Властивості просторового розподілу квазарів за даними Слоанівського цифрового огляду неба - Автореферат

Але великі огляди позагалактичних обєктів, що включають в себе дані не тільки фотометрії, а й спектроскопії, виконуються за допомогою наземних телескопів, для яких практично єдиними доступними на космологічних відстанях обєктами є квазари. Тому вивчення просторового розподілу квазарів за даними таких оглядів, як 2DFQSO Survey (Двоградусний огляд квазарів) [18] та SDSS (Слоанівський цифровий огляд неба) [19], має велике значення, оскільки дозволяє прослідкувати еволюцію розподілу матерії на достатньо великому проміжку часу. Вивчення таких особливостей дозволяє отримати додаткову інформацію про природу та еволюцію самих квазарів, а саме, обмеження на час життя квазарів, масу материнських гало та ін. Дослідження було проведене у відділі астрофізики Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках теми “Структура Всесвіту та теоретичні моделі релятивістських астрофізичних обєктів” (номер держреєстрації 0106U006362), а також програми НАН України “Дослідження структури і складу Всесвіту, прихованоі маси і темноі енергії” (шифр “Космомікрофізика”). Мета роботи полягає у дослідженні просторового розподілу квазарів з огляду SDSS, його залежності від фізичних особливостей квазарів, аналізі їх потенціальних та пекулярних рухів.У першому розділі подано огляд літератури, де висвітлено сучасні дані щодо вивчення розподілу матерії у Всесвіті та його еволюції за розподілом позагалактичних обєктів, наведено основні методи та результати цих досліджень за допомогою оглядів квазарів та галактик в різних діапазонах довжин хвиль. квазар пекулярний космологічний Основними даними для дослідження була вибрана Головна Вибірка Квазарів (надалі SDSS MQS) з пятого видання огляду SDSS [20] як найбільша на момент написання дисертації; з неї було створено підвибірку, яка містить обєкти з червоними зміщеннями в діапазоні 0.8-2.2, що знаходяться в двох найбільших частинах площі покриття оглядом SDSS небесної сфери. Так каталог 2QZ включає обєкти, що первинно були ототожнені як квазари лише за колор-діаграмами; до вибірки SDSS MQS входять також обєкти, що були ототожнені з каталогом радіоджерел FIRST [23]; а до каталогу SDSS QCIII, окрім всіх вище згаданих, увійшли деякі додаткові класи квазарів, за якими каталог не є повним. При створенні підвиборок з SDSS MQS було відкинуто обєкти з низькою достовірністю значення червоного зміщення та обєкти, для яких визначені двома методами значення червоного зміщення суттєво відрізняються; окрім того було відкинуто обєкти з неповними даними з фотометрії. При дослідженні декількох методів генерації випадкового каталогу без урахування маски каталогу було виявлено, що з точки зору врахування штучних неоднорідностей, викликаних особливостями створення вихідного каталогу, найкращим є пермутаційний метод, який полягає у переставленні червоних зміщень обєктів у вихідному каталозі у випадковому порядку.В дисертаційній роботі було досліджено просторовий розподіл квазарів за даними пятого видання огляду SDSS, розглянуто еволюцію цього розподілу та його залежність від світності квазарів, оцінено параметри великомасштабних та пекулярних рухів квазарів. Використання спроектованої ДКФ дозволяє уникнути небажаного впливу власних рухів квазарів при визначенні відстаней; використання пермутаційного каталогу дозволяє суттєво зменшити вплив ефектів селекції. Показано, що просторова двоточкова кореляційна функція квазарів на інтервалі 0.8 <z <2.2 задовільно апроксимується степеневим законом із параметрами ? = 1.75±0.29 та r0 = 5.76±0.94 h-1 Мпк, що узгоджується з результатами інших авторів, отриманими для інших виборок квазарів [26, 28]. Досліджено залежність кластеризації квазарів від фізичних властивостей, зокрема: - Розроблено нову методику оцінки залежності кластеризації квазарів від фізичних особливостей, що включає обчислення частини квазарів із різною світністю, які знаходяться в середовищі з більшою густиною обєктів. Це добре узгоджується з моделями формування квазарів, в яких всі квазари вважаються обєктами, що утворились в гало приблизно однакових мас, але спостерігаються на різних стадіях еволюції [30].

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі було досліджено просторовий розподіл квазарів за даними пятого видання огляду SDSS, розглянуто еволюцію цього розподілу та його залежність від світності квазарів, оцінено параметри великомасштабних та пекулярних рухів квазарів. Для цього було розроблено декілька методів дослідження.

Основними результатами дисертаційної роботи є наступні: 1. Розроблено новий підхід до визначення параметрів просторової ДКФ, що базується на поєднанні методу побудови спроектованої ДКФ з пермутаційним методом побудови випадкового каталогу. Використання спроектованої ДКФ дозволяє уникнути небажаного впливу власних рухів квазарів при визначенні відстаней; використання пермутаційного каталогу дозволяє суттєво зменшити вплив ефектів селекції. Метод застосовано до аналізу оригінальних вибірок з огляду SDSS DR5. Показано, що просторова двоточкова кореляційна функція квазарів на інтервалі 0.8 < z < 2.2 задовільно апроксимується степеневим законом із параметрами ? = 1.75±0.29 та r0 = 5.76±0.94 h-1 Мпк, що узгоджується з результатами інших авторів, отриманими для інших виборок квазарів [26, 28].

2. Досліджено залежність кластеризації квазарів від фізичних властивостей, зокрема: - Розроблено нову методику оцінки залежності кластеризації квазарів від фізичних особливостей, що включає обчислення частини квазарів із різною світністю, які знаходяться в середовищі з більшою густиною обєктів. За її допомогою показано, що кластеризація слабко залежить від світності в оптичному діапазоні та не залежить від світності в інфрачервоному та радіодіапазонах. Це добре узгоджується з моделями формування квазарів, в яких всі квазари вважаються обєктами, що утворились в гало приблизно однакових мас, але спостерігаються на різних стадіях еволюції [30].

- Виявлено, що для найбільш ізольованих пар кількість яскравих квазарів перевищує кількість слабких в 2-3 рази, а для квазарів поля - в 4 рази. При цьому кількість яскравих квазарів в асоціаціях в 1.5 рази менша за кількість слабких.

3. Отримано оцінки параметрів розподілу швидкостей квазарів на масштабах 0.8 < z < 2.2: параметр викривлення простору червоних зміщень ? = 0.59±0.23 та дисперсію випадкової компоненти поздовжньої швидкості квазарів відносно реліктового фону 690 км/с.

4. Розглянуто космологічні моделі зі скалярним полем, лагранжіан яких імітує залежність параметру Габбла від червоного зміщення для ?CDM-моделі, і показано, що за наявності скалярного поля виникає виродження за параметром ?m. Наведено точні співвідношення (у параметричній формі) для лагранжіана з канонічним кінетичним членом та для лагранжіана К-есенції з лінійним потенціалом, що точно імітують геометрію однорідного ізотропного просторово-плоского Всесвіту в стандартній моделі з космологічною сталою та холодною темною матерією.

Опубліковані праці за темою дисертації

1. Іващенко Г. Ю. Лагранжіан космологічного скалярного поля з узагальненим кінетичним членом та спостереження наднових / Г. Ю. Іващенко, В. І. Жданов // Вісник Університету. Астрономія. - 2006. - 43. - С. 23-27.

2. Жданов В. И. Корреляционная функция квазаров по данным SDSS DR3 / В. И. Жданов, А. Ю. Иващенко // Кинематика и физика небесних тел. - 2008. - 24, №1. - C. 3-14.

3. Іващенко Г. Двоточкова кутова кореляційна функція розподілу квазарів для каталогів SDSS DR3 та 2QZ / Г. Іващенко // Журнал фізичних досліджень. - 2007. - V. 11, № 3. - С. 350-352.

4. Ivashchenko G. Luminosity Dependence of the Quasar Clustering from SDSS DR5 / G. Ivashchenko // Журнал фізичних досліджень. - 2008. - V. 12, № 3. - p. 3902 (7 p.)

5. Zhdanov V. I. Cosmological Scalar Fields that Mimic the ?CDM Cosmological Model [Електронний ресурс] / V. I. Zhdanov, G. Ivashchenko // 2008. - Препринт: 0806.4327. - Режим доступу до архіву: http://arxiv.org.

Праці конференцій

6. Ivashchenko G. Yu. The Angular Correlation Function of Quasars from SDSS DR3 / G. Yu. Ivashchenko, V. I. Zhdanov // WDS"06 Proceedings of Contributed Papers: Part III - Physics (eds. Safrankova J. and Pavlu J.), Prague, Matfyzpress. - 2006. - P. 24-26.

7. Ivashchenko G. Clustering and Velocities of Quasars from SDSS / G. Ivashchenko, V. I. Zhdanov // Proceedings of the International Conference “Practical Cosmology” (eds. Baryshev Yu. V., Taganov I. N., Teerikorpi P.), Saint-Petersburg. - 2008. - V. 1. - P. 86-89.

Тези конференцій

8. Ivashchenko G. Correlation Function of Quasars from SDSS DR3 / G. Ivashchenko, V. I. Zhdanov // Abstracts of XIII Young Scientists Conference on Astronomy and Space Physics, Kyiv. - 2006. - P. 100.

9. Ivashchenko G. Angular Correlation Function of Quasars from SDSS DR3 / G. Ivashchenko, V. I. Zhdanov // Abstracts of VI International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’, Kyiv. - 2006. - P. 8

10. Ivashchenko H. Angular correlation functions for SDSS DR3 and 2DF quasar catalogues / H. Ivashchenko // Abstracts of the Fourth Scientific Conference in Honor of Bohdan Babiy “Selected Issues of Astronomy and Astrophysics” Lviv. - 2006. - P. 76.

11. Ivashchenko G. The Quasar Clustering Evolution from SDSS DR5 / G. Ivashchenko // Abstracts of XIV Young Scientists Conference on Astronomy and Space Physics, Kyiv. - 2007. - P. 51.

12. Zhdanov V. I. Correlation function of quasars from SDSS DR3 / V. I. Zhdanov, G. Yu. Ivashchenko // Abstracts of VII International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’ in honour of the centenary of Prof. O. F. Bogorodsky, Kyiv. - 2007. - Р. 29.

13. Ivashchenko G. Yu. Evolution of the quasar clustering from SDSS DR5 / G. Yu. Ivashchenko // Abstracts of VII International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’ in honour of the centenary of Prof. O.F. Bogorodsky, Kyiv. - 2007. - Р. 26.

14. Ivashchenko G. The Quasar Clustering Evolution from SDSS DR5 / G. Ivashchenko // Abstracts of Joint European and National Astronomy Meeting (JENAM 2007) - “Our Non-Stable Universe”, Yerevan, Armenia. - 2007. - P. 72.

15. Иващенко А. Ю. Зависимость параметров кластеризации квазаров от их светимости / А. Ю. Иващенко // Тезисы Всероссийской конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра", Москва. - 2007. - C. 15.

16. Ivashchenko G. Clustering and Velocities of Quasars from SDSS / G. Ivashchenko, V. I. Zhdanov // Abstracts of VIII International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’, Kyiv. - 2008. - P. 7.

17. Zhdanov V. I. Cosmological Scalar Fields Which Mimic the ?CDM Cosmological Model / V. I. Zhdanov, G. Ivashchenko // Abstracts of VIII International Conference ‘Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology’, Kyiv, 2008. - P. 19.

Цитована література

18. York D. G. The Sloan Digital Sky Survey: Technical Summary / [D. G. York, J. Adelman, J. E. Jr. Anderson et al.] // Astron. J. - 2000. - V. 120, I. 3. - P. 1579-1587.

19. Colless M. The 2DF Galaxy Redshift Survey: Spectra and Redshifts / [M. Colless, G. Dalton, S. Maddox et al.] // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - 2001. - Vol. 328, I. 4. - P. 1039 - 1063.

20. Adelman-MCCARTHY J. K. The Fifth Data Release of the Sloan Digital Sky Survey / [J. K. Adelman-MCCARTHY, M. A. Agueros, S.S. Allam et al.] // Astrophys. J. Suppl. - 2007. - Vol. 172. - P. 634 - 644.

21. Schneider D. P. The Sloan Digital Sky Survey Quasar Catalog III. Third Data Release / D. P. Schneider, P. B. Hall, Richards G. T. // Astron. J. - 2005. - Vol. 130, I. 2. - P. 367 - 380.

22. Croom S. M., Miller L., Shanks T., et al. The 2DF QSO Redshift Survey / [S. M. Croom, L. Miller, T. Shanks et al.] // AAO Newsletters. - 1998. - No. 86. - P. 7 - 10.

23. Becker R. H., Helfand D. J., White R. L. The FIRST VLA Survey: The Automated Analysis Pipeline / R. H. Becker, D. J. Helfan, R. L. White // Bulletin of the American Astronomical Society. - 1993. - Vol. 25. - P. 1445.

24. Myers A. D. First Measurement of the Clustering Evolution of Photometrically Classified Quasars / [A. D. Myers, R. J. Brunner, G. T. Richards et al.] // Astrophys. J. - 2006. - Vol. 638, I. 2. - P. 622 - 634.

25. Porciani C. Cosmic Evolution of Quasar Clustering: Implications for the Host Halos / C. Porciani, M. Magliocchetti, P. Norberg // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - 2004. - Vol. 355, I. 3. - P. 1010 - 1030.

26. Mountrichas G. QSO-LRG 2-Point Cross-Correlation Function and Redshift-Space Distrortions [Електронний ресурс] / [G. Mountrichas, T. Shanks, S. M. Croom et al.] // 2008. - Препринт: 0801.1816. - Режим доступу до архіву: http://arxiv.org.

27. Croom S. M. The 2DF QSO Redshift Survey - XIV. Structure and Evolution from the Two-Point Correlation Function / S. M. Croom, B. J. Boyle, T. Shanks // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - 2005. - Vol. 356. - P. 415 - 438.

28. da Angela J. The 2DF-SDSS LRG and QSO Survey: QSO Clustering and L-z degeneracy / [ J. da Angela, T. Shanks, S. M. Croom et al.] // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - Vol. 381, I. 2. - P. 573 - 588.

29. Skrutskie M. F. The Two Micron All Sky Survey (2MASS) / M. F. Skrutskie, C. Beichman, R. Capps // Bulletin of the American Astronomical Society. - 1995. - Vol. 27. - P. 1392.

30. Hopkins P. F. The Co-formation of Spheroids and Quasars Traced in Their Clustering / [P. F. Hopkins, A. Lidz, L. Hernquist et al.] // Astrophys. J. - 2007. - Vol. 662, I. 1. - P. 110 - 130.