Летняя школа "Наблюдательная и теоретическая космология"
Фонд Дмитрия Зимина "Династия" и Международный центр фундаментальной физики в Москве
организуют Летнюю школу по наблюдательной и теоретической космологии (7-ая "Школа современной астрофизики"),
которая пройдет с 15 по 26 августа 2011г. в Нижнем Архызе на базе Специальной Астрофизической
Обсерватории РАН.
Программа Школы рассчитана на аспирантов и молодых ученых (теоретиков и экспериментаторов).
Возможно также участие студентов старших курсов, специализирующихся в данной области физики.
Предполагаемые курсы лекций
Теоретическая космология
1. "Генерация первичных возмущений во Вселенной"
Рубаков Валерий Анатольевич (ИЯИ РАН) (5 лекций, 5 семинаров)
2. "Ранняя Вселенная"
Лукаш Владимир Николаевич (АКЦ ФИАН) (5 лекций, 5 семинаров)
"Наблюдательная космология"
1. «Наблюдательная радиокосмология»
Верходанов Олег Васильевич (САО) (3 лекции, 1 лабораторная работа)
3. «Войды как элементы крупномасштабной структуры Вселенной»
Пустильник Семен Аронович (САО) (2 лекции, 1 лабораторная работа)
4. «Гамма-всплески и массивные сверхновые — глобальный темп звездообразования в далекой Вселенной»
Соколов Владимир Владимирович (САО) (3 лекции, 1 лабораторная работа)
5. «Гамма-всплески в разных диапазонах»
Бескин Григорий Мейерович (САО) (2 лекции)
Ориентировочное число участников Школы — не более 50 человек, среди которых стипендиаты и
грантополучатели фонда «Династия», а также другие слушатели, отобранные на конкурсной основе
Оргкомитетом Школы.
Фонд "Династия" оплачивает проезд и проживание участников
1. Фамилия, имя, отчество
2. Дата рождения (цифрами – число, месяц, год)
3. Место работы или учебы (с указанием вуза и факультета)
4. Должность (или год обучения для студентов и аспирантов)
5. Адрес электронной почты
6. Контактный телефон
7. Учёная степень (если есть)
8. Область научных интересов
9. Список научных работ с названиями и журнальными ссылками (при наличии препринтов статей в компьютерном архиве http://arxiv.org просьба указывать точные ссылки на них)
10. Название и продолжительность курсов по астрофизике (для студентов и аспирантов)
11. Рекомендация научного руководителя (для студентов и аспирантов)
12. Описание научных интересов и планов исследований (не более 2-х страниц)
Заявка на участие в Школе должна быть отправлена до 15 июня 2011г.
по электронной почте по адресу:
summerschool@dynastyfdn.ru -
ФОРМА ЗАЯВКИ
Результаты конкурса будут объявлены 20 июня 2011 года
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ КОСМОЛОГИЯ
Генерация первичных возмущений во Вселенной (5 лекций, 5 семинаров) В.А.Рубаков
Одной из главных проблем современной космологии является вопрос о происхожде¬нии первичных космологических
возмущений, в первую очередь неоднородностей плотности энергии. Существующие данные о них прямо говорят о том,
что во Вселенной была эпоха, предшествовавшая горячей стадии эволюции, и именно в эту эпоху происходила
генерация первичных возмущений. Наиболее популярной и хорошо разработанной гипотезой о природе этой эпохи
является космологическая инфляция, однако даже в рамках инфляционной теории возможны различные конкретные
механизмы генерации космологических возмущений. Имеются и альтернативы инфляционному сценарию. Замечательно,
что сделать выбор между различными механизмами можно, по крайней мере в принципе, но вполне вероятно и на
практике, путем изучения тонких свойств космологических возмущений, таких как негауссовость, присутствие
тензорных возмущений (гравитационных волн), наличие или отсутствие примеси энтропийной моды, статистическая
анизотропия. Этот круг вопросов и предполагается обсудить в течение курса.
Примерное содержание курса:
1. Общие свойства первичных возмущений. Необходимость космологической стадии, предшествующей эпохе горячего
Большого взрыва. Наиболее популярная гипотеза: инфляция. Общая идея инфляции. Инфляция в теории со скалярным
полем (инфлатоном). Параметры медленного скатывания. Области их значений в моделях инфляции.
2. Возмущения скалярного поля на инфляционной стадии. Инфлатонный механизм генерации космологических
возмущений. Предсказания, сравнение с наблюдениями.
3. Генерация скалярных возмущений за счет дополнительного поля (curvaton mechanism). Негауссовость.
Аксионная темная материя. Энтропийная мода возмущений.
4. Альтернатива инфляционному механизму: конформная симметрия. Примеры моделей: конформное скатывание,
"Генезис" в модели с галилеоном.
5. Особенности предсказаний конформных моделей генерации скалярных возмуще¬ний: статистическая анизотропия,
негауссовость
НАБЛЮДАТЕЛЬНАЯ КОСМОЛОГИЯ
Цикл 1.
Наблюдательная радиокосмология (3 лекции)
О.В.Верходанов
В миникурсе рассказывается о радиоастрономических методах измерения космологических параметров и связанных
с ними проблемах, обусловленных систематикой и физическими ограничениями.
Наиболее подробно рассматриваются в качестве космологических зондов радиогалактики, а также реликтовое
излучение. Рассказывается, как, измеряя угловой спектр мощности микроволнового фона, можно определить
параметры ранней Вселенной, а, воспользовашись статистистическими свойствами сигнала анизотропии
реликтового излучения, проверить космологические модели.
Демонстрируются современные подходы в изучении протяженного излучения на сфере.
Дается исторический обзор и рассматриваются перспективы исследований в этой области
1. Космология с радиогалактиками.
2. Реликтовое излучение: как измерить космологические параметры самым точным методом.
3. Негауссовость микроволнового фона: новая физика и старые проблемы
Лабораторная работа - Определение спектра мощности карт микроволнового фонового излучения
Целями данной лабораторной работы являются ознакомление с процессом анализа данных микроволнового
излучения на небесной сфере, исследование карт реликтового излучения, построение спектра мощности.
Необходимо сгенерировать собственную карту реликтового излучения на небесной сфере, используя модель
спектра в сценарии эволюции Вселенной LambdaCDM и гипотезу о случайных гауссовых полях первичных
возмущений, добавить точечные источники, сгладить ее гауссовой диаграммой и исследовать поведение
спектра мощности в зависимости от заданных условий
Цикл 2.
Космология ближней Вселенной (4 лекции)
Д.И.Макаров
Курс лекций посвящен исследованию структуры ближней Вселенной, определению шкалы внегалактических
расстояний, распределению светящейся и темной материи на шкале от нескольких до десятков
мегапарсек, обсуждению проблемы скрытой массы во Вселенной. Лекции основываются на работах, проведенных в
лаборатории внегалактической астрофизики и космологии Специальной астрофизической обсерватории.
1. Введение
Определение понятия "Ближняя Вселенная"
Наблюдаемые объекты - галактики
Современные массовые обзоры неба
Поиск новых галактик
Базы внегалактических данных
2. Шкала расстояний
Общая характеристика методов определения расстояний
Цефеиды
Обрыв ветви красных гигантов
Зависимость Талли-Фишера
3. Распределение вещества в ближней Вселенной
Распределение галактик на небе и в пространстве
Крупномасштабная структура (пустоты, группы, скопления, сверхскопления)
Выделение структур
Трехмерная картина распределения галакт ик в ближней Вселенной
"Разбегание" близких галактик
4. Проблема скрытой массы
Оценка масс групп галактик; теорема вириала.
Пекулярные скорости галактик.
Эволюция поля скоростей.
Оценка масс групп галактик по отклонению от хаббловского потока.
Проблема скрытой массы и потерянных барионов.
Лабораторная работа - Хаббловское разбегание близких галактик
Целью лабораторной работы является определение расстояний до близких
карликовых галактик по светимости звезд на вершине ветви красных
гигантов и построение зависимости "красное смещение - расстояние" в
окрестностях нашей Галактики.
Цикл 3.
Войды как элементы крупномасштабной структуры и свойства галактик, в них расположенных (2 лекции)
С.А.Пустильник
1. Войды как элементы крупномасштабной структуры
Ретроспектива наблюдательного изучения войдов.
Методики обнаружения и выделения войдов в больших обзорах красных смещений галактик (2dFRS и SDSS).
Свойства войдов - размеры, формы, контраст плотности, галактики в войдах, подструктуры.
Эпоха формирования войдов.
Статистика войдов как инструмент сравнения моделей с наблюдениями
2. Cвойства галактик в войдах
Галактики в войдах - возможные причины отличий в свойствах.
Итоги статистического анализа по большим выборкам.
Цвета галактик войдов и темп звездообразования.
Сравнение с моделями формирования структуры - филаменты в войдах, радиальное распределение, расширение войдов.
Глубокое исследование галактик войдов, необходимость изучения близких войдов.
Минивойды в Местном Объеме.
Пример достаточно детального изучения выборки 80-ти галактик в близком войде Lynx-Cancer.
Функция светимости, общее число галактик в сравнении с моделями, скучивание, галактики низкой поверхностной яркости.
Пониженное содержание металлов, повышенная доля газа, вероятная задержка в образовании галактик.
Концентрация в войде эволюционно-молодых галактик. Приложения к космологии
Лабораторная работа (А.Теплякова) - Галактики в войдах
Изучение спектров галактик в войдах для оценки металличности
межзвездного газа. Изучение фотометрических свойств галактик для оценки
возрастов звездных подсистем и оценки массы звезд
Цикл 4.
Гамма-всплески и массивные сверхновые - глобальный темп звездообразования в далекой Вселенной (3 лекции)
В.В.Соколов
Лекции представляют собой обзор постановок задач о частоте гамма-всплесков
(GRBs), галактиках и звездообразовании на больших красных смещениях, о
наблюдательных тестах, не зависимых от моделей.
К 2011 г. состояние проблемы GRB и прогресс в этой области можно
сформулировать следующим образом:
1) Гамма-всплески относятся к самым далеким наблюдаемым объектам во
Вселенной с измеримым красным смещением.
2) Гамма-всплески связаны со звездообразованием в далеких (и очень далеких)
галактиках.
3) Гамма-всплески и их послесвечения позволяют увидеть также самые далекие
взрывы массивных звезд в конце их эволюции.
4) Это подтверждается наблюдениями длинных всплесков, но, скорее всего,
короткие гамма-всплески тоже связаны с какими-то очень старыми компактными
объектами, образовавшимися в ходе эволюции тех же массивных звезд.
5) При каких красных смещениях Z > 10-50(?) гамма-всплески уже не
наблюдаются? Сейчас это, может быть, главный GRB-тест
1. Оптическое отождествление (первая стадия) - родительские галактики
гамма-всплесков и темп звездообразования (массивных звезд)
на малых красных смещениях.
Быстрая локализация, оперативные наблюдения и измерение красных
смещений гамма-всплесков показали, что они связаны с далекими галактиками,
находящимися в месте слабеющих транзиентов. Изучение физических свойств
родительских галактик позволяет определить их отличие от обычных галактик
с массивным звездообразованием, что дает нам ключ к пониманию условий,
при которых объекты-прародители гамма-всплесков рождаются, эволюционируют
и погибают.
Самые далекие родительские галактики часто можно наблюдать
только фотометрически.
В этих случаях такие физические свойства как
скорость звездообразования, закон внутреннего поглощения, возраст, масса и
металличность можно оценить только с помощью моделирования спектрального
распределения энергии (SED).
2. Оптическое отождествление (вторая стадия) - прямая связь между
длинными гамма-всплесками и массивными звездами; гамма-всплески и загадки
массивных сверхновых.
Имеются многочисленные доказательства того, что длинные
(1s-100s) гамма-всплески связаны с гибелью массивных звезд
в областях активного звездообразования, погруженных в плотные облака пыли и
газа. О спектроскопическом подтверждении в САО связи между
гамма-всплесками и сверхновыми: GRB 030329/SN 2003dh, GRB/XRF 060218/SN2006aj,
XRF 080109/SN2008D. Дальнейший поиск спектроскопически подтвержденных пар
гамма-всплесков (или XRFs) и сверхновых очень важен для понимания природы
этой связи, природы гамма-всплесков, механизма взрыва массивных сверхновых.
3. Скорость звездообразования и частота гамма-всплесков
на больших красных смещениях
Темп разрушения массивных короткоживущих звезд (core-collapse
SNe rate) похож на темп их образования (massive SFR). Недавний гамма-всплеск
GRB 090423 на красном смещении z = 8.2 еще больше увеличил интервал красных
смещений, в котором можно произвести оценку эволюции темпа звездообразования
в режиме, который раньше никогда не исследовался. Если темп массивного
звездообразования пропорционален темпу возникновения гамма-всплесков, тогда
последний можно использовать для возможного отслеживания темпа массивного
звездообразования в далекой Вселенной.
Возникают вопросы: Действительно ли
наблюдается быстрое снижение темпа звездообразования на красных смещениях
z > 4, как это должно было бы быть при стандартных космологических моделях?
Существует ли разница между темпом генерации гамма-всплесков (GRBR) и
темпом звездообразования (SFR) при z > 4?
Наблюдается ли
эволюция каких-либо характеристик всплесков и сверхновых с ростом красного
смещения? Существуют ли гамма-всплески и массивные сверхновые на красном
смещении z ~ 10?
Поскольку Вселенная прозрачна в гамма-лучах вплоть до
красных смещений z~10-50, гамма-всплески рассматриваются как зонды для
изучения процессов звездообразования на космологических расстояниях
Лабораторная работа.
Фотометрия и спектроскопии родительских галактик и послесвечений
гамма-всплесков. Предполагается обработка наблюдательных данных,
полученных на 6-метровом и 1-метровом телескопах САО РАН
Цикл 5.
Гамма-всплески в разный диапазонах - поиск оптимальных вспышек, их сопровождающих,
и статистика параметров в собственной системе отсчета (2 лекции)
Г.М.Бескин
1. Методы, результаты и перспективы исследований быстрых оптических
транзиентов неизвестной локализации
Обсуждается стратегия поиска и изучения оптических вспышек, связанных с
нестационарными объектами различной природы и заранее неизвестной
локализации - гамма-всплесками, сверхновыми и новыми, ядрами активных
галактик, эффектами гравлинзирования.
Рассматриваются различные инструменты для ее реализации, как и методы обнаружения таких
нестационарных источников излучения.
Приводятся результаты изучения с субсекундным временным разрешением оптической вспышки, сопровождавшей
гамма-всплеск GRB080319B (Naked-Eye Burst).
Анализируются перспективы развития методо широкоугольного мониторинга набесной сферы с субсекундным
временным разрешением.
2. Статистический анализ выборки гамма-всплесков с измеренными красными смещениями
Описывается структура базы данных, содержащей параметры более двух сотен
оптически отождествленных гамма-всплесков с измеренными красными
смещениями.
Рассматриваютcя особенности оценивания их характеристик, учета эффектов поглощения излучения и селекции.
Приводятся результаты корреляционного анализа связей между различными параметрами объектов и их
интерпретация в контексте возможной космологической эволюции
Адрес Фонда «Династия»:
127006, Россия, Москва, 1-я Тверская-Ямская, д.2, стр.1, офис 400
Телефон: +7 (495) 969 2883
Факс: +7 (495) 969 2884
