Впервые в мире ученые использовали методы теории сетей для решения астрономической задачи — объяснения начальной функции масс, показывающей, как соотносится число небольших и крупных звезд в галактиках и других звездных системах. Работа исследователей опубликована в последнем выпуске журнала The Astrophysical Journal.
«Подобные методы применялись в различных областях науки — от социологии и информатики до молекулярной биологии, но никогда в астрофизике», — комментирует Игорь Чилингарян.
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 первым 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.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 3,
"picsrc": "Модель межзвездной среды с фрактальным распределением плотности, где обозначены плотные молекулярные облака, из которых формируются протозвезды, и показаны гравитационные силы, которые они создают",
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"src": "Игорь Чилингарян, Андрей Клишин",
"uid": "_uid_8289989_i_3"
}
астрономам важно знать, из каких звезд состоит эта «семья», то есть располагать данными о том, сколько звезд какой массы присутствует в звездной системе.
Ученые 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: 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.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 4,
"picsrc": "Та же область, что на первой картинке, но цветами показаны зоны, где гравитация каждого из плотных молекулярных облаков доминирует. Частичка межзвездной среды, показанная маленьким квадратиком, может присоединиться к каждому из плотных облаков с вероятностью, пропорциональной гравитационной силе, создаваемой им",
"repl": "<4>:{{incut4()}}",
"src": "Игорь Чилингарян, Андрей Клишин",
"uid": "_uid_8289989_i_4"
}
Таким образом, ученые смогли при помощи восьми уравнений и без привлечения не имеющих физического обоснования дополнительных параметров теоретически объяснить форму начальной функции масс звезд.
По словам Игоря Чилингаряна, ранее это делалось исключительно в рамках «классических астрофизических методов» — в больших сериях статей на десятках страниц сложных вычислений в сотнях уравнений.
Теория случайных сетей — это наука, активно развивающаяся на протяжении последних 15–20 лет. Как следует из ее названия, занимается она изучением свойств сетей как математических объектов, вне зависимости от того, какая реальная система понимается в качестве сети. Так, теорию сетей можно использовать
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 (владелец компания Meta признана в России экстремистской и запрещена), или даже во всем интернете, а также для общения в научных коллаборациях.
«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)», — заключает Игорь Чилингарян.
