GAIA DR3 БАҚЫЛАУ ҚАТЕЛІКТЕРІНІҢ КОСМОЛОГИЯЛЫҚ УАҚЫТ ШКАЛАСЫНДАҒЫ ШАР ТӘРІЗДІ ШОҒЫРЛАРДЫҢ ОРБИТАЛАРЫН ҚАЛПЫНА КЕЛТІРУГЕ ӘСЕРІ

Жақында галактиканың пайда болу тарихымен айналысатын астрономияның өркендеп келе жатқан саласы – Галактикалық археология танымал бола бастады. Шар тәрізді шоғырлардың Құс Жолында болған көптеген негізгі процестерге қатысы бар, сондықтан оларды зерттеудің, атап айтқанда, олардың орбиталарын қалпына келтірудің маңызы зор. Gaia DR3 каталогы жұлдыздың меншікті қозғалысы, радиалды жылдамдығы және гелиоцентрлік қашықтығы секілді 165 шар тәрізді шоғырлардың параметрлерін қандайда бір дәлдікпен қамтамасыз етеді, сондықтан Галактоцентрлік координаттар жүйесіне түрлендіру кезінде бастапқы деректерге берілген параметрлерді өлшеу қателіктерінің әсерін зерттеу маңызды, нәтижесінде бұның орбита пішініне де әсері болады. Біз шар тәрізді шоғырлардың орбиталарын 10 миллиард жылға кері қарай интегралдадық. Ол үшін Құс Жолы потенциалына мейлінше жақын болатын IllustrisTNG-100 космологиялық модельдеу дерекқорындағы 411321 жеке нөмірі бойынша алынған сыртқы динамикалық потенциалды галактика пайдаланылды. Интегралдау уақытының иерархиялық жеке қадамдары бар төртінші ретті Эрмит схемасына негізделген N-денені параллель есептейтін φ-GPU коды арқылы жүзеге асырылды. Қателердің қалыпты таралуын ескере отырып, бастапқы деректердің 1000 кездейсоқтығы жасалды және қателіктердің бастапқы жылдамдықтардың таралуына және орбита пішініне әсері қарастырылды. Меншікті қозғалыстары мен радиалды жылдамдырының параметрлері бойынша – ең үлкен, ал гелиоцентрлік қашықтықтары бойынша – ең кіші салыстырмалы қателерге ие. Шар тәрізді шоғырлардың жалпы санының 85%-ында барлық параметрлер бойынша 10%-дан аспайтын, ал 5,4%-да 1%-дан аспайтын салыстырмалы қателер бар екені анықталды. Салыстырмалы қателіктердің әртүрлі мәндері бар кластерлер үшін өлшеу қателерінің әсерін зерттей отырып, біз көптеген шар тәрізді шоғырлар үшін өлшеу қателерінің орбиталардың пішініне әсері маңызды емес деген қорытындыға келдік, сондықтан аталған шоғырлар үшін орбиталарды жоғары дәлдікпен қалпына келтіру мүмкін болады. Шар тәрізді шоғырлардың орбиталарын қалпына келтіру ғарыштық уақыт шкалаларын қамтитындықтан, өлшеу қателіктерін ескеру негізгі интегралдауға дейінгі дайындық процедурасының маңызды аспектісі болады.

1. Buder S. et al. The GALAH+ survey: Third data release. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2021, vol. 506, no. 1, pp. 150–201. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1242.

2. Vallenari A. et al. Gaia Data Release 3 - Summary of the content and survey properties. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. EDP Sciences, 2023, vol. 674, p. A1. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202243940.

3. Kollmeier J. et al. SDSS-V: Pioneering Panoptic Spectroscopy. arXiv: Astrophysics of Galaxies, 2017. https://assets.pubpub.org/nubevd6h/01598545751555.pdf.

4. Ackerl C. et al. Galaxy archaeology - The quest for ancient mergers, 2024, pp. 1.01.

5. Merrow A. et al. Did the Gaia Enceladus/Sausage merger form the Milky Way’s bar? Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford University Press, 2024, p. stae1250. https://academic.oup.com/mnras/advance-articleabstract/doi/10.1093/mnras/stae1250/7671147.

6. Marin-Franch A. et al. THE ACS SURVEY OF GALACTIC GLOBULAR CLUSTERS. VII.* RELATIVE AGES. Astrophys. J. IOP Publishing, 2009, vol. 694, no. 2, p. 1498. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/694/2/1498/meta

7. Valcin D. et al. Inferring the Age of the Universe with Globular Clusters. arXiv [astro-ph.CO], 2020. https://doi.org/10.1088/1475-7516/2020/12/002

8. Vandenberg D.A. et al. The Ages of 55 Globular Clusters as Determined Using an Improved delta V_TO^HB Method Along with Color-Magnitude Diagram Constraints, and Their Implications for Broader Issues. arXiv [astro-ph.GA], 2013. https://doi.org/10.1088/0004-637X/775/2/134.

9. Baumgardt H. et al. Mean proper motions, space orbits, and velocity dispersion profiles of Galactic globular clusters derived from Gaia DR2 data, mnras, 2019, vol. 482, no. 4, pp. 5138–5155. https://doi.org/10.1093/mnras/sty2997

10. Baumgardt H., Vasiliev E. Accurate distances to Galactic globular clusters through a combination of Gaia EDR3, HST, and literature data, mnras, 2021, vol. 505, no. 4, pp. 5957–5977. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1474.

11. Harris G.L.H., Poole G.B., Harris W.E. Globular clusters and supermassive black holes in galaxies: further analysis and a larger sample. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2014, vol. 438, no. 3, pp. 2117–2130. https://doi.org/10.1093/mnras/stt2337.

12. Kharchenko N.V. et al. Global survey of star clusters in the Milky Way II. The catalogue of basic parameters. arXiv [astro-ph.GA], 2013. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201322302.

13. Ibata R. et al. Charting the galactic acceleration field. I. a search for stellar streams with Gaia DR2 and EDR3 with follow-up from ESPaDOnS and UVES. Astrophys. J. American Astronomical Society, 2021, vol. 914, no. 2, pp. 123. https://doi.org/10.3847/1538-4357/abfcc2.

14. Mateu C. galstreams: A library of Milky Way stellar stream footprints and tracks. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2023, vol. 520, no. 4, pp. 5225–5258. https://doi.org/10.1093/mnras/stad321.

15. Snaith O.N. et al. The dominant epoch of star formation in the Milky Way formed the thick disk. Astrophys. J. Lett. IOP Publishing, 2014, vol. 781, no. 2, p. L31. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/781/2/L31/meta.

16. Xiang M., Rix H.-W. A time-resolved picture of our Milky Way’s early formation history. Nature, 2022, vol. 603, no. 7902, pp. 599–603. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04496-5.

17. Brown A.G.A. et al. Gaia Early Data Release 3 - Summary of the contents and survey properties. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. EDP Sciences, 2021, vol. 649, p. A1. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039657.

18. Gaia C. et al. Gaia data release 2 summary of the contents and survey properties. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. EDP Sciences, 2018, vol. 616, no. 1. https://real.mtak.hu/84690/1/gaia6.pdf.

19. Malhan K. et al. The global dynamical atlas of the Milky Way mergers: Constraints from Gaia EDR3–based orbits of globular clusters, stellar streams, and satellite galaxies. Astrophys. J. American Astronomical Society, 2022, vol. 926, no. 2, p. 107. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac4d2a.

20. Massari D., Koppelman H.H., Helmi A. Origin of the system of globular clusters in the Milky Way. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. EDP Sciences, 2019, vol. 630, p. L4. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936135.

21. Myeong G.C. et al. Evidence for two early accretion events that built the Milky Way stellar halo. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2019, vol. 488, no. 1, pp. 1235–1247. https://doi.org/10.1093/mnras/stz1770.

22. Dwek E., Arendt R.G., Hauser M.G. Morphology, near-infrared luminosity, and mass of the Galactic bulge from COBE DIRBE observations. Journal, Part 1 …. adsabs.harvard.edu, 1995. https://adsabs.harvard.edu/full/1995ApJ...445..716D.

23. Wegg C., Gerhard O. Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2013, vol. 435, no. 3, pp.1874–1887. https://doi.org/10.1093/mnras/stt1376.

24. Conroy C. et al. All-sky dynamical response of the Galactic halo to the Large Magellanic Cloud. Nature, 2021, vol. 592, no. 7855, pp. 534–536. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03385-7.

25. Gómez F.A. et al. And yet it moves: the dangers of artificially fixing the Milky Way center of mass in the presence of a massive Large Magellanic Cloud. Astrophys. J. Iop Publishing, 2015, vol. 802, no. 2, p.128. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/802/2/128/meta.

26. Petersen M.S., Peñarrubia J. Detection of the Milky Way reflex motion due to the Large Magellanic Cloud infall. Nature Astronomy. Nature Publishing Group, 2020, vol. 5, no. 3, pp. 251–255. https://doi.org/10.1038/s41550-020-01254-3.

27. Bajkova A.T., Bobylev V.V. Orbits of 152 globular clusters of the Milky Way galaxy constructed from the Gaia DR2 data. arXiv [astro-ph.GA], 2020. https://doi.org/10.1088/1674-4527/21/7/173/meta

28. Vasiliev E., Baumgardt H. Gaia EDR3 view on galactic globular clusters. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2021, vol. 505, no. 4, pp. 5978–6002. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1475.

29. Reid M.J., Brunthaler A. The proper motion of Sagittarius A*. ii. The mass of Sagittarius A. Astrophys. J. American Astronomical Society, 2004, vol. 616, no. 2, pp. 872–884. https://doi.org/10.1086/424960.

30. Bennett M., Bovy J. Vertical waves in the solar neighbourhood in Gaia DR2. Mon. Not. R. Astron. Soc. Oxford Academic, 2018, vol. 482, no. 1, pp. 1417–1425. https://doi.org/10.1093/mnras/sty2813.

31. Bovy J. et al. The Milky Way’s circular-velocity curve between 4 and 14 kpc from APOGEE data. Astrophys. J. IOP Publishing, 2012, vol. 759, no. 2, p. 131. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/759/2/131/meta

32. Drimmel R., Poggio E. On the solar velocity. Res. Notes AAS. American Astronomical Society, 2018, vol. 2, no. 4, p. 210. https://doi.org/10.3847/2515-5172/aaef8b.

33. Chemerynska I.V. et al. Kinematic characteristics of the Milky Way globular clusters based on Gaia DR2 data. arXiv [astro-ph.GA], 2022. http://arxiv.org/abs/2201.07221.

34. Nelson D. et al. The IllustrisTNG simulations: public data release. Computational Astrophysics and Cosmology, 2019, vol. 6, no. 1, p. 2. https://doi.org/10.1186/s40668-019-0028-x

35. Miyamoto M., Nagai R. Three-dimensional models for the distribution of mass in galaxies, 1975, vol. 27, no. 4, pp. 533–543. adsabs.harvard.edu, 1975. https://adsabs.harvard.edu/full/1975PASJ...27..533M.

36. Navarro J.F., Frenk C.S., White S.D.M. A universal density profile from hierarchical clustering. Astrophys. J. American Astronomical Society, 1997, vol. 490, no. 2, pp. 493–508. https://doi.org/10.1086/304888.

37. Ishchenko M. et al. Milky Way globular clusters on cosmological timescales - I. Evolution of the orbital parameters in time-varying potentials. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. EDP Sciences, 2023, vol. 673, p.A152. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202245117.

38. Mardini M.K. et al. Cosmological insights into the early accretion of r-process-enhanced stars. I. a comprehensive chemodynamical analysis of LAMOST J1109+0754. Astrophys. J. American Astronomical Society, 2020, vol. 903, no. 2, p. 88. https://doi.org/10.3847/1538-4357/abbc13.

39. Berczik P. et al. High performance massively parallel direct N-body simulations on large GPU clusters. International conference on high performance computing, 2011, pp. 8–18. ftp://ftp.mao.kiev.ua/pub/berczik/phi-GPU/paper/1.1(8).pdf.

40. Berczik P. et al. Up to 700k GPU Cores, Kepler, and the Exascale Future for Simulations of Star Clusters Around Black Holes. Supercomputing. Springer Berlin Heidelberg, 2013, pp. 13–25. https://doi.org/10.1007/978-3-642-38750-0_2.