‎.‎i‎‎ تابع جرم اولیه: ابزاری برای متمایز ساختن مدل های گرانشی‎‎‎ ‎.‎ii‎ تخت شدگی تابع جرم‎ خوشه ی کروی پالومار ‎‎‎1‎4‎

چکیده جرم قابل مشاهده در کهکشان ها و خوشه های کهکشانی قادر به تولید گرانش مورد نیاز برای توصیف دینامیک آنها نیست. برای حل این مشکل، از طرفی سناریوی ماده ی تاریک سرد ‎‎ ‎(cdm)‎ و در طرف دیگر نظریه های گرانشی جایگزین پیشنهاد شده اند. گرانش جایگزینِ میلگروم (mond) ‏، موفات (mog‎) ‏، ثبوتی (nlnl) ‏، و سناریوی cdm ‏، همگی منحنی دورانِ کهکشان های مارپیچی را به خوبی باز تولید می کنند. اگر چه مقادیر کاملاً متفاوتی برای نسبت جرم-به-درخشندگیِ ستاره ای، m/l ، در کهکشان ها پیش بینی می کنند. در بخش اول از این پایان نامه، با استفاده ازمدل های سنتز جمعیت ستاره ای ‏، ‎sps‎ ‏، و رابطه ی رنگ-m/l در کهکشان ها، روشی را برای تفکیک مدل های گرانشی مختلف پیشنهاد داده ایم. چگونگی رابطه ی رنگ-m/l به تابع جرم اولیه ، imf ، بستگی دارد. ما منحنی دوران 46 کهکشان از گونه های مختلف را آنالیز نموده و مقادیر نتیجه شده برای m/l را با پیش بینی مدل های sps مقایسه نموده ایم. رابطه ی رنگ-m/l که از مدل های گرانشی mond و nlnl به دست می آیند با پیش بینیِ مدل های sps سازگار هستند. در حالی که مد ل mog فاقد چنین سازگاریی می باشد و m/l های به دست آمده از مدل cdm بسیار پراکنده اند. به علاوه نسبت های m/l برآمده از مدل گرانشیِ nlnl با تابع جرم اولیه ی کروپا توافق بهتری دارد در حالی که mond با تابع جرم اولیه ی سالپتر‎‎‎‎ در توافق است. به این ترتیب به نوعی imf های مختلف نیز از یکدیگر تفکیک می شوند. در بخش دوم از این پایان نامه، برای اولین بار شبیه سازی مستقیم n - ذره ای را به صورت ستاره-به-ستاره برای یکی از خوشه های کرویِ پیر کهکشان راه شیری ، پالومار 14 (pal14) انجام داده ایم. با استفاده از سخت افزار gpu در دانشگاه بُن، مجموعه ای از محاسباتِ جامعِ n - ذره ای را برای مدل سازیِ این خوشه انجام داده ایم. با تغییر شرایط اولیه، بهترین مدل اولیه را که پس از تحول با داده های رصدی تطابق بهتری داشته است را یافته ایم. برای این منظور علاوه بر شعاع نیمه-روشنایی، جرم و سرعت پخشی، شیب تابع جرم ستاره ایِ pal14 را نیز که به طور قابل توجهی تخت تر از دیگر خوشه های کروی است بازتولید کرده ایم. اگر چه بیشتر مدل های ما قادر به توصیف پارامتر های اصلی خوشه هستند اما جداسازیِ جرمیِ دینامیکی به تنهایی قادر به توصیفِ شیب تابع جرم pal14 نمی باشد. برای توضیح این تخت شدگی، مدل های اولیه ی دیگری با درجات مختلفی از جداسازی جرمی اولیه و یا imf تخت شده را بررسی نموده ایم. اما میزان جداسازی جرمی اولیه ی لازم برای بازتولید شیب تابع جرم‏، خیلی زیاد است. این مدل سازی ها نشان می دهند که شرایط اولیه ی pal14 بعد از خروج گاز عبارت است از: شعاع نیمه-جرمِ ‎‎pc ??، جرم حدوداً ????? برابر جرم خورشید و احتمالاً درجاتی از جداسازی جرمی اولیه یا تابع جرم اولیه ی غیر کاونیک با تعداد کمتری ستاره ی کم جرم. همچنین مدلی با 5 درصد دوتایی اولیه را برای بررسی تأثیر دوتایی ها بر تحول خوشه، شبیه سازی نموده ایم، که تأثیر چندانی ندیدیم. نشان دادیم که کسر دوتایی های این خوشه در طول تحول تقریباً ثابت باقی می ماند. بنابراین به نظر می رسد که خوشه های کروی هاله با چگالیِ کم، موارد مناسبی برای به دست آوردن کسر دوتایی های اولیه ی خوشه هستند.