Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ПОЗАГАЛАКТИЧНА АСТРОНОМІЯ - ЮРІЙ КУДРЯ 2016

РОЗДІЛ 1

МОЛОЧНИЙ ШЛЯХ

1.4. Сучасні дані про структуру і фізичні властивості Молочного Шляху

За сучасними даними Галактика має складнішу структуру, ніж двокомпонентна модель (див. п. 1.2). Розрізняють тонкий та товстий диски, центральну частину (ядро), балдж, гало (внутрішнє та зовнішнє) і корону (див. рис. 1.1, 1.2); повна картина будови Галактики неможлива без розгляду близького її оточення — карликових галактик-супутників. Основні параметри, за якими розрізняються підсистеми Молочного Шляху, наведені в табл. 1.1.

1.4.1. Тонкий і товстий диски: розподіл зоряного населення

Сучасне розділення диска на товстий та тонкий ґрунтується на аналізі кінематичних характеристик зір диска та показників їхньої металічності. Виявлена різниця у розподілі кольору та поверхневої густини тонкого та товстого дисків, різні шкали зменшення густини зір із висотою над галактичною площиною. Зокрема, розподіл зір з абсолютними візуальними величинами, більшими за 3m,5, добре апроксимується сумою двох експонент з параметрами шкали 260 ± 50 пк для тонкого диска та 760 ± 50 пк для товстого (див. (1.4)). При цьому щільність населення товстого диска становить приблизно 7 % щільності тонкого. Кінематичні параметри товстого диска інші ніж тонкого. Так, для зір, вік яких понад декілька мільярдів років, дисперсія швидкостей зір товстого диска вдвічі більша, ніж тонкого (~45 км/с проти ~20 км/с) у вертикальному напрямку. Діаметр товстого диска становить приблизно 30 кпк, балджу — 4 кпк (узагальнені дані див. табл. 1.1).

Таблиця 1.1. Основні параметри структури Галактики

Параметр

Нейтральний газ

Тонкий диск

Маса M · 1010Mʘ

0,5

6

Світність LB· 1010

1,8

M/Lb (Mʘ/Lʘ) '

3

Діаметр, кпк

50

50

Форма

exp(-hz/z)

exp(-hz/z)

Шкала висот, кпк

0,13

0,325

Дисперсія σz швидкості, км/с

7

20

Хімічний склад [Fe/H]

>0,1

-0,5—+0,3

Просторову концентрацію, або щільність розподілу зоряного населення n(z), у напрямку, перпендикулярному до галактичної площини в циліндричній галактичній системі координат, можна приблизно оцінити за такою формулою:

де величина h задає шкалу висот або, іншими словами, товщину відповідного компонента диска. За цією формулою можна умовно виділити «молодий» тонкий диск, в якому переважно містяться газ, пил Галактики та області зореутворення (товщина ≈100 пк); «старий» тонкий диск (товщина ≈325 пк); товстий диск (товщина ≈500 пк; зауважимо, що внесок зоряного населення товстого диска у загальну густину маси зоряного населення в галактичній площині на z = 0 становить лише 2 %). Сонце знаходиться в «молодому» тонкому диску Галактики.

Розрізнити компоненти диска можна також за дисперсією швидкостей (середньоквадратичне відхилення швидкостей від середньої швидкості) зір σζ перпендикулярно до галактичної площини — чим більша дисперсія швидкостей, тим більші стохастичні рухи зір, тобто більшою є шкала висот h (товщина) відповідного компонента диска Галактики. Нехай щільність зір певного зоряного населення в певній частині галактичного диска описується функцією f(V)d3Vзі швидкостями зір V = (V1, V2, V3) в елементі об’єму d3V = dV1dV2 dV3 у векторному просторі швидкостей.

Товстий диск

Балдж

Зоряне гало

Гало темної матерії

0,2—0,4

1

0,1

55

0,02

0,3

0,1

0

3

1

50

2

100

>200

exp(-hz/z)

Бар

r -3,5

2 + r 2)-1

1,5

0,4

3

2,8

40

120

100

-1,6 — -4

-1—+1

-4,5— -0,5

Іншими словами, функція f(V)d 3V визначає кількість зір із швидкостями в елементі об’єму [V, V + dVi], i = 1,3 . Тоді середня швидкісь зір певного зоряного населення становить

де— загальна щільність зір певного зоряного населення; R3 — тривимірна область інтегрування в просторі швидкостей. При цьому допускається, що зорі в диску рухаються навколо центру Галактики по колових орбітах. Насправді, швидкість зорі має й орбітальну, й випадкову компоненти (так, для зір в околі Сонця орбітальна швидкість становить ~220 км/с). Дисперсія швидкостей для і-ї компоненти вектора швидкості визначається з урахуванням (1.2) як

Зокрема, для старих зір, віком понад 6 млрд років, дисперсія швидкостей становить σz ~ 25 км/с, а шкала висот відповідає h ~ 350 пк; для молодих зір, віком менш як 3 млрд років, σz - 16 км/с, h ~ 250 пк. Молекулярний газ, присутній в областях зореутворення, має найменшу шкалу висот h ~ 65 пк (див. також рис. 1.3). Отже, чим молодше зоряне населення Галактики, тим меншою є його шкала висот (товщина).

Щоб оцінити просторову концентрацію зоряного населення n(z) на великих z для товстого диска, вираз (1.1) модифікують, зокрема, для щільності світності, яка пропорційна n(z), і використовують формулу

із параметрами hz = 2hтон і L0 = 0,05Lʘ/пк3.

Щільність розподілу всього зоряного населення диска Галактики можна розрахувати так:

де (R, z) — циліндричні галактичні координати; hтон = 325 пк. У цій формулі, як і в (1.1), випадок z = 0 не розглядають, оскільки він не має фізичного сенсу.

Формулу (1.1) використовують також для розрахунку концентрації зоряного населення вздовж галактичної площини, де припускається, що hR ~ 3,5 кпк (шкала висот або товщина галактичного диска). Зокрема, в околі Сонця для зір з абсолютними зоряними величинами 4,5 < MV< 9,5 отримуємо, що n ~ 0,02 зір/пк3 (одна зоря в об’ємі 50 пк3).









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.