Пространственное распределение галактик и квазаров и спектр мощности космологических флуктуаций плотности вещества тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

НАЩОНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ ГОЛОВНА АСТРОНОМ1ЧНА ОБСЕРВАТОРШ

РГ9 ОД

Чоршй Юрш Богданович

УДК 524.8

ПРОСТОРОВИЙ РОЗПОД1Л ГАЛАКТИК I КВАЗАР1В ТА СПЕКТР ПОТУЖНОСТ1 КОСМОЛОГ1ЧНИХ ФЛЮКТУАЩЙ ГУСТИНИ РЕЧОВИНИ

01.03.02 - Астро4мзика, радюастроном1я

Автореферат дисертащг на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико - математичних наук

КиТв - 1997

Дисертавдею е рукопис.

Робота виконана в Астроном1чнш обсерваторй" Льв1вського державного ушверситету ¡м. 1в. Франка.

Науковий KepiBHHK:

кандидат ф13ико-математичних наук, старший науковий сшвроб^тник

Новосядлий Богдан Степанович,

Астроном1чна обсерватор1я Льв1вського державного университету iM. 1в. Франка, старший науковий сшвробггник.

Офщшш опоненти:

доктор ф1зико-математичних наук, член-кореспондент HAH Украши Фомш Петро 1ванович,

1нститут теоретично!" физики im. М. Боголюбова HAH Украши, м.КиТв, заввдувач вцуплом.

доктор ф1зик0-математичних наук, старший науковий cniBpoöiTHiiK, Гнатик Богдан 1ванович,

Гнститут прикладних проблем мехашки i математики iM. Я. Шдстригача HAH Украши, м. JlbBiB, старший науковий сшвробп-ник.

Провщна установа:

Кшвський державний утверситет iM. Т. Г. Шевченка, Астроном1чна обсерватор!я, MiHicTepcTBO освгги Укра'ши, м. Кшв.

Захист В1дбудеться "/О" кИсП<4 199.f р. о годит

на засзданш сиещал^зованоГ вчено'1 ради Д 01.74.01 при Головнш аетроном1чшй обсерваторй HAH Укра'ши

(252650, КиТв-22, Голосов, ГАО НАНУ).

t

.3 дисертащею можна ознайомитись у б1блштещ ГоловноТ астроном1чно1 обсерваторй HAH Украши, (252650, Ки"1в-22, Голосй'в, ГАО НАНУ).

Автореферат розюланий " Ь " 1998 р.

Вчений секретар cпeцiaлiзoвaнo'f вчено! ради

кандидат фiз.-мaт. наук 1усева Н. Г:

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Лктуалыпсть теми. Серед ф!зичних i астро(|мзичних дослщжень, яю сьогодш проводяться в свт, космолопчш е одними з прюрггетних як в галуз1 експерименту, так i Teopi'i. Це пояснюеться тим, що тут перегийтаються проблеми ф1зики Мегасвпу: якими е процеси формування галактик, ф1зичш умови в мЪкгалактичному середовиип, джерела снергп випромшювання об'еюпв, що знаходяться на космолопчних вщдалях i т.д. - з одше! сторони, а з ¡ншо\" — проблеми ф1зики мжросвпу: який вид матери (барюни, нейтрино, aKcioHH, фотшо, иейтрал1Но i т.д.) домшуе у BcecßiTi, якими е характеристики невидимих форм матери, ф^зичш процеси в ранньому Всесвт, зокрема, на стада великого об'еднання ф!зичних взаемодш. Проблема утворення великомасштабно'1 структури BcecBiTy (ВСВ), в свою чергу, е ключовою в космолопчшй проблематищ, оскшьки ряд параметр1в сучасноГ ВСВ е тими даними, яга безпосередньо отримуються i3 спостережень, i яи опосередковано, на основ1 ф1зичних теорш i космолопчних моделей, несуть в co6i щформацно про поперед!», в тому чисуи найбшын paHHi, неспостережуваш епохи еволюци Всесв1ту.

В основ! сучасно! Teopi'i утворення ВСВ е модель нестационарного Всесв1ту, в якш найбшьш ранш стад» його еволюцп описуються шфляцшними моделями, а Bei настушп -класичними фрщмашвськими моделями. У вщповщносп з uieio Teopieio ВСВ i "и елементи (квазари, галактики, скупчення галактик, тощо) утворились пщ Д1ею гравггацшно! нестшкост1 i3 гаус1вського скалярного поля ад1абатичних флюктуацш густини

речовини в тслярекомбшацшну епоху. Шслярекомбшащйний спектр потужност1 таких флюктуащй Р(к) зв'язаний ¡з дюляшфляцшним РП|(к) через перехщну функцию (Р(к)=РП[(к)Т2(к)), яка залежить вщ природи темно! матери (ТМ) та космолопчних параметр1в (сучасно! 3-кривизни простору, постшно! Хабла, значения космолопчно! константи, вмюту барюшв, тощо). Такий спектр е основною характеристикою ВСВ, а адекватне його вщтворення — головною проблемою теорп и походження. Прямим шляхом розв'язку ще! проблеми е розрахунок Рт(к) в моделях раннього Всесвпу, та розрахунок Т(к) для задано! космолопчно! модел! (КМ). 1нфляцШш модел1 дають обгрунтування масштабно-швар1антного спектру Рп,(к)~кп. Проте ¡снуе проблема вибору шфлящйно! моделк стандартна шфляцшна модель передбачае п=1, однак не виключеш модел! з п<1 та п>1. В таких моделях кр1м скалярно! моди збурення (ад1абатичш флкжтуаци) може генеруватись тензорна мода (космолопчш гравпгащйш хвшп), яка дае вклад в ашзотрошю температуря рел1ктового випромшювання. Невизначешсть ¿з природою ТМ е наступною проблемою теори. Тому розрахунок основних параметр1в ВСВ проводиться з використанням вщповщних припущень про модель ¡нфлящ! та природу ТМ. Важливе значения також мае розв'язок обернено! задача вщтворення вщповщних дшянок спектру Р(к) по характеристиках спостережуваних структур р^зних масштаб1в. Ствставлення теоретичних передбачень ¡з даними спостережень е засобом вщбору КМ ¡з задании спектром потужност! Р(к), ¡, таким чином, дозволяе проясните питания про природу ТМ та дати критерш

В]дбору для шфляцшних сценарнв. Це визначае загальну спрямовашсть дано'1 роботи.

Пошук розв'язюв означених вище проблем включае в себе, зокрема, задачу про вщтворення обласп спектру потужност1 Р(к), яка вщповщае середшм (10 < г < ЮОЬ 'Мпк,

Ь=(Но/ЮО)км/с/Мпк, Но - постшна Хабла в сучасний момент космолопчного часу) i малим (г < 10Ь"1Мпк) масштабам. Вся сукупшсть спостережуваних даних на великих i середшх масштабах (ашзотрошя температури релжтового випромшювання, пекулярш швидкост1 галактик, просторов! кореляцшш функцй' галактик i т.д.) дають можливють видыити область допустимих значень параметр!в космолопчних моделей: h = 0.5-^-0.7, аА < 0.7, пл, > 0.3, п„ /пм < 0.2, Qh ■ h2 < 0.024. Бшьш строп

критерй вщбору моделей можуть бути отримаш шляхом пор1вняння теоретичних передбачень i3 даними спостережень на малих масштабах. Але в малих масштабах спостережуваш неодноришосп в розподш речовини (8=5р/р=(р — р~) / р~) на

сучасний момент космолопчного часу мають велиш амшнтуди (5 » 1) i вже не можуть бути описаш лшШного Teopieio збурень. Тому icnye проблема визначення зв'язку м1ж характеристиками спостережуваних елеметчв ВСВ i початковим (лшшним) спектром Р(к) флюктуацш, в яких ui елементи утворились в ход! еволюцц Всесвгеу. Визначення моментов утворення та концентрацш галактик i квазар1в на фрщмашвському космолопчному фош, в областях великомасштабних неоднорщностей, кореляцшних функций галактик i квазар1в, ¡з використанням заданого початкового спектру Р(к) може бути

важливим засобом тестування КМ. Дим визначаеться актуальшсть завдань, що виршувались в дисертаци.

Зв'язок роботи з пауковыми програмами, планами, темами. Даний напрям дослщжень був започаткований на астроном1ЧЮЙ обсерватори Льв1вського ушверситету в середиш 80-х ройв. Результати, що викладеш в дисертаци, були отриман; в рамках виконання держбюджетних тем "Походження великомасштабно! структури Всесвпу i спёктри первинних збурень" (1994 р.), "Реконструкщя nepBicHoro спектру космолопчних збурень шляхом моделювання еволюцй" елеменпв великомасштабно! структури Всесв1ту" (1995 - 1997 рр.). Даний напрям включений в координацшний план "Ф1зика, юнематика, еволющя 3ip i туманностей та шструментальне забезпечення". Решениям експертно! ради з астронома Вццплу науки Науково-методично! ради Мшосвгти Украши виконання теми "Формування великомасштабно! структури i космолопчш параметри в шфляцшних моделях Всесвпу" продовжено на 1998 - 2000 рр.

Mema i задач1 дослгджегшя. Метою роботи е теоретичне визначення основних характеристик просторового розподщу галактик та квазар1в у КМ ¡з задании початковим спектром P(k) i тестування цих моделей шляхон пор1вняння отриманих теоретичних передбачень i3 даними спостережень. В робот1 дослщжувались модел! з холодною темною матернего типу аксюшв (ХТМ), з гарячою - типу масивних нейтрино (ГТМ), i пбридш (Г+ХТМ) модел^ в яких розглядають сумшп гарячих i холодних частинок. 3 врахуванням цього в дисертаци були поставлен! наступн1 завдання:

1. Розрахувати i nopißimra picT амшптуди флюктуащй гус-тини речовини галактичного масштабу, а також - концентрацй i моменти утворення яскравих масивних галактик, в областях великомасштабних неоднорщностей i на фрщмашвському критичному фон! для КМ ¡з задании Р(к).

2. Розробити метод розрахунку розподшу концентрацй квазар1в по червоних змщеннях i, шляхом ствставлення такого розподшу ¡з спостережуваним, провести тестування КМ ¡з заданим Р(к). Побудувати феноменолопчний спектр потужиосл, узгоджений i3 спостережуваним розподшом концентрацй квазар1в по червоних змшеннях.

3. Розробити метод розрахунку просторово'1 двохточковоТ кореляшино! функци KBa3apiB на рпних червоних змщеннях i з його використанням дослщити можливють теоретично! штер-претацй вщповщних даних спостережень для КМ ¡з заданим Р(к).

Наукова новизна одержаних результатie.

1. Загальний розв'язок лшшних piBHHHb еволюци флюк-туацшгустини галактичного масштабу на фош додаттх великомасштабних флгоктуацш з довшьним розподшом густини речовини е подальшим розвитком дослщжень гравггащйно! нестш-KOCTi в неоднорщних та атзотропних середовищах та проблеми утворення галактик в Teopi'i походження ВСВ.

2. Теоретичне визначення моментсв утворення i концентра-щй масивних галактик в областях великомасштабних неоднорщностей типу багатих скупчень, великих порожнин та на критичному космолопчному фот е подальшим розвитком aacoGie тестування КМ h заданим спектром Р(к).

3. Застосування нових метсщв розрахунку концентрацн' i npocTopoBoi двохточково! кореляцшно! функцп квазар1в на р1зних червоних змвденнях z е удосконаленням 3aco6iB тестування КМ ¿з задании спектром Р(к).

4. Вперше одержано феноменолопчш спекгри потужносп космолопчних флюктуащй, як! узгоджеш h спостережуваним розподшом концентрацн квазар1в по z.

Практичпе значения отримаиих результатов. Виявлеш можливосп теоретичного визначення окремих характеристик просторового розподшу галактик та квазар1в з використанням запропонованих у робот! методов дозволяють ставите задачу про визначення цих характеристик в единому комплекс!. Внаслщок реал1заца нових, зокрема косм!ЧНих програм спостережень оч1куються бшьш повн1 i T04Hi даш про розподш концентрацн квазар1в по z i Ix кореляцшш функцй. У зв'язку i3 цим тестування короткохвильовоГ частини спектру Р(к) може дати дуже важливий критер1й вщбору для тишв ТМ та щфлящйних сценарив раннього BcecBiTy. Тому отримаш в дисертацй результата можуть бути використаш при формуванш спостережуваних програм по дослщженню структури Всесв^у.

Особистий внесок автора. Ус1 результата, що виносяться на захист, були отримаш у cnißaBTopcTBi з науковим кер^вником дисертацшноТ робота B.C. Новосядлим. Автору належать проведения вщповщних розрахунклв, спшьна участь у обговоренш результата та ix штерпретаци. В дослщженнях еволюци кореляшйно"! функци квазар1в автор також приймав участь у постановщ задачi. Йому належить припущення, згщно з яким

зменшення амплпуди корелящйнсм функцп квазар1в з ростом червоного змодення г е тестом на cyMicHicTb космолопчних моделей i3 задании спектром потужностп Р(к) та гшотези про квазари, як ранню стадш еволюцп масивних галактик.

Апробацш результатов дисертацп. Основш результата дисертацп доповщались на семшарах АО Льв1всысого держушверситету, астроф1зичних семшарах ГАО НАНУ, Астрокосмхчного центру Ф1зичного шституту iM. Лебедева РАН (Москва), семшарах "Релятивгстська астроф1зика та космолопя" acTp0H0Mi4H0'i тдкомюп наукового товариства iM. Т. Г. Шевченка (Льв1в), на вуз1вських, республжансысих та м1жнародних конференщях: "Ювшейна конференц1я, присвячена 40-р1ччю ф1зичного факультету" (Льв1в, 1993), "Наукова конференщя, присвячена 225-ш р1чнищ заснування Астроном1чно1 обсерваторп Льб1Вського ушверситету" (Льв1в, 1994), "Астроф1зика та космолопя теля Гамова" (Одеса, 1994), пщ час проведения мЬкнародно! школи - семшару по радюастрономп в TopyHi (Польща, 1995), на засщанш пщсекцш релятивгстсько! астрофизики та космолога пщ час III та IV зЪд1в УАА (1994, 1997).

Публтацп. Основш матер1али дисертацп викладеш в п'яти статтях у наукових журналах.

Структура та об'ем дисертацп. Дисертацш складаеться i3 вступу, чотирьох роздшв, висновив i списку лггератури. Мгстить 136 листов машинописного тексту, 3 таблиц}, 16 рисунив. Список лгсератури включае 108 найменувань.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У встугп обгрунтована актуальшсть проблсми, визначена мета роботи, вщзначена и наукова новизна та вказаш ochobhI положения, яи виносяться на захист.

Перший роздш мае оглядовий характер. У ньому коротко викладено ochobhI положения, на яких базуеться сучасна теор1я походження ВСВ: нестацюнарний Всесвп", шфляшйна модель раннього Всесвпу, класична фрщмашвська космолопя, гравь тацшна нестшюсть, ашзотротя температури рел1ктового випро-мшювання, космолопчш модел1 ¡з заданими спектрами по-тужност1 флюктуацш густини речовини Р(к). Серед проблем uie'i Teopii", як центральну, видшено проблему вщтворення спектру потужносп Р(к) флюктуацш, еволющя яких приводить до утворення галактик, квазар1в i шших елеменпв спостережувано'/ ВСВ. Важливим засобом при виршенш uie'i проблеми е визначення i теоретична штерпреташя характеристик просто-рового розподшу галактик i квазар1в. Цими характеристиками, зокрема, е концентраци галактик на космолопчному

фрщмашвському фош та в областях з пщвищеною та пониженою

»

в пор!внянш з цим фоном густиною речовини, концентрашя квазаров та п розподш на р1зних червоних змщеннях, а також двохточков! просторов! автокореляшйш функцп цих об'ект1в.

В другому роздш подаються базов1 положения роботи. В

§2.1 приведен! основш положения гауавськоТ статистики, що

застосовуються в космолопчнш проблематиш: поле флюктуацш

густини з нормальним розподшом по амгоитудах: р(Ь ) = ( Ук^д ■ ехр(—8/(2о02)^' 1х спсктР потужност! P(k) i його

нормування, концентрату niKia в первннному гауавському пол1 флюктуацш густини i вщповшних Ум структурних елеметчв ВСВ, ixHi кореляцшж функшУ. В §2.2 розглянуто основи теори гравггашйноУ нестшкосгп флюктуацш густини, еволюшя яких приводить до утворення галактик i шших елемент1в ВСВ. Приведено важлив! аналггичш вирази, шо описують еволюцйо космолопчних флюктуацш густини та формування в областях цих флюктуацш вщповшних об'екпв. Зокрема, це вираз для визначення на шкал1 чсрвоного змщення, яке вщповщае космолопчному часу, моменте утворення елеметлв ВСВ: zc = 0.59g0V -1 ( v - висота niKiß, в яких утворюються об'екти),

та вирази, що описують зв'язок м1ж амплкудами велико-масштабних неодноршностей на критичному фрщмажвському фош i флюктуацш малого масштабу на фош таких неодноршностей.

В третьому роздш1 вивчаеться еволюшя флюктуацш густини речовини галактичного масштабу на фош великомасштабних неодноршностей. В §3.1 розглянуто еволюцйо лшшних флюктуацш густини i швидкост1 речовини на фош великомасштабноУ сферично - симетричноУ неодноршносп з довшьним профшем густини. Показано, що при вщповшних розподшах густини фоновоУ неоднорщност1 еволюшя лшшних флюктуацш галактичного масштабу проходить швидше, шж на критичному фрщмажвському фош, що в проблем! утворення галактик е важливим для ГТМ - моделей. В §3.2 дослщжено розвиток флюктуацш густини галактичного масштабу з довшьною початковою амгштудою, який проходить на фон! еволюци

великомасштабних неоднорщностей, що вшповщають багатим скупченням галактик i великим порожнинам. Такий розвиток вивчався для КМ з р1зним типом ТМ. Показано, що в ycix моделях першими утворюються яскрав1 галактики в uempi багатих скупчень. ГТот1м з'являються яскрав1 галактики поля i ще гпзшше - галактики в порожнинах. Вщповщш ¡нтервали часу м1ж утворенням галактик в р1зних областях, моменти ix утворення i концентраци залежать вш природи ТМ. На 0CH0Bi вивчення uiei залежност! розглянуто можливють тестування КМ за вказаними параметрами.

У четвертому роздш дослшжено задачу про теоретичний розрахунок концентраци квазар1в i ix просторово1 двохточково'1 кореляцшно! функцн на р1зних червоних змщеннях z, та ix ствставлення i3 даними спостережень. В §4.1 ¡з застосуванням niKOBoro формализму Teopii випадкових rayciBCbKHX пол1в запропонований метод розрахунку залежносп концентраци квазаров на р1зних z вщ параметр1в ф13ично1 моделл квазар1в i початкового спектру флюктуацш Р(к). На ochobi цього методу з використанням даних спостережень по концентраци квазар!в в широкому fliana30Hi червоних змщень z = 0.7 4.7 тестуються задан! початков1 спектри флюктуашй Р(к) в ХТМ - модел1 з р1зними нахилами спектру: п=1,0.8,0.7,0.6, та Г+ХТМ-модель з п=1. Показано, що ХТМ-модель з нахилом спектру п=0.7 дае краще узгодження теоретичного розподшу квазар1в i3 даними спостережень, однак навпъ у нш вщповщне вщхилення перевищуе меж1 розкиду допустимих значень спостережуваног концентраци квазар1в на z=4.7. Також поставлена обернена

задача: побудова феноменолопчного спектру потужност1 Р(к), який е повшстю узгоджений ¡з розподшом концентрацп квазаров по z, визначеним i3 спостережень. Побудовано декшька таких спектр1в i показано, що щ спектри в пор1внянш ¡з стандартним ХТМ-спектром мають особливост! в сво!'й короткохвильов1й частинь Розглянуто можлив1 космолопчш наслщки цих cneKTpiß. Показано, зокрема, що з такими спектрами може бути пов'язане ¡снування paHHix об'екпв на високих z (у випадку спектру з горбом на k ~ 1 ), або особливосп шфляцшно1 модел1 (спектр 3i сходинкою). У §4.2, як 3aci6 тестування початкових cneKTpiß у космолопчних моделях з р1зним типом невидимо'!' матери, використовуеться просторова двохточкова кореляцшна функшя квазар1в. Запропоиований метод и розрахунку. Такий розрахунок проведено в рамках космолопчних моделей з pi3HHM типом невидимо! матери. Показано, що кореляцшна функщя квазар1в не знаходить задовшьно! ¡нтерпретаци в ХТМ i Г+ХТМ моделях, якщо квазари з р1зними z е короткочасною активною фазою еволюци масивних галактик. Також вивчаеться еволюшя просторово! двохточково! кореляцшно'1 функцп квазар1в. Показано, шо якщо на малих z и амплпуда зменшуеться з ростом z в деякому ¡нтервал{ z < г*, то квазари повинш утворюватись в низьких niKax флюктуацш густини V(z)<1.15. При цьому амтптуда досягае \ишмуму при z* — 0.87-O(i?) — 1, де d(R)-середньоквадратична амплпуда цих флюктуацш, i дал1, при z > z», збьтыиуеться. Якщо квазари утворюються в niKax флюктуацш галактичного масштабу — R = 0351т' Мпк, то вщповщш значения г* для ХТМ - моделей з нахилами ix спектр1в потужносп

п= 1,0.8,0.7 е 3.16, 1.06, 0.45, а для Н+СОМ-модел1 - г*=0.21. Показано, що можливе монотоннс зменшсння амшнтуди кореляцшно'1 функцп квазар1в ¡з збншшенням ъ в ¡нтервал1 0 < г < 5, на яке вказують даш спостережень, можс бути викликане вщповщним зменшенням масштабу Я флюктуацш, в яких утворюються квазари з р1зними г. Зокрема, в ХТМ - модсл1 з п=1 закон зм1ни масштабу може мати вигляд:

= 3.3(1+ Мпк. У вщповщност1 до цього закону

квазари при великих червоних змщсннях 2 — 4-^-5 утворюються переважно в областях флюктуашй галактичного масштабу К=0.3511~'Мпк 1 е короткочасною активною стад1ею сволютш масивних галактик з масою М ю" Мп- При малих червоних змоденнях 2 < 1 домшуючим е проиес утворення квазар1в внаслщок процеЫв злиття галактик в трупах галактик з масштабом вщповщних областей К ~ 1 2/Г1 Мпк.

У висновках коротко сумуються основш результати 1 висновки дисертацп.

Основш результати та висновки:

1. Отримано загальний розв'язок р1внянь еволюцй лшшних флюктуашй густини галактичного масштабу на фош додатшх всликомасштабних флюктуацш з довшьним розподиюм густини речовини. Показано, що у випадках однородного та певних тишв неоднородного розподшу густини фоново'У флюктуаци еволюшя флюктуацш галактичного масштабу може прот1кати значно швидше, Н1ж на критичному космолопчному фош. Це сприяе бщьш раннш фрагментаци великомасштабних неоднорщностей на об'екти галактичного масштабу 1 в проблем! утворення галактик е

особливо важливим для ГТМ-моделей, в яких поява галактик в областях таких неоднорщностей стае можлива при чсрвоних змш!сннях z~ 1:

2. Досгпджено picT ампл1туди флюктуашй густи ни галак-тичного масштабу - попсрсдниюв масивних галактик - на фош вел и ко мае штаб них флюктуашй -попередниюв багатих скупчень i великих порожнин - у космолопчних моделях ¡з заданим спектром потужноеп. Показано, шо р1зниця момештв утворення галактик на критичному космолопчному фот i в скупчсннях ~3-10's poKiu для ХТМ-моделей i (2-^5)-101> рок1в для ГТМ -

моделей.

3. Розраховано теоретичну залежжеть концентраци яскравих квазар1в з р1зними червоними змщеннями z вщ початкового спектру флюктуашй Р(к). В припущенш, що квазари е короткочасною фазою сволюцп масивних галактик з масою М > 2 • 1011 М.., показано, що найближчим до спостережуваного е розподш квазар1в по z, отриманий в ХТМ-модел1' з Ол = 0.1, Пт, = 0.9 i нахиленим спектром (п=0.7) при тривалосп квазарноУ фази ~4-105/а роки; ( а — доля галактик, що в своТй еволюшУ проходить квазарну фазу), початок якоУ наступае не

о

шзжше, як через 10 рокт з моменту виникнення перших протипоток)в у невидима матери i ударно") хвшп в ra3i;

4. 3 використанням спостережуваного розподшу квазар1в по z вщтворено початковий спектр потужноеп флкжтуацш густини на мал их масштабах. Показано, шо такий спектр в пор1'внянж ¡з спектром ХТМ - модел1 з нахилом п=1 може мати меншу

потужшсть в д1апазош 1<А<10ЛМпк.) I аномальний викид на к > 10 КМпк"1, або сходинку в д1апазош (0.53 < к < 10/г Мпк'1);

5. Запропоновано метод розрахунку просторово'1 двохточко-во1 кореляцшно'1 функцп' квазарш с;кк(г,г). Показано, то спостережувана кореляцшна функшя квазар1в не знаходить задовшьноУ штерпретацн в космолопчних ХТМ 1 Г+ХТМ моделях, якщо квазари з р1зними червоними змщеннями г утворюються в областях флюктуашй галактичного масштабу К — 0.35/Г1 Мпк. Показано, що вщповщним пщбором фасовано го маштабу областей, в яких утворюються квазари, можна узгодити кореляцшш функцп квазар!в на р]зних г ¡з тими даними спостережень, в яких амшитуда кореляшйно! функцп' квазар1в не зменшуеться ¡з збшьшенням г. Показано, що монотонне зменшення амплпуди кореляцшно! функцп квазар1в ¡з збшьшенням г, на яке вказують бшышсть вщповщних даних спостережень, може бути викликане вщповщним зменшенням масштабу К флкжтуацш, в яких утворюються квазари з р1зними г. Запропоновано закон змши масштабу К = в ХТМ-модел1 з

п=1: Я(%)=З.Ъ/(\+г)/1\ Мпк. У вишовщносп з ним при великих червоних змщеннях г ~ 4-5-5 квазари утворюються переважно в областях флюктуашй галактичного масштабу 1 е короткочасною активною спицею еволюцп масивних галактик з масою М~ 10пМп. При малих червоних змаценнях г<1 домшуючим е процес утворення квазар1в внаслщок процес1в злиття галактик в трупах галактик з масштабом вщповщних областей -1 + 2/Г1 Мпк.

Публисацп.

1. Новосядлый B.C., Чорний Ю.Б. Развитие космологических возмущений на фоне крупномасштабных неоднородностей. // Астрономический журнал.- 1993,- Т. 70,- N 4,- С.563-569.

2. Новосядлий Б.С., Чоршй Ю.Б. Еволющя збурень галак-тичного масштабу на фош великомасштабних неоднорщностей. // Кшематика i ф1зика небесних тт. - 1994. - Т. 10. - N 3. - С. 84-95.

3. Chornij Yu., Novosyadlyj В. Redshift distribution of QSO's as a probe of initial spectrum on small scales.// Astronomical and Astrophysical Transections. - 1996. - V. 10. - P. 77-82.

4. Новосядлий B.C., Чорнш Ю.Б. Розподш квазар1в по z i початковий спектр флюктуащй на малих масштабах.// Кшематика и ф1зика небесних тш.- 1996. - Т. 12. - N 2. - С. 30-42.

5. Novosyadlyj В., Chornij Yu. Quasar abundance at high redshifts as a probe of initial power spectrum on small scale// Journal of Physical Studies.- 1997. - T.l - N 2,- P. 287-296.

Чоршй IO. Б. Просторовий розпод1л галактик i квазар1в та спектр потужиосп космолопчних флюктуащй густини речовшш. - Рукопис.

Дисертащя па здобуття вчеиого ступеня кавдидата ф1зико -математичних наук по спец1алыюст1 01.03.02 - астроф1зика, рад1оастроном1я. Головиа астроиом1чиа обсерватор1я НАН Украпш, Кшв, 1997.

Дисертащю присвячепо теоретичному дослщжешно характеристик просторового розпод1лу галактик i кпазар1в у космолопчних моделях i3 задания гточагковим спектром потужност) флюктуац!Й густиии речовини. Для цього з використаииям аналтгашх метод1в розраховано еволюц1ю флюктуац1й густини галактичиого масштабу i визначено

момента утворепня та копцентрацн масивних галактик в областях великомасштабнях неоднорщностей типу багатих скупчень галактик i великих порожпин. Також знайдено залежноси розиод1лу середным копцеитраци киазарш по червоних змвденнях та ix просторових двохточкових кореляцшпих фупкцш вщ початкового спектру потужноси. Шляхом сшвставлепня теоретичних розрахуншв цих характеристик i3 даними спостережень проведено тестувапия початкових cneKTpiß потужносп у космолопчних моделях i3 холодною темною матерieio типу аксюшв, нейтрино, а також cyMiuii цих частинок.

Ключов! слова: космолопя, великомасштабна структура Всесяггу, галактики, квазари.

Чорний Ю. Б. Пространственное распределение галактик и квазаров и спектр мощности космологических флюктуаций плотности вещества - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико -математических паук по специальности 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия. Главная астрономическая обсерватория HAH Украины, Киев, 1997.

Диссертация посвящена теоретическому исследованию характеристик прострапствепого распределения галактик и квазаров в космологических моделях с заданным первичным спектром мощности флюктуаций плотности вещества. Для этого 'с использованием аналитических . методов рассчитана эволюция флюктуаций плотности галактического масштаба и определены моменты образования и концентрации массивных галактик в областях крупномасштабных неоднородностей типа богатых скоплений галактик и больших пустот. Также найдено зависимости распределения средней концентрации квазаров по красным смещениям и их пространственных двухточечных

корреляционных функций от первичного спектра мощности. Посредством сопоставления теоретических рассчетов этих характеристик с данными наблюдений проведено тестирование первичных спектров мощности в космологических моделях с холодной темной материей типа аксиоиов, нейтрино, а также смеси этих частиц.

Ключевые слова: космология, крупномасштабная структура Вселенной, галактики, квазары,

Chornij Yu. В. Spatial distribution of galaxies and quasars and the power spectrum of cosmological fluctuations of matter density. -Manuscript.

Thesis for candidate's degree by speciality 01.03.02 - astrophysics, radioastronomy. Main astronomical observatory of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 1997.

The dissertation is devoted to investigation of theoretical characteristics of the spatial distribution of galaxies and quasars in cosmological models with given primordial power spectrum of matter density fluctuations. For this the evolution of density fluctuations at galactic scale and the moments of formation and concentration of inhomogeneties like rich clusters and large voids are calculated using analytic methods. Also the dependencies of the distribution of mean quasars concentration on redshift are founded, as well as dependence of quasar two-point correlation function on primordial power spectrum. By means of confrontation of theoretical estimation of these characteristics with observational data the testing of primordial power spectra is carried out for cosmological models with cold dark matter like axions, neutrinos and the mixture of these particles.

Key words: cosmology, large-scale structure of Universe, galaxies, quasars.

Пщписано до друку 15.02. 1998р. Формат 60 х 80 х 16. Пашр офс. Офс. друк. Обсяг 1,0 ф1з. д. л. Зам № 140 Тираж 100 прим. Безкоштовно.

ТзОВ "Брати Сиротинсыа \ К" м. Льв1в, вул. Коперника, 17.