Дипломные работы выпускников-специалистов, защищенные 25 мая 2018 года
Выпускник
Эл. адрес
Тема диплома
Аннотация работы
Авдеев Никита Алексеевич
Проявления теории Хорндески в двойных системах с пульсарами
На сегодняшний день существует множество теорий гравитации, при помощи которых ученые пытаются создать квантовую теорию гравитации, а также объяснить эффекты темной энергии и темной материи. Поэтому особенно остро стоит проблема тестирование теорий на "жизнеспособность" на различных масштабах гравитации. Одной из таких проверок является проверка теории в режиме гравитационного поля двойных систем с пульсаром. Такая система теряет часть своей энергии на гравитационное излучение, что приводит к уменьшению орбитального периода. Теория Хорндески является наиболее общим случаем скалярно-тензорных теорий гравитации с уравнениями поля до второго порядка. В работе получено выражение для производной орбитального периода системы и ограничения из двойных систем с пульсарами на подкласс теории Хорндески без вайнштейновского механизма экранирования. Также рассмотрены два важных частных случая: массивная теория Бранса-Дикке и гибридная f(R)-гравитация.
Бецис Иван Станиславович
Об отклонении центра масс Луны к востоку от направления на Землю
Рассматривается одна из особенностей внутренней структуры Луны, а именно, небольшое смещение её центра масс относительно центра фигуры к востоку. Задачей работы является разработка физического механизма, объясняющего данное смещение центра масс Луны. Для его реализации рассматривается свойство оптической либрации, синхронно обращающегося вокруг планеты спутника, когда наблюдатель находится в точке второго фокуса орбиты. Исходя из связи эффекта ориентации главной оси инерции Луны на второй фокус орбиты с наблюдаемым отклонением центра масс к востоку от направления на Землю, мы рассматриваем процесс эволюции орбиты спутника. Рассмотрены два возможных варианта эволюции орбиты Луны. Из геометрии процесса эволюции орбиты получается, что вариант с увеличением эксцентриситета орбиты как раз и приводит к смещению центра масс Луны на восток. Расчеты показали, что данный метод может покрыть примерно двадцать процентов от наблюдаемого современного смещения центра масс. Однако главный результат работы в том, что найден достоверный физический метод, объясняющий смещение центра масс Луны к востоку.
Аккреция барионного вещества галактиками – «горячая» тема внегалактической астрономии. С одной стороны, рассчитан ряд теоретических сценариев, с другой — имеющиеся наблюдательные данные скудны и противоречивы. В работе исследована выборка из 15 галактик раннего типа, в которых обнаружены протяженные газовые подсистемы с вращательным моментом, направление которого отличается от направления вращения звездного диска, т. е. велика вероятность, что этот газ захвачен извне. Выборка составлена из объектов, вошедших в первый релиз обзора SDSS-MaNGA. По спектральным наблюдениям, полученным на БТА, изучена кинематика, протяженность и состояние ионизации кинематически выделенных структур ионизованного газа с большим угловым разрешением и на большем удалении от ядра галактики, чем в обзоре MaNGA. Несмотря на весьма слабые потоки от изучаемых объектов, для большинства удалось изучить изменение условий ионизации газа с радиусом. Показано, что существует популяция галактик, в которых имеются протяженные (радиальная шкала сравнима со шкалой звездного диска) структуры ионизованного газа, никак себя не проявляющие в оптической морфологии, в отличие от классических галактик с полярными кольцами. Это важный вывод, указывающий на то, что такие «внешнеприобретенные» газовые диски встречаются в разы чаще, чем считалось ранее.
Гравитационные модели можно проверять соответствием посткеплеровских параметров, получаемых из исследования пульсаров, входящих в двойные системы, их вычисленным значениям по выражениям для данной модели. В связи со сложностью этих выражений необходимо применять математические методы анализа данных. В данной работе была рассмотрена возможность исследования моделей с помощью математического инструмента программы TEMPO2 напрямую из данных наблюдений пульсаров. При этом опускается вычисление посткеплеровских параметров, и программа напрямую определяет параметры модели.
Бхаскер Артур Дивийаншуевич
Исследование внутренней структуры аккреционного диска в системе V455 And методами спектроскопии и допплеровской томографии
Исследуется прецессия волны плотности аккреционного диска в катаклизмических переменных системах. Прецессионная волна плотности в них движется медленно в системе отсчета наблюдателя. Из-за вращения переменной системы волна плотности может провзаимодействовать с ударными волнами, что неизбежно влияет на кривую блеска звезды. В катаклизмической переменной V455 And волна плотности рапространяется практически до края аккреционного диска, что делает её привлекательной для изучения. В работе построены допплеровские томограммы системы V455 And на интервале 3 суток. На томограммах видно взаимодействие ударных волн и волны плотности, а также смещение волны плотности от ночи к ночи.
Грудская Александра Викторовна
Поиск квазимонохроматических гравитационных сигналов методом пульсарного тайминга
Метод пульсарного тайминга (ПТ) для обнаружения низкочастотных гравитационных волн (ГВ) был предложен в конце 1970 гг М.В. Сажиным и S.Detweiler, и в настоящее время является основным инструментом для поиска ГВ в наногерцовой области частот, где метод обладает максимальной чувствительностью. В этой области частот метод пока что дал только верхние пределы на возможный ГВ-сигнал, которые, тем не менее, уже имеют астрофизический смысл. Другим источником появления остаточных уклонений моментов прихода импульсов в методе ПТ могут быть периодические колебания гравитационного потенциала Галактики, которые, в частности, предсказываются в некоторых моделях «теплой» темной материи, образованной сверхлегкими скалярными частицами 10Е-22—10Е-23 эВ. В отличие от ГВ, этот монохроматический сигнал будет квази-изотропным и с большой точностью не будет зависеть от направления на пульсар. Первые оценки и результаты обработки реальных данных ПТ (NANOGRav, PPTA) дали верхние пределы на такой сигнал, и возникла задача исследования перспектив метода для будущих наблюдений методом ПТ на новых радиотелескопах FAST и SKA. В работе было проведено моделирование известных миллисекундных пульсаров с наименьшей ошибкой моментов прихода импульсов для 5- и 10-летних наблюдений на телескопах FAST и SKA, что важно для планирования проведений будущих наблюдений. Был проведен байесовский анализ смоделированных данных. Результаты показали, какие ограничения на параметры скалярной темной материи могут быть получены этим методом в ближайшем будущем на новых телескопах SKA и FAST.
Емцова Елена Дмитриевна
Скорости удаления в космологических и сферически-симметричных метриках
В космологии используются разные определения скоростей удаленных объектов. Были рассмотрены два определения скоростей удаления в сферически-симметричных метриках: метрика Фридмана (общий случай стационарных сферически-симметричных метрик черной дыры) и обобщенная метрика Леметра, полученная из общей стационарной метрики чёрной дыры путем преобразования стационарных координат к свободно падающим. Первое определение - это скорость, как производная собственного расстояния по собственному времени, второе - скорость, определенная через параллельный относительно различных кривых перенос 4-мерной скорости источника к наблюдателю с использованием связностей Леви-Чивиты и Вайтценбока. Доказано, что результат, полученный Ходоровским в метрике Фридмана (скорость, определенная через перенос по связности Леви-Чивиты параллельно кривой постоянного времени, есть гиперболический тангенс от скорости, определенной через производную) справедлив в общем случае сферичеики-симметричных синхронных метрик. Описаны многие другие свойства и особенности этих определений и условно выделены их преимущества и недостатки.
Зобнина Дарья Игоревна
Модели галактик со спадающими кривыми вращения: сравнение ньютоновской и модифицированной ньютоновской динамики
В работе рассматривались две основные научные задачи: 1) поиск особенностей галактик со спадающими кривыми вращения в сравнении с галактиками с плоскими кривыми вращения, 2) проверка того, насколько хорошо описываются спадающие кривые вращения галактик в теории модифицированной гравитации MOND и теории Ньютона, и как результирующие оценки масс дисков согласуются с оценками их светимости и цвета. Показано, что спадание кривых вращения обусловлено не более концентрированным к центру диском, а менее концентрированным или менее массивным гало. Сравнение ньютоновской модели галактик с моделью модифицированной ньютоновской динамики MOND для шести галактик с наиболее длинными кривыми вращения приводит к выводу, что в обоих моделях можно удовлетворительно объяснить спадающую форму кривой вращения, однако в трех случаях из шести требуемое значение параметра а0 в MOND существенно отличается от обычно принимаемого, и в пяти случаях из шести MOND требует более высокую массу звёздного диска, чем это следует из модели звёздного населения.
Выполнены оценки параметра запятненности S (доли видимой поверхности звезды, занимаемой пятнами), характеризующего активность 674 звезд скопления Ясли (возраст 650 млн. лет). Установлено, что активность звезд скопления Ясли более низкая по сравнению со звездами из молодого скопления Плеяды с возрастом 125 млн. лет. Проведено сопоставление величин параметра активности 45 звезд солнечного типа скопления Ясли и 30 звезд более молодого скопления Плеяды. Подтверждено замедление вращения и уменьшение активности с возрастом для звезд солнечных масс. По данным для двух скоплений (Ясли и Плеяды) проанализированы изменения пятнообразовательной активности большого числа звезд одинакового возраста — членов одного и того же скопления. Общее рассмотрение данных для двух скоплений дает возможность сделать заключение об эволюции активности звезд различных масс со временем (на интервале порядка 500 млн. лет). Также выполнена классификация по периодограммам 351 полностью конвективного карлика из скопления Ясли. Среди выбранных объектов обнаружено 120 звезд с симметричными активными долготами и несколько десятков звезд с предположительно детектированным дифференциальным вращением.
Создана программа расчета миграции молекул таких соединений как H20, C02, NH3 в экзосферах Луны и Меркурия. В работе учтено влияние на миграцию частиц таких факторов как сила тяжести, температура поверхности небесного тела, фотодиссоциация, изменение кинетической энергии частиц при столкновении с поверхностью. Оценена доля вещества, накапливающегося в полярных районах Луны и Меркурия.
Прокопов Вячеслав Алексеевич
Приливной заряд и поправки к нему в астрофизике чёрных дыр
Изучены тень чёрной дыры, радиус последней устойчивой орбиты, сильное гравитационное линзирование для метрики Рейснера-Норстрома с расширенной поправкой третьей степени по 1/r. Рассмотренная метрика увеличивает диапазон возможных значений рассматриваемых параметров чёрных дыр. Она также допускает несколько новых типов решений, невозможных в более простых метриках. Полученный набор конфигураций даёт больше возможностей для описания наблюдений чёрных дыр.
Путинцев Антон Дмитриевич
Астрофизические источники гравитационных волн в децигерцовом диапазоне частот
Работа посвящена анализу возможных источников гравитационных волн в диапазоне частот ниже 1 Гц, которые невозможно изучать с помощью действующих гравитационно-волновых лазерных интерферометров типа LIGO/Virgo, но планируется исследовать в космических экспериментах. Рассматривается популяция двойных черных дыр с различным распределением по массам, образующихся на более низких частотах и в процессе эволюции проходящих через полосу детектора. С этой целью решается уравнение неразрывности для функции распределения источников по полуосям, эволюционирующим только за счет гравитационного излучения на круговых орбитах. Анализируется, как может повлиять на результат распределение источников по эксцентриситетам. Сделана также попытка оценить возможное влияние эффекта гравитационного линзирования на наблюдаемые характеристики сливающихся двойных черных дыр.
Уткин Никита Денисович
Кинематика и динамика гало Галактики на основе данных о переменных звёздах типа RR Лиры
Проведено исследование кинематики гало Галактики с использованием данных для более чем 10000 переменных звезд типа RR Лиры из работ разных авторов. Определены параметры поля скоростей методом максимального правдоподобия, а также их изменение с расстоянием до центра Галактики. Для этого существенно уточнены собственные движения с использованием позиционных данных большого количества каталогов. Найдено, что радиальная дисперсия скоростей в сферической системе координат sigma_r составляет 161--163 км/с, что превышает на 20 км/с результаты из предыдущих работ, тогда как параметр анизотропии beta равен 0.63-0.68, что согласуется с предыдущими исследованиями. При оценке скорости вращения выделены внутреннее и внешнее гало со слабым прямым и обратным вращением соответственно.
На основе кросс-идентификации объектов каталогов USNO-B1, 2MASS, URAT1, ALLWISE, UCAC5 и Gaia DR1 с последующей редукцией в систему Gaia DR1 TGAS с помощью промежуточного опорного каталога UCAC5 - всего до 10 положений на звезду с разностью эпох до 65 лет - определены абсолютные собственные движения с характерной точностью 1-2 миллисекунд дуги в год для звезд в окрестности 30 угловых минут от центров 115 шаровых скоплений нашей Галактики. По собственным движениям для фотометрически выделенных членов скоплений из числа звезд горизонтальной ветви и ветви красных гигантов определены абсолютные собственные движения скоплений с характерной точностью около 0.4 миллисекунд дуги в год. На основании этих собственных движений и опубликованных значений лучевых скоростей и гелиоцентрических расстояний скоплений вычислены орбиты скоплений для модели Галактики, состоящей из диска Миямото-Нагаи, сфероида Хернквиста и модифицированного гало темного вещества (осесимметричная модель без бара) и для такой же модели с добавлением вращающегося бара Ферре (неосесимметричная модель). Вычисленные пространственные скорости пяти скоплений оказались больше скорости убегания - по-видимому, из-за больших ошибок собственных движений), а вычисленные орбиты остальных скоплений остаются в пределах Галактики. В отличие от результатов, опубликованных ранее другими авторами, согласно нашим расчетам, бар оказывает заметное влияние на орбиты большинства скоплений, включая расположенные на больших расстояниях от Галактического центра. Влияние бара проявляется в существенной хаотизации частей орбит, расположенных ближе к Галактическому центру, и в вытягивании орбит некоторых скоплений толстого диска.
СФЕРА-А — планируемый антарктический баллонный эксперимент по измерению энергетического спектра и элементного состава космических лучей (КЛ) сверхвысоких энергий. В работе оценены потоки и расчитаны спектры оптических излучений широких атмосферных ливней (ШАЛ), рождаемых частицами КЛ, и некоторых оптических фонов, затрудняющих регистрацию ШАЛ. Поток и спектр фотонов черенковского излучения ШАЛ расчитаны в программе CORSIKA, фотонов флюоресцентного света получены из смоделированной там же каскадной кривой. Спектр и поток звёздного фона найдены путём сложения потоков отдельных объектов по данным каталогов Yale Bright Star Catalog и Tycho-2 Catalogue, спектр и поток зодиакального света из модели Kwon, Hong. По результатам расчетов нижним порогом чувствительности эксперимента можно считать энергию первичной частицы 10^19 эВ.
Ялялиева Лидия Наилевна
Исследование системы рассеянных скоплений в эпоху космического проекта GAIA
Исследованы 94 молодых рассеянных звездных скоплений северного неба. По позиционным данным целого ряда каталогов (GAIA DR1, IPHAS, 2MASS, UCAC5, URAT1, WISE, USNO-B1) выведены собственные движения звезд в полях скоплений и найдены вероятные члены РЗС методом Сандерса. Затем по фотометрическим данным обзора IPHAS методом совмещения теоретических изохрон с главной последовательностью скопления на диаграммах (H_index, r-i), (r, r-i) и других определены физические параметры скоплений: избыток цвета, возраст и расстояние. Для нахождения расстояния предварительно были получены данные о законе поглощения в направлении каждого скопления по фотометрическим данным обзоров 2MASS, WISE, Pan-STARSS. Среднее значение величины Rr, характеризующее поглощение в полосе r, оказалось равным 3.99 с дисперсией sigma_Rr = 0.35. Среднее собственное движение каждого скопления было найдено по данным GAIA DR2. Сравнение параллаксов, вычисленных из полученных фотометрических расстояний, и средних параллаксов звезд скоплений по данным GAIA DR2 позволило сделать вывод о существенном сдвиге нуль-пункта шкалы параллаксов GAIA DR2 равным 44.6 +- 8.9 микросекунд дуги.
English