробные исследования. Этим и определяется основное направление настоящей работы:

парных сближениях (схема будет расходиться). Чтобы корректно моделировать подобные системы, необходимо использовать либо алгоритмы с переменным шагом интегрирования, либо изощренные регуляризованные методы, что требует неоправданно больших затрат машинного времени. В случае сглаженного потенциала таких проблем не возникает.
Во-вторых — и это более важно — процедура сглаживания уменьшает “зернистость” распределения частиц и тем самым приближает потенциал модельной системы к потенциалу системы с более гладким распределением плотности, т.е. системы, описываемой бесстолкновительным уравнением Больцмана.
Очевидно, что величина е не может быть слишком большой, поскольку, с одной стороны, это приводит к значительному искажению потенциала, а с другой — ставит сильные ограничения на пространственное разрешение тех или иных структурных особенностей системы. При этом важно иметь объективный критерий выбора параметра сглаживания в JV-body экспериментах. В данном разделе такой критерий обосновывается, исходя из анализа временных изменений функций распределения для сферически-симметричных моделей при различных е.
Критерий выбора е по Мериту
Мерит [56] предложил критерий выбора параметра сглаживания, основанный на минимизации средней иррегулярной силы, действующей на частицу. Он ввел величину MISE (mean integrated square error), которая характеризует отличие силы, создаваемой дискретным набором ./V-тел, от силы, действующей в системе с непрерывным распределением плотности
где Е — усреднение по многим реализациям системы, Г (г, е) сила, действующая на частицу единичной массы, находящуюся в точке г, со стороны N частиц со сглаженным потенциалом, ЕЬгие(г) — сила, действующая на эту же частицу в
(1.25)