Первая премия Ленинского Комсомола на физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова

К 85-летию физического факультета МГУ

Лауреаты премии Ленинского Комсомола А.В. Гончарский, А.М. Черепащук и А.Г. Ягола у Знамени Победы в 1975 году.

В 1974 году молодые сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова А.В. Гончарский, А.Г. Ягола (кафедра математики физического факультета МГУ) и А.М. Черепащук (ГАИШ) были удостоены премии Ленинского Комсомола за цикл работ по обратным задачам теории двойных затменных звезд.

Тесные двойные звездные системы очень перспективны для астрофизических исследований. Изучая движение и взаимодействие звезд в тесных двойных системах, можно определять фундаментальные характеристики звезд, прежде всего их массы и радиусы, независимо от расстояния до системы. Поэтому астрономы считают большой удачей, когда какой-либо пекулярный астрофизический объект входит в состав тесной двойной затменой системы.

Особенно ярко мощь аппарата теории тесных двойных систем раскрылась в 1970-е годы после открытия рентгеновских двойных систем, в состав которых, наряду с нормальными звездами, входят релятивистские объекты — нейтронные звезды и черные дыры.

Сотрудничество молодых ученых физического факультета и ГАИШ началось в 1965 году, когда проф. Д.Я. Мартынов, научный руководитель аспиранта А.М. Черепащука, попросил академика А.Н. Тихонова помочь в решении интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода, описывающих кривую блеска затменной двойной системы V444Cyg, состоящей из «нормальной» горячей звезды спектрального класса О5 и резко пекулярного объекта — звезды типа Вольфа-Райе. В спектрах звезд этого типа наблюдаются интенсивные и широкие линии излучения гелия, углерода, азота в высоких стадиях ионизации, наложенные на сравнительно низкотемпературный непрерывный спектр. Поскольку природа звезд Вольфа-Райе (WR) в те годы казалась загадочной, полностью параметризовать соответствующую обратную задачу оказалось невозможным и возникла необходимость искать, наряду с параметрами модели, функции распределения яркости и свойств непрозрачности по диску звезды WR, решая соответствующие интегральные уравнения.

Как известно, интегральные уравнения Фредгольма 1-го рода описывают некорректно поставленные задачи.

Андрей Николаевич Тихонов в 1963 году был удостоен Ленинской премии за разработку научно обоснованных методов решения некорректных задач, которые по его очень точному замечанию, могут рассматриваться как физически недоопределенные. Знаменитый метод регуляции Тихонова ныне вошел в золотой фонд математических методов обработки наблюдательных данных

Андрей Николаевич поручил двум своим студентам-старшекурсникам А.В. Гончарскому и А.Г. Яголе включиться в разработку методов решения обратных задач астрофизики. И с 1965 года началась совместная работа А.В. Гончарского, А.Г. Яголы и А.М. Черепащука по применению методов регуляризации Тихонова к решению астрофизических обратных задач.

Для успешного решения некорректной задачи нужно как можно более полно использовать ее специфику в виде априорной информации об искомом решении. Если при этом удается выделить компактное множество функций, то, как было показано А.Н. Тихоновым в 1943 году, обратная задача становится условно корректной. Этот результат был потом усилен В.К. Ивановым, который ввел понятие квазирешения некорректной задачи на компакте.

А.В. Гончарский, А.М. Черепащук и А.Г. Ягола предложили решать обратную задачу интерпретации кривых блеска затменных двойных систем на множестве монотонных неотрицательных функций. Была доказана теорема о том, что это множество является компактом и был развит эффективный алгоритм решения соответствующей обратной задачи.

Конечный результат оказался очень красивым: авторам удалось свести некорректную обратную задачу к задаче отыскания квазирешения на введенном ими компакте и получить устойчивые результаты восстановления функций распределения яркости и свойств непрозрачности по диску звезды WR. Это эквивалентно тому, как если бы в сверхмощный телескоп им удалось увидеть изображение диска звезды WR.

Оказалось, что центральная часть диска WR горячая (Т > 70000 К) и имеет малые размеры (менее 3 солнечных радиусов), а температура излучения периферийных частей диска WR (рекомбинационное изучение звездного ветра WR, расширяющегося со скоростью ~2000 км/с) сравнительно низка (Т ~ 20000 К). Поскольку вклад излучения периферийных частей диска WR преобладает, температура суммарного излучения звезды WR получается сравнительно низкой. Это и объясняет главную загадку звезд WR: наличие линий излучения высокоионизованных элементов при сравнительно низкотемпературном непрерывном спектре.

Относительно малый радиус гидростатического «ядра» звезды WR (менее 3 солнечных радиусов) при массе этой звезды в 10 солнечных свидетельствует о том, что звезда WR является гелиевым остатком первоначально массивной звезды, потерявший главную часть своей водородный оболочки. Через несколько сотен тысяч лет звезда WR должно взорваться как сверхновая типа I b/c и сформировать черную дыру.

Этот вывод в настоящее время является общепризнанным.

Таким образом, применение метода регуляризации Тихонова к решению обратной задачи интерпретации кривых блеска затменных двойных систем с компонентами — звездами WR позволило авторам установить природу и эволюционный путь этих резко пекулярных объектов. Развитый авторами алгоритм и компьютерная программа для решения некорректной задачи на множестве монотонных неотрицательных функций применяется для решения не только обратных задач астрофизики, но и для решения других задач науки и техники.

За эти исследования А.В. Гончарский, А.М. Черепащук и А.Г. Ягола были удостоены премии Ленинского Комсомола, которая в то время фактически приравнивалось по статусу к Государственным премиям для молодых ученых в возрасте до 33 лет. Дальнейшее развитие этих работ позволило им же получить в 1988 году Ломоносовскую премию МГУ 1-ой степени.

Заведующий кафедрой экспериментальной астрономии,

профессор А.С. Расторгуев

От редакции:

А ныне.

Гончарский Александр Владимирович — доктор физико-математических наук , профессор.

Заведующий лабораторией разработки систем автоматизации обработки изображений Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ, профессор кафедры математической физики факультета вычислительной математики и кибернетики.

Черепащук Анатолий Михайлович — директор Государственного астрономического института имени П.К.Штернберга МГУ, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий астрономическим отделением физического факультета МГУ и кафедрой астрофизики и звездной астрономии астрономического отделения, действительный член Российской академии наук, член бюро отделения физических наук РАН, заместитель председателя совета по астрономии РАН. Он был вице-президентом Европейского астрономического общества (2000-2005 гг.), является ассоциированным членом Английского Королевского астрономического общества. Президент Ассоциации планетариев России (с 2007 г.). Лауреат Ломоносовских премий МГУ — за научную (1988) и педагогическую (2001) деятельность. Лауреат премии имени А.А. Белопольского РАН (2002). В 2008 году ему присуждена Государственная премия Российской Федерации в области науки и технологий, в 2013 году — премия Правительства РФ в области образования. Награжден орденом Дружбы (1999), орденом Почета (2005).

Ягола Анатолий Григорьевич — доктор физико-математических наук, профессор кафедры математики физического факультета МГУ, зам. Председателя (с 1992) Научно-методического совета по математике Министерства образования и науки РФ. Член Координационного совета по циклу математических и общих естественнонаучных дисциплин Министерства образования и науки РФ (с 2003). Член Американского математического общества (с 1995), Европейского математического общества (с 1999, в 1999-2002 член Комитета по приложениям математики), Европейского консорциума по математике в промышленности. Лауреат премии им. М.В.Ломоносова I степени (1988).