Эволюция галактик в локальной Вселенной и на средних красных смещенияхНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Эволюция галактик в локальной Вселенной и на средних красных смещениях - 1 этап
Результаты этапа: Основной задачей 1-го года активности по данному проекту стало завершение работы над каталогом распределения энергии в спектрах 800000 галактик в ультрафиолетовом, оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. Статья, описывающая каталог, находится в финальной стадии подготовки и будет отправлена в Astrophysical Journal Supplement в январе 2016 года. Также в финальной стадии разработки находится веб-сайт проекта. За первый год также проводились работы по другим направлениям нашего проекта. Участницей проекта А.Сабуровой была опубликована статья в высокорейтинговом журнале Astronomical Journal "On the Effective Oxygen Yield in the Disks of Spiral Galaxies" (Zasov, A.; Saburova, A.; Abramova, O. AJ 2015 v.150 p.192), представляющая собой наблюдательное исследование эффективного выхода кислорода в спиральных галактиках. По тематике исследования начальной функции масс звезд в галактиках и звездных скоплениях была опубликована работа в трудах международной конференции Astronomical Data Analysis Software and Systems "Stellar atmosphere interpolator for empirical and synthetic spectra" (Podorvanyuk N., Chilingarian I., Katkov I., 2016 ASP Conference series accepted, arXiv:1511.07190) и сдана в печать в Astrophysical Journal теоретическая работа "Explaining the stellar initial mass function with the theory of spatial networks" (Klishin A. and Chilingarian I., ApJ submitted, arXiv:1511.05200). В рамках коллаборации, нами были организованы визит французских коллег в МГУ в июне 2016 года, совместные рабочие совещания в Шамони (Франция) в сентябре 2016 года и в Тулузе (Франция) в декабре 2016 года. Также, мы использовали средства гранта с целью оплаты поездки одного из студентов, участвующих в проекте (Е. Рубцов), на наблюдения по нашей научной программе на 6.5-метровый телескоп MMT (Аризона, США) в декабре 2016 года.
2 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Эволюция галактик в локальной Вселенной и на средних красных смещениях - 2 этап
Результаты этапа: В 2016 году участниками проекта были проведены исследования в нескольких направлениях наблюдательной внегалактической астрономии. Были проведены наблюдения на 6.5-м телескопе Магеллан (Лас Кампанас, Чили) по программе библиотеки инфракрасных звездных спектров (около 350 звезд), разработана система обработки ИК данных FIRE data reduction pipeline. Были проведены наблюдения на 6.5-м телескопе ММТ (Маунт Хопкинс, США) по программе поиска и исследования далеких галактик, обнаружен кандидат на красном смещении z=7.9. Все студенты, работающие в проекте, получили личный опыт проведения наблюдений на крупнейших телескопах мира (Магеллан и ММТ) и современном инфракрасном оборудовании, не имеющем аналогов в России. Двое студентов (А.Афанасьев и С.Борисов) начали активно работать по проектам, в которых заняты французские со-исполнители и ученые из Европейской Южной Обсерватории (Чили): перекалибровка спектральной библитеки UVES-POP и анализ данных панорамной спектроскопии SINFONI для ультракомпактных карликовых галактик. Параллельно, участниками коллектива ведутся две программы по исследованию вертикальной структуры галактик (на БТА и SALT), получены уникальные данные по звездным населениям толстых дисков. По результатам нашей деятельности при поддержке гранта РФФИ-НЦНИ в 2016 году были опубликованы 8 статей в высокорейтинговых рецензируемых журналах (Astrophysical Journal, MNRAS, Astronomy and Astrophysics, IF>5), еще 2 статьи были приняты к печати в ApJ и ApJS, еще 2 статьи были сданы в печать получили положительные отзывы рецензентов и находятся в процессе доработки. За год участники коллектива представили на российских и международных конференциях 9 докладов, в том числе 6 устных. В сентябре 2016 года был проведен ставший уже ежегодным 10-дневный воркшоп в Шамони-Мон-Блан (Франция), где российские и французские участники нашей коллаборации работали над совместными проектами и публикациями, представляющими их результаты. В этом году нашим приглашенным участником стал профессор Ф.Бауэр (Папский Католический Университет, Чили), один из научных редакторов журнала Science, с которым мы сотрудничаем по нескольким совместным проектам уже на протяжении нескольких лет. Также, французский со-руководитель проекта A.-L.Melchior посетила МГУ и конференцию в САО РАН, по результатам ее визита мы начали работу над интерпретацией многоволнового массива данных для центральной части галактики М31 (туманность Андромеды). Важнейшим результатом за 2015-2016 стало завершение работы над каталогом распределений энергии в спектрах 800000 галактик в ультрафиолетовом, оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра на красных смещениях от 0 до 0.6. В работе приняли участие как российские, так и французские исполнители проекта, включая обоих руководителей (И.Чилингарян и A.-L.Melchior) и двух студентов (один из них, Е.Рубцов, – участник данного проекта в 2016 году, второй, К.Гришин будет участвовать в финальной стадии проекта в 2017 году). В течение 2016 года проводилась доработка веб-сайта и “чистка” данных, а также проводилась доработка статьи согласно замечаниям рецензента. Статья, описывающая каталог, принята к печати в Astrophysical Journal Supplement (Chilingarian, Zolotukhin, Katkov, Melchior, Rubtsov, Grishin, ApJL, 2017: "RCSED -- A Value-Added Reference Catalog of Spectral Energy Distributions of 800,299 Galaxies in 11 Ultraviolet, Optical, and Near-Infrared Bands: Morphologies, Colors, Ionized Gas and Stellar Populations Properties"). Еще до публикации статьи, наш каталог стал основой для нескольких научных исследований с участием грантозаявителя, опубликованных в 2016 году. В работе Saulder, van Kampen, Chilingarian et al.; Astronomy and Astrophysics, 596, A14, 2016: "The matter distribution in the local Universe as derived from galaxy groups in SDSS DR12 and 2MRS" была проведена кропотливая работа по учету систематических эффектов, связанных с неполнотой каталогов галактик (RCSED и 2MRS) и составлена карта распределения массы в локальной Вселенной (до расстояния, соответствующего красному смещению z=0.1). Также каталог RCSED позволил открыть выборку компактных массивных галактик с недавно прекратившимся звездообразованием (E+A галактики) на средних красных смещениях и показать, что они являются прекурсорами по крайней мере части массивных компактных галактик. Результаты были опубликованы в статье Zahid, ... Chilingarian, et al. ApJ, 831, 146: "Compact E+A Galaxies as a Progenitor of Massive Compact Quiescent Galaxies at 0.2<z<0.8” Используя архивные данные рентгеновского спутника XMM-Newton, был открыт самый медленно вращающийся рентгеновкий пульсар в шаровом скоплении B091D в галактике М31 (Туманность Андромеды). Работа, выполненная участниками как с французкой, так и с российской сторон, принята к печати (I.Zolotukhin, M.Bachetti, N.Sartore, I.Chilingarian, N.Webb; Astrophysical Journal: "The slowest spinning X-ray pulsar in an extragalactic globular cluster", препринт: arXiv:1602.05191). В данной работе использованы последние достижения из эволюции тесных двойных систем, моделирования звездных населений и динамики шаровых скоплений, что позволило сделать детальную интерпретацию свойств этого уникального объекта, находящегося в другой галактике, и предложить сценарий его формирования. Также для этой работы была разработана аналитическая методика, позволяющая искать пульсирующий сигнал в данных с очень низкой скважностью, что является высоко востребованным подходом для поиска внегалактических рентгеновских пульсаров. Были сформулированы критерии поиска черных дыр средних масс с использованием каталога рентгеновских источников космического телескопа XMM-Newton. Участник проекта И.Золотухин опубликовал работу с первыми результатами (Zolotukhin et al., Astrophysical Journal, 2016, 817, 88: "A Search for Hyperluminous X-Ray Sources in the XMM-Newton Source Catalog"). Эта работа вошла в его докторскую диссертацию, подготовленную под руководством грантозаявителя российской части проекта И.Чилингаряна. Начата наблюдательная программа по получению оптических спектров отобранных кандидатов на крупных телескопах (5-м Паломар, 6-м БТА, 6.5-м Магеллан, 10-м Кек). Подтверждение хотя бы одного из кандидатов станет первым случаем, когда среднемассивная черная дыра найдена с использованием статистических методов поиска, а не случайно. Подтверждение нескольких кандидатов позволит пересмотреть текущие сценарии формирования сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Был проведен анализ карт квадратичной невязки для параметров темного гало в 14 дисковых галактиках с кривыми вращения высокого разрешения. На основе этого анализа был сделан вывод о высокой степени неопределенности центральной плотности и радиальной шкалы гало, а также о зависимости этих параметров от разрешения и протяженности входных данных. Масса темного гало в пределах оптического радиуса определяется значительно точнее и мало зависит от качества входных данных, это связано с вырождением плотности и шкалы гало вдоль линии равной массы гало. Результаты этой работы опубликованы в реферируемом журнале Saburova et al. MNRAS, 2016, 463, 2523: "The insight into the dark side - I. The pitfalls of the dark halo parameters estimation", а также доложены на двух международных (“Discs in Galaxies”; «the 11th Great Lakes Cosmology Workshop») и одной российской (Актуальные проблемы внегалактической астрономии XXXIII) конференциях. Были получены радиальные профили скорости и дисперсии скоростей ионизованного газа и звезд во взаимодействующей системе галактик Arp194, исходя из данных спектральных длиннощелевых наблюдений на БТА САО РАН (руководитель наблюдательной заявки - А.В. Засов). Эти данные совместно с многоцветной фотометрией позволили оценить полную массу и массу звезд в отдельных островках звездообразования, пересекаемых щелью. Исходя из этих оценок был сделан вывод о наличии в системе приливного карлика с малой долей темной материи. Результаты этой работы были опубликованы в MNRAS: Zasov, Saburova, Egorov, Afnasiev; MNRAS, 2016, 462, p.3419: "Tidal bridge and tidal dwarf candidates in the interacting system Arp194", а также доложены на международной конференции Multi-spin Galaxies 2016. Была доработана, принята к печати и опубликована законченная в 2015-м году теоретическая работа, объясняющая форму начальной функции масс звезд из соображений теории случайных сетей (A.Klishin & I.Chilingarian, Astrophysical Journal, 2016, 824, 17: "Explaining the Stellar Initial Mass Function with the Theory of Spatial Networks"). По результатам глубоких спектральных наблюдений на 6-м телескопе и фотометрической декомпозиции публично доступных данных для галактики NGC 448, обладающей противовращающимся звездным диском, мы показали, что: (а) противовращающийся звездный компонент дает 30% вклад в светимость галактики и обладает массой 9 миллиардов масс Солнца; (б) оба диска обладают старым звездным населением, при этому вторичный проявляет небольшой отрицательный градиент возраста, что свидетельствует об «inside-out» сценарии формирования диска на протяжении 3-4 млрд.лет; (в) наиболее вероятным сценарием формирования противовращающегося компонента является событие слияние со спутником с последующей аккрецией вещества на галактику. По результатам была опубликована статья: Katkov, Silchenko, Chilingarian et al., MNRAS, 461, 2068: "Stellar counter-rotation in lenticular galaxy NGC 448". Мы впервые показали состоятельность разработанной нами методики путем сравнения с результатами фотометрической декомпозиции, которое показало впечатляющее согласие двух абсолютно независимых подходов. В конце апреля 2015 г. на 6-м телескопе БТА САО РАН получены спектры толстых дисков для трех галактик, видимых с ребра (NGC4710, NGC4111 и NGC5422) и для NGC4710 дополнительно - спектр тонкого диска. В совокупности со спектрами тонких дисков NGC4111 и NGC5422, полученными ранее на БТА по другим программам, у нас появилась возможность сравнивать свойства звездных населений толстой и тонкой дисковых компонент исследуемых галактик. Результаты дают возможность дискутировать на очень актуальную сейчас тему образования толстых дисков в галактиках. В 2016 году была опубликована первая статья по этой теме (Kasparova, Katkov, Chilingarian et al., MNRAS Letters, 460, L89, 2016: "The diversity of thick galactic discs").
3 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Эволюция галактик в локальной Вселенной и на средних красных смещениях - 3 этап
Результаты этапа: В процессе выполнения проекта его российскими и французскими участниками был проведен ряд исследований в области внегалактической астрономии и астрофизики высоких энергий. Наши основные результаты были получены по теме исследования внутренней структуры, звездного состава и эволюции галактик. Было закончено создание каталога распределений энергии в спектрах 800 тысяч галактик RCSED (Reference Catalog of Spectral Energy Distributions), над которым наша международная группа работала в течение 8 лет, и опубликована работа в журнале Astrophysical Journal Supplement (IF=8.955). С помощью каталога RCSED нами были открыты черные дыры средних масс, существование которых позволяет определиться с процессом формирования и эволюции сверхмассивных черных дыр в центрах галактик (статья отправлена в журнал Nature Astronomy). Всего за время выполнения проекта при поддержке РФФИ и НЦНИ нами было опубликовано 13 статей в реферируемых изданиях, индексируемых в WoS, 12 из них в журналах TOP-25%. Еще две статьи сданы в печать и еще над тремя работа находится в завершающей стадии. Участниками международной лаборатории сделано 20 докладов на российских и международных конференциях. Ежегодно в сентябре мы проводили воркшоп в Шамони-Монблан (Франция) для участников нашего международного проекта с приглашением ведущих мировых ученых-астрофизиков.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".