АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЗВЕЗДНОЙ СТАТИСТИКИ Текст научной статьи по специальности «Математика»

Секция «Концепции современного естествознания»

УДК 521

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЗВЕЗДНОЙ СТАТИСТИКИ

1* 2 3

А. С. Носкова , А. А. Снежко '

1 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Российская Федерация, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29 2Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России Российская Федерация, 662972, Красноярский край, г. Железногорск, ул. Северная, 1 3Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*Е-шай: kiki-123@list.ru

Ученые продолжают изучать космическое пространство, совершенствуют технологии, в том числе методы звездной статистики. Особенности эволюции Вселенной позволят смоделировать ее изменения и спрогнозировать возможные риски.

Ключевые слова: звезды, звездная величина, статистика.

ANALYSIS OF STAR STATISTICS METHODS A. S. Noskova1*, A. A. Snezhko2,3

'Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University 29, Politechnicheskaya, St. Petersburg, 195251, Russian Federation 2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

3Siberian Fire and Rescue Academy 1, North st., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Territory, 662972, Russian Federation

*E-mail: kiki-123@list.ru

Scientists continue to study outer space, improve technologies, including methods of stellar statistics. Features of the evolution of the Universe will allow us to model its changes and predict possible risks.

Key words: stars, magnitude, statistics.

Ученые уже долгие годы изучают космическое пространство, пытаются найти ответы на многочисленные вопросы и понять, как образовался и эволюционировал наш мир. Все это необходимо для развития человечества и его защиты путем моделирования и прогнозирования преобразований во Вселенной.

Один из вопросов, которые все еще пытаются решить ученые - это создание карты звездного неба, оценка количества звезд и их идентификация.

Звезды - это громадные светящиеся шары газа или плазмы, выделяющие огромное количество энергии в результате термоядерных реакций. Звезды классифицируют по нескольким параметрам: масса, светимость (полное количество энергии, излучаемое звездой в единицу времени), радиус и температура поверхностных слоев [1]. Светимость звезд определяют видимой величиной звезды или ее абсолютной величиной.

В 1955 году американский астроном Эдвин Солпитер использовал самый простой и явный способ вычисления количества звезд - прямой их подсчет. Даже сейчас многие астрономы таким образом, используя технические возможности настоящего времени, определяют начальную функцию масс.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 2

Однако данный метод имеет серьезные недостатки: во-первых, звезд на небе невероятное число (тысячи, миллиарды), во-вторых, звезды с малой массой не являются достаточно яркими, из-за чего их не всегда удается подсчитать, что приводит к ошибочным результатам, в-третьих, такая «перепись» будет актуальна для звезд, которые уже прожили многие световые года с момента, когда их свет дошел до Земли, и, вероятно, какие-то из них уже погасли [2].

С развитием математики и астрономии расчет стали связывать со звездной величиной, что отражено в теореме Зеелигера (Хуго фон Зеелигер), в которой в случае однородного распределения звезд в пространстве звездную величину m0 можно найти из графика функции блеска N(m), которая дает число объектов каталога с видимой звездной величиной ярче m. Формулировка теоремы сводится к тому, что для всех звёзд некоторой звездной величины m + 1 верно, что количество звёзд ярче величины m + 1 примерно в 3,98 раз больше числа звёзд, которые ярче величины m.

Данная теорема особенно точно выполняется вблизи начального участка, однако после некоторого значения видимой звездной величины, эмпирическая зависимость N(m) начинает отклоняться от теоретической, что связано с эффектом селекции. Важным замечанием является то, что выполнение теоремы происходит только при отсутствии межзвёздного поглощения и при равном распределении звёзд в пространстве, следовательно, ее нельзя применять для расчета количества звезд на далеких расстояниях [3].

Группой ученых ГАИШ МГУ в мае 2013 года была опубликована работа в астрономическом журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society [4], где они предложили совершенно другой метод. В основу метода легли разработки их коллеги, Игоря Чилингаряна, изначально нацеленные на восстановление физических параметров системы за счет наблюдения за ее интегральным спектром (то есть светом всех звезд системы) или ее частью с модельными спектрами. Исследователи проверяли работоспособность методики с помощью компьютерного моделирования, а затем на известных карликовых галактиках. И этот метод показал хорошую точность по сравнению с подсчетом звезд вручную.

Несмотря на возможность изучения внутренних свойств далеких систем, в которых отдельные звезды не видны, все же есть сильное ограничение - объекты для работы должны иметь слабые эффекты динамической эволюции.

Сейчас ученые ограничены возможностями телескопов и видимой Вселенной, а космическая пыль препятствует изучению космического пространства, перехватывая свет, что не позволяет ему достичь Земли.

Тем не менее, используя возможности радиотелескопов, люди смогли запечатлеть тень черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы, которая находится на расстоянии около 16,4 млн парсек (53,5 млн св. лет) от Земли [5, 6].

В настоящее время, в обозримой области Вселенной насчитывают около двух триллионов галактик [7], а в каждой галактике в среднем от двух до четырех сот миллиардов звезд. Таким образом, если вычислить произведение этих двух чисел, можно получить приближенное значение числа звезд во Вселенной: от 4*1023 до 8*1023 [8].

Ученые постоянно открывают новые зависимости во Вселенной и перспективы развития, создают более совершенное оборудование, совершенствуют старые и предлагают новые методы изучения космоса, что сильнее приближает человечество к его пониманию и прогнозированию.

Библиографические ссылки

1. Лекция №9. Звезды и звездные системы [Электронный ресурс]. URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/t/TESLEVA/academic/Tab/lk9kse.pdf (дата обращения: 08.04.2022).

Секция «<Концепции современного естествознания»

2. Как посчитать звезды, которых не видно [Электронный ресурс]. URL: https://www.msu.ru/science/articles/20130530.html (дата обращения 08.04.2022).

3. Методы звездной статистики: учеб. пособие / А. В. Локтин, А. Б. Островский; [науч. ред. Э. Д. Кузнецов]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. -Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. С. 203-205.

4. A new technique for the determination of the initial mass function in unresolved stellar populations / Николай Ю. Подорванюк, Игорь Владимирович Чилингарян и др. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 432, Issue 4, 11 July 2013, Pages 2632-2638, URL: https://doi.org/10.1093/mnras/stt419 (дата обращения 08.04.2022).

5. Астрофизики впервые показали изображение черной дыры [Электронный ресурс]. URL: https://www.interfax.ru/world/657704 (дата обращения 08.04.2022).

6. Seeing Black Holes: from the Computer to the Telescope [Электронный ресурс]. URL: https://arxiv.org/abs/1804.03909 (дата обращения 08.04.2022).

7. Количество галактик во Вселенной [Электронный ресурс]. URL: https://timofey.pro/the total number of galaxies (дата обращения 08.04.2022).

8. Сколько звезд во Вселенной? [Электронный ресурс]. URL: https://timofey.pro/ positional astronomy (дата обращения 08.04.2022).

© Носкова А. С., Снежко А. А., 2022