СПбГУ провел первую Международную астрофизическую конференцию AGES

За последние годы существенно выросла роль многоволновых наблюдений и регулярных обзоров неба, позволяющих отслеживать поведение галактик в широком диапазоне энергий — от радио- до гамма‑излучения. Это, в свою очередь, требует новых подходов к анализу больших массивов данных и усиливает необходимость взаимодействия между наблюдателями и теоретиками. Конференция AGES была задумана именно как такая междисциплинарная площадка, объединяющая специалистов из ведущих научных центров России и зарубежья.

В центре внимания участников — физика активных галактических ядер, процессы в их центральных областях, формирование и эволюция галактик, а также источники космических лучей и нейтрино. В программе были представлены доклады приглашенных ведущих российских, китайских, сербских и индийских ученых, устные выступления и постерные сессии, в том числе студентов и аспирантов, для которых конференция стала возможностью включиться в актуальную научную повестку.

Ученые СПбГУ представили исследования, посвященные структуре дисковых галактик и их статистическим свойствам. Их работы охватили широкий спектр деятельности: от анализа отдельных объектов до изучения больших выборок и выявления общих закономерностей.

С докладом, посвященным структуре дисковых галактик, выступил астрофизик, ведущий научный сотрудник СПбГУ Сергей Савченко. В центре исследования — так называемые обрывы в распределении яркости галактических дисков, то есть участки, где вместо постепенного угасания к краям резко меняется характер убывания светимости по мере удаления от центра. Анализ распределения яркости позволяет проследить, как менялись условия внутри галактики и какие процессы влияли на развитие, а по «обрывам» можно буквально реконструировать ее эволюцию.

Работа основана на анализе 375 галактик, наблюдаемых в положении «с ребра», что позволяет более точно измерять их структуру даже в самых удаленных областях. Такой подход, в сочетании с использованием глубоких данных обзора DESI Legacy Imaging Survey, дал возможность выявить особенности, которые в менее чувствительных наблюдениях остаются незаметными.

Около 90% исследованных галактик имеют выраженные обрывы яркости в дисках — значительно больше, чем предполагалось ранее. Это связано как с глубиной наблюдений, так и с выбранной геометрией: при наблюдении «с ребра» галактики выглядят ярче, что позволяет фиксировать слабые структуры. При этом подавляющее большинство объектов относится к типу II — с так называемым downbending-обрывом, когда внешний диск резко становится менее ярким. Невооруженным глазом на оптических изображениях «обрывы» трудно разглядеть, поэтому требуется специальный анализ с результатом на выходе в виде графиков.

Дополнительный анализ показал, что такие «обрывы» могут различаться по силе и образуют отдельные группы, при этом их характеристики связаны с цветом диска, но практически не зависят от массы галактики или параметров ее центральной части — балджа.

Дисковая структура формируется на протяжении миллиардов лет и отражает историю звездообразования, перераспределения вещества и динамических процессов внутри галактики. Наличие «обрывов» может свидетельствовать, например, о резком снижении темпов образования новых звезд, миграции уже существующих звезд или влиянии гравитационных резонансов. Таким образом, анализ таких особенностей позволяет читать историю галактики по ее структуре — так же, как геологи изучают прошлое Земли по слоям горных пород.

Продолжением темы стал доклад астрофизика, старшего научного сотрудника СПбГУ Александра Марчука, посвященный проекту EGIDE (Edge-on Galaxies in the DESI survey) — одному из крупнейших каталогов галактик, наблюдаемых «с ребра». В рамках проекта сформирована выборка из более чем 145 тысяч объектов, охватывающая свыше половины небесной сферы.

Каталог создан с использованием методов машинного обучения: нейросеть отбирала кандидатов, после чего результаты проходили ручную проверку. Такой подход позволил не только существенно увеличить масштаб исследования, но и обеспечить высокое качество данных. В отличие от предыдущих каталогов, включавших тысячи или десятки тысяч галактик, EGIDE впервые дает возможность анализировать их свойства на принципиально новом статистическом уровне.

Первые результаты показывают, что свойства галактик систематически связаны с их физическими характеристиками: более массивные объекты оказываются относительно более «толстыми», а цвет галактики связан с ее формой и историей звездообразования. Эти выводы хорошо согласуются с результатами анализа меньших выборок, но теперь подтверждаются на существенно большем массиве данных.

В совокупности представленные исследования демонстрируют, как современные методы анализа данных — от глубоких фотометрических наблюдений до машинного обучения — позволяют переходить от изучения отдельных объектов к пониманию общих закономерностей эволюции галактик.

Следующие выступления в рамках конференции были посвящены переменности блазаров — самого экстремального класса галактик с активными ядрами, в центре которых сверхмассивная черная дыра. Из ее окрестностей выбрасываются и распространяются на огромные расстояния джеты — мощные потоки плазмы, состоящей из релятивистских частиц и энергии магнитного поля. В случае блазаров джеты направлены под малым углом к наблюдателю, такие объекты могут демонстрировать быстрые всплески излучения сразу во всем электромагнитном спектре, от радио- до самых высоких энергий в гамма-диапазоне. Механизмы этой активности исследуются научными группами по всему миру и до конца все еще не изучены.

Работа астрофизика, ассистента СПбГУ Ивана Троицкого основана на проанализированных данных об общем потоке излучения за десятилетний период, а также сопоставлены наблюдения в оптическом и гамма-диапазонах для четырех ярких блазаров. Особое внимание уделялось поведению так называемого угла поляризации — параметра, отражающего ориентацию магнитного поля в источнике. Именно его изменения могут указывать на процессы, происходящие в джетах.

Анализ показал, что всплески излучения в оптическом и гамма-диапазонах статистически связаны между собой и часто происходят практически одновременно. При этом в ряде случаев наблюдается увеличение степени поляризации во время вспышек, что указывает на упорядочивание магнитного поля. Для всех исследованных объектов были зафиксированы десятки эпизодов вращения угла поляризации, что свидетельствует о сложной и динамичной структуре излучающих областей.

Особое внимание в работе уделено методам обработки данных: кросс‑корреляционный анализ, моделирование искусственных кривых блеска и специальные подходы к устранению неоднозначности в измерениях поляризации. Это позволило более точно оценить временные задержки между различными диапазонами и повысить надежность результатов.

С научной точки зрения такие исследования помогают приблизиться к ответу на один из ключевых вопросов астрофизики: каким образом вблизи черных дыр формируются мощные выбросы вещества и излучения. Связь между разными диапазонами излучения и поведением поляризации дает возможность проследить, как частицы ускоряются и как энергия переносится на огромные расстояния.

Отдельное направление исследований, представленное председателем локального оргкомитета конференции AGES-2026, аспиранткой СПбГУ Екатериной Шишкиной, связано с анализом длительных наблюдений за широкой выборкой блазаров и поиском закономерностей в их поведении, которые невозможно выявить на коротких временных интервалах.

«Лаборатория наблюдательной астрофизики СПбГУ уже более 20 лет ведет мониторинг оптической поляризации блазаров. Подобные наблюдения выполняются лишь ограниченным числом научных групп в мире. В рамках этой программы мы исследуем около 30 объектов, и накопленные данные уникальны по своей длительности и полноте. Это позволяет анализировать вращения угла поляризации и на их основе делать выводы о структуре магнитного поля во внутренних областях джетов, вблизи сверхмассивной черной дыры, а также о механизмах излучения блазаров различных типов», — отметила Екатерина Шишкина.

Исследование основано на данных фотополяриметрических наблюдений 32 блазаров. В центре внимания — эпизоды, при которых направление поляризованного света изменяется постепенно и упорядоченно. Такие события могут длиться от нескольких дней до месяцев и позволяют проследить процессы, происходящие вблизи центральной черной дыры. Проще говоря, ученые наблюдают, как поворачивается плоскость поляризации света, и по этим изменениям восстанавливают, что происходит внутри потоков вещества, выбрасываемых из центра галактики.

В ходе анализа был предложен критерий, позволяющий отделять полные вращения от неполных и корректно оценивать их параметры. В выборке обнаружены сотни таких эпизодов, причем они характерны для большинства исследованных объектов.

Показано, что параметры этих изменений связаны с физическими свойствами источников: при более высокой степени поляризации амплитуда вращения, как правило, меньше. Кроме того, примерно для трети объектов направление поляризации согласуется с направлением радиоджетов, что дает дополнительную информацию о геометрии источников.

Полученные результаты позволяют лучше понять процессы, происходящие внутри джетов. В частности, наблюдаемые изменения могут быть связаны с распространением ударных волн, турбулентностью или изменением геометрии выброса вещества.

Проведение AGES-2026 в СПбГУ обозначило формирование новой регулярной площадки для обсуждения актуальных задач внегалактической астрофизики. Очный формат объединил исследователей самых разных направлений — от наблюдательных программ до теоретического моделирования, выстроив таким образом профессиональный международный диалог вокруг общих научных проблем.

Фото: пресс-служба СПбГУ