Відділ фізики зір та галактик

Перший завідуючий відділом — д.ф.-м.н., проф. І.Г. Колесник

Відділ фізики зір та галактик був створений 1983 р. д.ф.-м.н., проф. І.Г. Колесником. Протягом 1994—2000 рр. відділ очолював к.ф.-м.н. С.Г. Кравчук. З 2000 р. відділом керує академік НАН України Ю. І. Ізотов.

До складу відділу входить лабораторія фізики галактик з активним зореутворенням (керівник член-кореспондент НАН України Л.С. Пілюгін).

У відділі працює 6 докторів наук, серед них один академік НАН України та один член-кореспондент НАН України, 4 кандидати наук і 4 особи без наукового ступеня.

Співробітники відділу:

Берцик Петер Петерович — зав. відділу, д.ф.-м.н.	Пілюгін Леонід Степанович — зав.лаб., д.ф.-м.н., член-кореспондент НАН України	Соболенко Маргарита Олександрівна — м.н.с.
Харченко Ніна Василівна — п.н.с., д.ф.-м.н.	Зінченко Ігор Андрійович — с.н.с., к.ф.-м.н.	Никитюк Тетяна Вікторівна — н.с., к.ф.-м.н.
Вовк(Агієнко) Катерина Борисівна — м.н.с.	Іщенко Марина Вікторівна — с.н.с.	Плачинда Сергій Іванович
Бутковська Варвара Володимирівна	Білінський І.О.

ГОЛОВНІ НАПРЯМИ НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

• Визначення вмісту баріонної матерії у Всесвіті та відхилень космологічного нуклеосинтезу від стандартної моделі.
• Дослідження фізичних та еволюційних характеристик галактик з активним зореутворенням за даними спостережень на найбільших телескопах світу в рентгенівському, ультрафіолетовому, видимому, інфрачервоному та радіодіапазонах електромагнітного випромінювання.
• Розробка методів визначення фізичного й хімічного складу позагалактичних областей HII.
• Дослідження хімічної еволюції галактик.
• Визначення кінематичних і фізичних характеристик скупчень Галактики.
• Аналіз зоряних спектрів з урахуванням відхилення від ЛТР, визначення еволюційних і фізичних характеристик зір пізніх спектральних класів.

ГОЛОВНІ НАУКОВІ ДОСЯГНЕННЯ

Галактики з активним зореутворенням

• Визначено вміст первинного гелію за даними спектральних спостережень великої вибірки карликових галактик. Показано, що в епоху первинного нуклеосинтезу ефективна кількість типів нейтрино N_eff=3.5±0.3 перевищувала величину 3.046, яку беруть для стандартної моделі.
• З використанням бази даних огляду Sloan Digital Sky Survey (SDSS), що містить майже мільйон спектрів, створено вибірку 15000 галактик з активним зореутворенням, яку використовують для різних досліджень фізичного й еволюційного стану галактик.
• Проведено систематичний пошук галактик з екстремально низьким умістом важких елементів з використанням бази даних SDSS та власних спостережень. Співробітниками відділу відкрито 12 галактик з умістом кисню 12+logO/H < 7.35, що становить понад 70% таких галактик, відомих у світі.
• Відкрито світіння високоіонізованих заборонених ліній [Ne V] 342.6 нм у спектрах блакитних компактних карликових галактик, яке збуджують ударні хвилі зі швидкістю близько 500 км/c. У світі відомо вісім таких галактик, усі вони відкриті співробітниками відділу.
• Відкрито п’ять карликових галактик з широкими емісійними лініями водню Hα. Це галактики з низькою металічністю, в яких є активні ядра з чорними дірами. До цього часу в світі не було відомо жодної такої галактики з чорними дірами проміжних мас.
• У двох блакитних компактних карликових галактиках з екстремально низьким умістом важких елементів досліджено часові зміни яскравості та величини широких емісійних ліній водню H_β і H_α, що виникають в інтенсивному вітрі від яскравих блакитних змінних зір, швидкість якого становить понад 1000 км/с. Такі зорі є найяскравішими зорями галактик. У нашій Галактиці зорі з сонячною металічністю (наприклад η Car і P Cyg) давно відомі, тоді як яскраві блакитні змінні зорі з низькою металічністю досліджено вперше.
• Уперше у світі проведено визначення вмісту магнію в 65 блакитних компактних галактиках з низьким умістом важких елементів. Доведено, що магній в газовому середовищі цих галактик є помірно збідненим внаслідок часткового його входження в пилові частинки.
• Досліджено природу субміліметрового емісійного ексцесу на підставі вивчення розподілу енергії у спектрах карликових галактик з емісійними лініями в діапазоні від ультрафіолетового до радіо. Уперше доведено, що цей ексцес відповідає вільно-вільному випромінюванню іонізованого газу.
• Розроблено декілька варіантів методу сильних ліній для визначення елекронної температури й хімічного складу позагалактичних областей НІІ. Точність визначення хімчного складу за допомогою запропонованих методів співмірна з точністю класичного методу. Перевага запропонованих методів полягає в тому, що в них використовують лише сильні лінії, які є майже в усіх позагалактичних НІІ областях.
• Досліджено спостережувану хімічну еволюцію (еволюція з червоним зміщенням) спіральних та неправильних галактик. Знайдено, що збагачення киснем та азотом масивних галактик (і, відповідно, активне зореутворення) відбулося в минулому, а в маломасивних галактиках ці процеси відбуваються в сучасну епоху.

Зорі

• Виконано оригінальні дослідження по моделюванню оптичних та інфрачервоних (ІЧ) спектрів коричневих карликів та інших маломасивних об’єктів. Їх спектри формуються за екстремально низьких температур та наявності поглинання випромінюваня багатоатомними молекулами й пиловими частинками. Застосування «літієвого тесту» дозволило знайти серед сукупності маломасивних зір молоді коричневі карлики. Запропоновано нову концепцію «дейтерієвого тесту» для відокремлення популяції об’єктів з планетними масами від популяції масивніших ультрахолодних карликів.
• Розроблено методику визначення хімічного складу зір на пізніх стадіях еволюції, яка дозволяє провести кількісний аналіз їхніх атомно-молекулярних спектрів, що є важливим для уточнення еволюційного статусу цих зір. Світове визнання отримали дослідження зір з надкороткими шкалами еволюції: об’єкта Сакураї та V838 Mon.
• Запроваджено унікальні дослідження зір з пекулярним хімічним складом, у тому числі зір, збагачених вуглецем і навіть збіднених воднем. Сюди ж можна віднести дослідження спектрів червоних гігантів, що формують подвійні системи з феноменом Нових зір.

Зоряні скупчення Галактики

• У рамках проекту MWSC (Milky Way Star Clusters) із застосуванням каталогу 2MASS, куди входить майже 500 млн зір до граничної величини Ks = 15.3, проаналізовано більш ніж 4000 кластероподібних об’єктів у Галактиці. Показано, що більшість із них є скупченнями, і для 3206 скупчень визначено параметри: комплексна ймовірність приналежності зір до скупчення, координати центра, кутові розміри, власні рухи, відстань, надлишки кольору, вік, приливні параметри, променева швидкість. Для половини скупчень ці параметри визначено вперше. Відстань до границі ділянки, де вибірка є повною, становить 2 кпс і включає в себе спіральні рукави Персея і Стрільця–Киля. Граничні відстані до скупчень у вибірці є такими, що Галактику охоплено від центра й майже до околиць. Вік скупчень становить 1−12.6 млрд. років і охоплює майже весь час існування Галактики.

СПІВПРАЦЯ

Спостереження

Спостереження виконано з використанням таких телескопів:

• у рентгенівському діапазоні − космічні Chandra і XMM-Newton;
• в ультрафіолетовому діапазоні − космічні Hubble Space Telescope і FUSE;
• у видимому діапазоні − наземні 10-м Keck (USA), 2 x 8.4-м LBT (USA), 8.0-м Gemini (USA), 6.5-м MMT (USA), 4-м KPNO (USA), 3.5-м APO (USA), 8.2-м VLT (ESO), 3.5-м NTT (Chile);
• в інфрачервоному діапазоні − космічні телескопи Spitzer і Herschel, наземні 3.5-м APO (USA), 3.8-м UKIRT (Great Britain) і 8.0-м Gemini (USA) телескопи;
• в радіодіапазоні − наземні GBT (USA) і VLA (USA).

Міжнародні наукові зв'язки та масштаби міжнародної наукової кооперації відділу фізики зір та галактик