Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Фізико-математичні науки
Астрофізика, радіоастрономія

Диссертационная работа:

Мішеніна Тамара Василівна. Хімічний склад F-, G-, K- зір як спостережний прояв еволюції зір та Галактики : Дис... д-ра наук: 01.03.02 - 2005.

смотреть введение
Введение к работе:

Введення в роботу нових потужних телескопів, прогресуючий розвиток приймачів випромінювання і методів аналізу спектрів дозволяють нам переглянути невирішені проблеми еволюції Галактики та власної еволюції зір. Визначальними в цьому питанні є якість, надійність та однорідність спостережуваних даних.

Сучасні уявлення про збагачення Галактики хімічними елементами виходять із посилань, що елементи, крім водню і гелію з невеликими домішками літію, берилію і бору, синтезуються в масивних зорях, які вибухають як Наднові і постачають ці елементи в міжзоряне середовище. Крім масивних зір, існують і інші джерела та види збагачення: це, передусім, вітер від зір різноманітних мас, утворення елементів в реакціях сколювання ядер C, N, O космічними променями та ін. Маломасивні зорі, вік яких близький до віку Галактики, утворюються із збагаченого елементами міжзоряного середовища (МЗС), захоплюють ці елементи і можуть бути реперами хімічної еволюції Галактики. При цьому, хімічний склад таких зір, в тому числі і невеликих мас, може змінюватись в процесі власної еволюції зорі внаслідок ядерних реакцій, що проходять в їх надрах, і наступного перемішування речовини. Будь-яке надійне і детальне дослідження хімічного вмісту потребує виявлення цих змін.

Актуальність теми. Спостережне обґрунтування теорій хімічної та динамічної еволюції є найважливішою складовою їх побудови та конструювання. Актуальність теми полягає в тому, що саме нові, більш надійні дані змінюють наші уявлення і вимагають нових розрахунків та теорій, адекватно описуючих наш Всесвіт в цілому і Галактику зокрема. Параметри атмосфер і хімічний склад зір з одного боку, та їх кінематичні характеристики з другого, дозволяють дослідити детальну поведінку вмісту того чи іншого елементу, як в атмосферах зір, що знаходяться на різних еволюційних стадіях, так і в атмосферах зір, які належать різним галактичним структурам. Це дає змогу вирішити ряд проблем, що стоять перед дослідниками і дотепер однозначно не з'ясовані. Надійне визначення вмісту таких елементів як Li, C, N, O, Na, Mg та ін. в атмосферах зір, як карликів, так і гігантів, насамперед тестує моделі власної еволюції зорі, наявність фізичних процесів, що призводять до зміни вмісту цих елементів, а також дає обґрунтування теоріям хімічної еволюції Галактики, а у випадку Li сприяє вибору тієї чи іншої моделі Великого Вибуху. Це також стосується тлумачення розкидів інтенсивностей смуг CN у зір, які належать диску, кулястим скупченням і зорям поля гало Галактики; співпадання (або ні) еволюційних процесів, процесів перемішування, що проходять в зорях різної металевості та походження; природи пекулярних зір диска, таких як CN-strong, та надметалевих (SMR), відмінність хімічного вмісту зір гало подвійних і поодиноких, тих, які належать до кулястих скупчень, і зір поля гало, і нарешті, поведінки вмісту різних елементів на різних металевостях, що дає можливість оцінити внесок різних джерел у збагачення міжзоряного середовища на різних відрізках віку Галактики. Сучасний стан інтерпретації спостережуваних залежностей вмісту від металевості (тобто, віку) розрахунками еволюційних теорій залишається незадовільним для цілого ряду елементів: Li, C, O, Na, Mg, Al, елементів, що утворені в процесах нейтронного захвату та ін. Причиною цього є недосконалість теорій нуклеосинтезу, які описують стан переднових, вибухового нуклеосинтезу, проблеми оцінок швидкостей реакцій та ін., з одного боку, а з іншого сьогодні ми маємо лише дані про зорі одного типу, визначені різними авторами, часто з використанням різних методів спектроскопічного та кінематичного аналізу. Застосування сучасних методів визначення хімічного складу атмосфер зір, як в наближенні локальної термодинамічної рівноваги (ЛТР), так і за умовою відхилення від ЛТР, визначення кінематичних характеристик великої кількості зір, спираючись на однорідний спектроскопічний матеріал, дозволяє просунутись у нашому розумінні еволюції Галактики.

Зв’язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана за науковими напрямками:

1. У НДІ "Астрономічна обсерваторія" Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова в рамках наступних держбюджетних тем:

- "Дослідження фізичних характеристик холодних зір диску та гало Галактики. Еволюція складу хімічних елементів в Галактиці". (1991 – 1993 рр., номер держреєстрації 0193U017509, відповідальний виконавець);

- "Визначення фундаментальних паpаметpів та хімічного складу атмосфеp холодних зір Галактики". (1994 – 1996 рр., номер держреєстрації 0194U023798, відповідальний виконавець);

- “Спектроскопія найстаріших зір” (1997 – 1999 рр., номер держреєстрації 0197U000464, науковий керівник);

- "Дослідження атмоcфер холодних зір на різних стадіях еволюції". (1997 –1999 рр., номер держреєстрації 0197U000467 , відповідальний виконавець);

- "Створення каталогу фундаментальних характеристик зір" (1998 – 2000 рр., номер держреєстрації 0198U002684, відповідальний виконавець);

- “Дослідження фізики сталих та змінних зір” (2000 – 2002 рр., номер держреєстрації 0100U002874, відповідальний виконавець);

- “Вивчення хімічної та динамічної еволюції зір і галактик” (2003 – 2005 рр., номер держреєстрації 0103U003766, науковий керівник).

2. В Астрономічній обсерваторії Університету м. Бордо (Франція) по темі "Parametrization of stellar spectra and study of the Galaxy" та Астрономічній обсерваторії Університету ім. Луї Пастера м. Страсбурга (Франція) в 2002 і 2003 рр.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи на основі надійно визначеного хімічного складу об'єктів, що належать до різних підструктур Галактики, відтворити історію збагачення міжзоряного середовища рядом елементів, враховуючи при цьому зміни хімічного складу внаслідок власної еволюції зорі. Ми можемо також виявити основні джерела постачання різних елементів, з'ясувати природу пекулярностей зір диску і гало, накладати ті чи інші обмеження на вибір моделі еволюції Галактики, її формування, будови та ін.

Задачі дослідження:

  1. Визначення параметрів атмосфер, кінематичних характеристик і хімічного складу об'єктів, що належать до різних складових Галактики;

  2. Встановлення причин пекулярностей хімічного складу зір диску і гало;

  3. Тестування теорій зоряної еволюції за вмістом елементів Li, C, N, O, Na, Mg, які беруть участь в ядерних реакціях у надрах маломасивних зір, що належать диску і гало, включаючи зорі кулястих скупчень;

  4. Порівняння розрахунків теорій хімічної еволюції Галактики і нуклеосинтезу для ряду ключових елементів, які утворюються в різних ядерних процесах (Li, C, O, Na, Mg, Si, Ca, Cu, Zn, Sr, Y, Ba, La, Ce, Nd, Eu ), зі спостережуваними вмістами цих елементів для виділення основних джерел внеску в збагачення цими елементами міжзоряного середовища;

  5. Побудова теорії збагачення Галактики елементами Cu і Zn на основі проведеного аналізу спостережуваних даних по виділенню основних джерел утворення цих елементів;

  6. Аналіз вмісту б-елементів і Ni у зорях тонкого і товстого дисків як індикаторів різних шляхів збагачення і формування цих підструктур Галактики.

Об’єкт дослідження: зорі F-, G-, K-спектральних класів, що належать до різних галактичних населень.

Предмет дослідження: фізичні, кінематичні параметри та хімічний склад атмосфер зір, хід еволюції зір і Галактики.

Методи дослідження: використано сучасні методи обробки спектральних зоображень, що отримані на спектрографах з допомогою ПЗЗ (комплекси програм MIDAS, DECH20) і зоряних спектрів (DECH20). Для визначення параметрів атмосфеp, кінематичних і орбітальних характеристик застосовано стандартні та удосконалені методи (використання профілів лінії Hб та відношень інтенсивностей ліній для визначення ефективної температури, профілей лінії Ca I для визначення прискорення сили тяжіння та ін). Хімічний склад атмоcфер знайдено шляхом використання відомих і удосконалених методів, що спираються на вимірювання еквівалентних ширин ліній та розрахунків синтетичного спектру з урахуванням внеску молекул, як у наближенні ЛТР, так і у випадку відхилень від ЛТР (WIDTH-9, STARSP, MULTI).

Для аналізу даних та оформлення дисертації використані стандартні та оригінальні комп’ютерні програми.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Вперше проведено комплексне дослідження проявів власної еволюції зір і хімічної еволюції Галактики на базі однорідного спостережуваного матеріалу для зір, що належать різним галактичним населенням.

2. Методом моделей атмосфер визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів для близько 450 зір, що належать до різних складових Галактики. Для близько 200 зір це виконано вперше, включаючи зорі 4 кулястих скупчень, подвійного субкарлика, 2 зорі, які знаходяться на пізніх еволюційних стадіях, кількадесять зір диску та гало Галактики.

3. Вперше показано, що пекулярні зорі диску, так звані CN-strong, мають помірний надлишок вуглецю, що відлунює хімічний склад МЗС, з якого вони походять, а особливості хімічного складу надметалевих SMR зір є проявом типового розповсюдження хімічних елементів у зорях галактичного диску.

4. Вперше були визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів 7 зір 4 кулястих скупчень. Отримані результати свідчать, що розкид вмісту елементів у скупченнях різної металевості є наслідком дії двох механізмів з одного боку, це залежність ефективності процесів змішування від металевості, а з другого власне збагачення скупчення.

5. На основі аналізу методом синтетичного спектру вмісту літію в атмосферах 100 зір різної металевості уперше показана зміна поведінки вмісту літію з Теф у широкому діапазоні металевостей, що є свідченням дії механізмів, які руйнують літій (конвекція, дифузія та ін.).

6. Виявлена зміна вмісту літію та вуглецю в атмосферах зір вздовж гілки субгігантів, що свідчить про дію механізмів змішування на протязі цього відрізку еволюції, а визначена для гігантів залежність вмісту натрію та азоту від прискорення сили тяжіння свідчить на користь проходження термоядерних реакцій горіння водню в NeNa циклі.

7. За спостереженнями, які виконано на 6-м телескопі САО РАН, відносний вміст кисню у зорях гало, визначений по лініям ІЧ триплету, показує зростання з пониженням металевості до значень 1 dex на низьких металевостях.

8. Вміст елементів, що утворені в процесах нейтронного захвату, свідчить про підвищення внеску в збагачення МЗС продуктів s-процесу від зір асимтотичної гілки гігантів (АГГ) і домінування цієї компоненти над внеском від елементів r-процесу на металевостях [Fe/H] > -1. Розкид вмістів ци елементів підтверджує також неоднорідність Галактики на ранніх часах її існування з переважаючим вкладом у збагачення МЗС від Наднових з масою 8-10 М .

9. Вперше побудована модель галактичного збагачення міддю і цинком з урахуванням відсоткових первинних і вторинних вкладів від Наднових II та Ia типів, а також зір АГГ, які отримані внаслідок аналізу власної однорідної бази даних. Дисперсія вмісту міді на низьких металевостях свідчить про неоднорідність Галактики на перших фазах існування, а також можливість проходження бімодального (розгалуженого) r-процесу.

10. На прикладі 174 карликів диску, на базі вперше запропонованих нами кінематичних критеріїв проведено нову селекцію зір, що належать тонкому та товстому дискам. Обґрунтовано, що зорі товстого диска, в середньому, мають підвищений вміст б-елементів порівняно з зорями тонкого диска на однакових металевостях і подібну залежність вмісту від металевості. Показано також можливість існування вертикального градієнта вмісту б-елементів. Визначення параметрів і вмісту розширеного списку б-елементів (Mg, Si, Ca) та Ni для 171 гіганта диска підтримує висновки, отримані з аналізу карликів диска.

Практична цінність отриманих результатів. Параметри атмосфер та хімічний склад, що знайдено для великої за обсягом вибірки зір єдиною сучасною методикою із застосуванням найсучасніших засобів спостережної астрономії і комп'ютерного моделювання, використовуються і можуть бути у подальшому використаними для проведення досліджень у різних галузях астрофізики. Для близько 200 зір параметри та хімічний склад визначено вперше.

На базі отриманих даних можливе тестування теорії хімічної та динамічної еволюції Галактики, сприяння найбільш адекватному вибору джерел збагачення різними хімічними елементами, удосконалення розрахунків теорій нуклеосинтезу, теорій власної еволюції зір, що належать до різних галактичних населень, теорій формування Галактики і окремих її складових та ін.

Однорідність і надійність отриманих даних досить великої кількості зір є базовим і вхідним параметром в конструюванні та удосконаленні вищезгаданих теорій.

Особистий внесок здобувача.

В роботах [1, 2, 6, 7, 9-19, 21-23, 25-33, 35] авторові належить постановка задачі, в роботах [8, 20, 24] постановка задачі зроблена сумісно з В. Г. Клочковою і В. Є. Панчуком, у роботах [4, 5, 34] – сумісно з В. Ф. Гопкою і в роботі [31] сумісно з М. М. Самусем.

У роботах [1-6, 9, 11, 16, 18, 19, 23] спостереження проведені автором сумісно з В. Г. Клочковою і В. Є. Панчуком за замовленням автора, в роботах [10, 12, 13] спостереження проведені Ф. Мусаєвим за замовленням автора, в роботі [33] спостереження проведені К. Субіран за спільним замовленням автора і К. Субіран (Франція).

Переважна частина спостережень оброблена автором, у роботах [4, 5, 34] сумісно з В. Ф. Гопкою, в роботі [6] сумісно з Л. Е. Канцен, у роботах [10, 12, 13] сумісно з С. В. Куценко, в роботах [26, 27, 35] сумісно з Т. І. Горбаньовою і Л. Е. Канцен, у роботах [25, 32, 33] сумісно з В. В. Ковтюхом.

Визначення параметрів атмосфер у статтях [1-34] виконано автором, в [35] сумісно з Т. І. Горбаньовою.

Кінематичні параметри розраховані К. Субіран [28, 33], аналіз приналежності зір до різних населень Галактики проведений автором сумісно з К. Субіран [28, 33].

Визначення хімічного складу в наближенні ЛТР виконано переважно автором [1-3, 6-33], в роботах [4, 5, 34] сумісно з В. Ф. Гопкою і О. В. Ющенком, в [27, 35] сумісно з Т. І. Горбаньовою.

Розрахунки в неЛТР припущенні вмісту O, Na, Mg [22, 23, 32, 33] виконані сумісно з С. А. Коротіним, моделі атомів побудовані С. А. Коротіним.

У роботі [15] налагодження програми розрахунків синтетичного спектру виконано автором сумісно з В. В. Цимбалом.

В роботі [28] аналіз внесків від різних джерел у збагачення міддю та цинком проведено автором сумісно з М. Бусо і К. Травальо, модельні розрахунки виконані сумісно з К. Травальо.

Тексти статей [2, 6-27, 29-32] написані автором, тексти статей [1, 3] – сумісно з В. Г. Клочковою і В. Є. Панчуком, статей [4, 5, 34] – сумісно з В. Ф. Гопкою і О. В. Ющенком, стаття [28] – сумісно з М. Бусо і К. Травальо, стаття [33] – сумісно з К. Субіран.

Автору дисертаційної роботи належать наступні ідеї:

        1. Застосувати метод молекулярного синтетичного спектру для більш надійного визначення вмісту вуглецю та азоту в атмосферах зір з посиленими індексами CN з метою вирішення причин пекулярності цих об’єктів.

        2. Порівняти криві розповсюдженості елементів в атмосферах надметалевих зір з аналогічними кривими для різних складових Галактики з метою визначення їх походження.

        3. Використати не-ЛТР аналіз для визначення вмісту кисню і його поведінки з металевістю у зір гало, що є досить гострою проблемою.

        4. Провести дослідження поведінки вмісту літію з ефективною температурою зір для вузьких відрізків металевості для вирішення проблеми виснаження літію у зір Головної Послідовності.

        5. Провести дослідження поведінки легких елементів (Li, O, Na, Mg, Al) з метою встановлення основних джерел поповнення цими елементами МЗС.

        6. На базі однорідного спектрального матеріалу провести порівняльний аналіз поведінки вмісту елементів, що утворені в реакціях б-захвату та нейтронного захвату для виділення основних вкладників цих елементів в МЗС.

        7. Використовуючи однорідний спектральний матеріал для значної (90) кількості зір проаналізувати недостатньо вивчену поведінку вмісту міді та цинку і побудувати модель галактичного збагачення міддю та цинком.

        8. Використати надійні критерії селекції зір товстого і тонкого дисків та не-ЛТР наближення для визначення вмісту Mg у зорях товстого і тонкого дисків Галактики з метою вирішення проблеми неоднозначності величини його вмісту в атмосферах зір товстого диска, які отримані різними авторами, та його поведінки зі зміною металевості.

        Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались здобувачем особисто на вітчизняних і міжнародних конференціях:

        145-й Симпозіум МАС “Evolution of stars: the photospheric abundance connection” , серпень, 1990 р., Золоті Піски, Болгарія;

        міжнародна конференція “Modern problems of astrophysics”, вересень, 1993 р., м. Одеса, Україна;

        міжнародна конференція “Laboratory and Astronomical High Resolution Spectra”, серпень, 1994 р., м. Брюссель, Бельґія;

        5-й міжнародний астрофізичний колоквіум “Atomic Spectra and Oscillator Strengths for Astrophysical and Laboratory Plasmas”, серпень, 1995 р., Париж, Франція;

        міжнародна конференція “Contemporary problems of Astronomy”, вересень, 1996 р., Україна, м. Одеса;

        “Variable Stars”, вересень, 1997 р., м. Одеса, Україна;

        “IV съезд Евро-Азиатского астрономического общества”, листопад, 1997 р., м. Москва, Росія;

        35-й міжнародний астрофізичний колоквіум “The galactic halo: from globular cluster to field stars”, липень, 1999 р., м. Льєж, Бельґія;

        “JENAM”, червень, 2000 р., м. Москва, Росія;

        міжнародна конференція “Astronomy- 2000”, серпень, 2000 р., м. Одеса, Україна;

        “JENAM”- 2001, European Astronomical Conference, вересень, 2001 р., м. Потсдам, Германія;

        “Variable stars - 2001", серпень, 2001 р., м. Одеса, Україна;

        міжнародна конференція “Вибрані питання астрономії та астрофізики”, присвячена пам’яті Б. Т.Бабiя (1936-1993), квітень, 2002 р., м. Львів, Україна;

        міжнародна конференція “Хімічна і динамічна еволюція зір і галактик”, серпень, 2002 р., м. Одеса, Україна;

        міжнародна конференція “Астрофізика і космологія після Гамова – теорія і спостереження”, серпень, 2004 р., м. Одеса, Україна;

        міжнародна конференція “Chemical Abundances and Mixing in Stars in the Milky Way and its Satellites”, вересень, 2004 р., м. Кастільйон, Італія.

        Результати доповідались на засіданнях робочої групи “Фізика зоряних атмосфер”:

        травень, 1991 р. м. Тарту, Естонія; листопад 1993 р., м. Нижній Архиз, Росія;

        листопад, 1994 р., м. Київ, Україна; травень 1995 р., с. Научне, Крим, КрАО, Україна;

        серпень, 1997 р., м. Одеса, Україна; травень 1999 р., с. Научне, Крим, КрАО, Україна;

        - на семінарах закордонних обсерваторій (м. Бордо, Франція, 2002 р.; м. Страсбург, Франція, 2003 р.), обсерваторій України, а також на конференціях професорів і викладачів Одеського національного університету імені І. І. Мечникова.

        Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 44 статтях: 35 статей у наукових фахових журналах [1-35], 9 – у матеріалах конференцій [36-44].

        Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, переліку умовних скорочень, п’яти розділів (з яких перший присвячений сучасному стану проблеми еволюції зір та Галактики, другий – використаній методиці і спостережним даним, третій результатам аналізу атмосфер зір диску Галактики, четвертий результатам аналізу атмосфер зір гало, п’ятий – дослідженню хімічної еволюції Галактики), висновків та списку використаних джерел, який містить 644 найменування. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 370 сторінок машинописного тексту, включаючи 74 малюнки і 51 таблицю.

Подобные работы
Мишенина Тамара Васильевна
Химический состав F-, G-, K- звезд как наблюдательное проявление эволюции звезд и Галактики
Никитюк Тетяна Вікторівна
Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення
Чорній Юрій Богданович
Просторовий розподіл галактик і квазарів та спектр потужності космологічних флюктуацій густини речовини
Мелех Богдан Ярославович
Дослідження фізичних характеристик та хімічного вмісту областей НІІ в блакитних компактних карликових галактиках
Шаров Павло Юрійович
Розподіл густини матерії та значення деяких космологічних параметрів на основі пекулярних швидкостей плоских галактик
Горбаньова Тетяна Іванівна
Спостережувані прояви процесів перемішування в зорях малих мас.
Петрук Олег Леонідович
Гідродинамічне моделювання еволюції залишків наднових зір у неоднорідному міжзоряному середовищі
Тєлєжинський Ігор Олегович
Нетеплове рентгенівське та гамма-випромінювання залишків наднових зір
Казанцева Лілія Вікторівна
Створення та аналіз київської бази даних спостережень покрить зір Місяцем
Кобилін Олег Анатолійович
Методи та моделі адаптивної нормалізації в системах технічного зору

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net