Здравствуйте! На данный момент портал работает в режиме тестирования.
мама
123
ИТ и электроника Наука Новости

Метод исследования Facebook успешно применили для решения астрономической задачи

Впервые группа учёных применила методы теории сетей для решения астрономической задачи — объяснения начальной функции масс, которая показывает, как соотносится число небольших и крупных звёзд в галактиках и в других звёздных системах. Об этом сообщает пресс-служба МГУ им. М.В. Ломоносова. Работа исследователей была опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Над исследованием работал аспирант Университета Мичигана (University of Michigan) Андрей Клитин под руководством ведущего научного сотрудника Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ Игоря Чилингаряна. «Подобные методы применялись в различных областях науки — от социологии и информатики до молекулярной биологии, но никогда в астрофизике», — прокомментировал работу Чилингарян. Учёным удалось решить астрономическую проблему, над которой ученые бились 60 лет.


Чёрные дыры останавливают рождение звёзд в крупных галактиках


Начальная функция масс звезд — это функция, показывающая какую долю от общего числа звезд в звездной системе составляют звезды данной массы (то есть соотношение числа крупных и небольших звезд в галактиках).

Закон распределения начальных масс звезд был получен эмпирически физиком-теоретиком и астрофизиком Эдвином Солпитером в 1955 году (этот закон получил название «функция масс Солпитера»). Солпитер впервые определил начальную функцию масс звезд в окрестностях Солнца. Выведенный им закон гласит, что распределение звезд с массой больше одной солнечной описывается степенным законом с показателем степени -2,35, то есть звезды с массой в десять солнечных встречаются примерно в 102.35 = 220 раз реже, чем звезды, похожие на Солнце.

Для астрономов крайне важно понимание того, каким образом звёзды в звёздной системе распределяются по массам. Звёздные системы можно представить в виде одной большой семьи: члены этой семьи взаимодействуют друг с другом и делят между с собой жизненное пространство, а если возникает какое-либо внешнее воздействие, то они подчиняются ему согласно одним законам. Чтобы понимать природу подобного воздействия друг на друга, астрономам важно знать сколько звезд и какой массы присутствует в звездной системе.

Модель межзвездной среды с фрактальным распределением плотности, где обозначены плотные молекулярные облака, из которых формируются протозвезды, и показаны гравитационные силы, которые они создают

Модель межзвездной среды с фрактальным распределением плотности, где обозначены плотные молекулярные облака, из которых формируются протозвезды, и показаны гравитационные силы, которые они создают

Игорь Чилингарян и Андрей Клишин представили вбирающую в себя газ из диффузной межзвездной среды систему плотных облаков, из которых затем образуются звезды, как пространственную сеть, растущую по следующему принципу предпочтительного присоединения (preferential attachment): чем больше связей имеет узел, тем активнее он формирует новые связи. В случае с облаком межзвездной среды, связи – это гравитационные силы, которые действуют между плотными молекулярными облаками, из которых затем формируются звезды.


Российский ученый открыл новую звезду в День всех влюбленных


«Вместо того, чтобы описывать процесс роста каждой индивидуальной протозвезды, мы представили всю систему как пространственную сеть, которая растет по принципу предпочтительного присоединения, и использовали математические методы из теории сетей. Мы показали, что степенной закон, которому подчиняется форма начальной функции масс, формируется вне зависимости от начального распределения протозвезд по массам, при условии, что распределение плотности в облаке межзвездной среды фрактальное, что прямо следует из теории турбулентности, разработанной известным советским математиком Андреем Колмогоровым. С объектами, имеющими фрактальное или самоподобное распределение плотности, люди встречаются ежедневно. К таким объектам относятся облака в земной атмосфере, снежинки и даже некоторые фрукты и овощи, например, цветная капуста и капуста брокколи», — рассказал Чилингарян.

В результате этого, учёные сумели с помощью восьми уравнений и не прибегая к не имеющим физического обоснования дополнительным параметров теоретически объяснить форму начальной функции масс звёзд.


Мобильное приложение от студентов политеха поможет школьникам на уроках астрономии


По словам Чилингаряна, раньше это делали только в рамках «классических астрофизических методов» — в больших сериях статей на десятках страниц сложных вычислений в сотнях уравнений.

Теория случайных сетей — это наука, которая занимается изучением свойств сетей как математических объектов вне зависимости от того, какая реальная система понимается в качестве сети. Теорию сетей можно применять для описания электрической сети как набора подстанций и линий электропередачи, взаимодействия множества белков внутри клетки живого организма, связей между пользователями в социальной сети, такой как Facebook, или даже во всем интернете, или общения в научных коллаборациях. Андрей Клитин и Игорь Чилингарян впервые применили методы теории сетей для решения астрономической проблемы.

«Данная работа — первая в своем роде и она создает основу для нового междисциплинарного аспекта в астрофизике. В дальнейшем мы планируем развивать это семейство методов и использовать их для решения целого спектра астрофизических задач в области исследования механизмов звездообразования и в наблюдательной космологии (исследование крупномасштабной структуры распределения вещества во Вселенной)», — добавил Чилингарян.

Об авторе

Сергей Кобяков

Сергей Кобяков