<< 9.1 Poleznye formuly | Oglavlenie | 9.3 Rezul'taty izucheniya ... >>
9.2 Problemy issledovaniya dalekih galaktik
K sozhaleniyu, sushestvuyut po krainei mere tri
principial'nyh faktora, sil'no zatrudnyayushih nablyudatel'noe
issledovanie dalekih galaktik. Pervye dva svyazany s rasshireniem
Vselennoi, a tretii -- s evolyuciei ih harakteristik so vremenem.
Oslablenie yarkosti
Pervaya iz pomeh -- eto tak nazyvaemoe
kosmologicheskoe oslablenie poverhnostnoi yarkosti, zavisyashee v modeli
rasshiryayusheisya Vselennoi tol'ko ot krasnogo smesheniya:
Kak vidno iz (98), rasshirenie Vselennoi privodit k obeskurazhivayushe bystromu padeniyu poverhnostnoi yarkosti s rostom . Ob'ekty s imeyut v 3 raz men'shie yarkosti (ili, v zvezdnyh velichinah, ) po sravneniyu s analogichnymi ob'ektami vblizi nas. Galaktiki s oslabevayut na 7 zvezdnyh velichin (!). Sledovatel'no, dazhe s pomosh'yu kosmicheskih nablyudenii sredi dalekih galaktik nam dostupny lish' te, kotorye imeyut ochen' vysokuyu poverhnostnuyu yarkost' (naprimer, za schet moshnoi vspyshki zvezdoobrazovaniya).
Padenie yarkosti s uvelicheniem (naryadu s vliyaniem -popravki -- sm. dalee) privodit k eshe odnoi nablyudatel'noi probleme -- pri sravnenii lineinyh razmerov galaktik, nablyudaemyh na raznyh rasstoyaniyah, nel'zya ispol'zovat' ih izofotnye diametry (to est', diametry, izmerennye v predelah fiksirovannogo znacheniya poverhnostnoi yarkosti). Dlya eksponencial'nogo diska (43) pri radius v predelah izofoty raven (pri i ). Radius diska, nablyudaemogo na krasnom smeshenii , s ispol'zovaniem (98) mozhet byt' predstavlen kak . Sledovatel'no, uzhe pri izofotnyi radius diska umen'shaetsya na 0.38 ili primerno na 10% opticheskogo radiusa. Pri nablyudaemoe izmenenie radiusa dostigaet 2.8.
Dlya galaktiki, raspredelenie yarkosti kotoroi
opisyvaetsya zakonom Vokulera (11), izmenenie izofotnogo
radiusa s daetsya sleduyushei formuloi:
,
gde
. Dlya
ellipticheskoi galaktiki NGC 3379 s
(sm. ris. 11)
izofotnyi radius pri
raven
.
Pri radius galaktiki umen'shaetsya do 2.70 (na 14%),
a pri -- do 0.89.
Pri sravnenii razmerov galaktik mozhno primenyat', naprimer,
velichiny (dlya eksponencial'nogo raspredeleniya) ili ispol'zovat'
podhod, osnovannyi na tak nazyvaemoi ''funkcii Petrosyana''
[252]. Eta funkciya (tochnee, velichina ei obratnaya) ravna
(99) |
K-popravka
Vtoroi zatrudnyayushii issledovaniya faktor sostoit v tom, chto pri
nablyudenii dvizhushegosya istochnika my registriruem v dannom intervale
dlin voln izluchenie, ispushennoe galaktikoi v drugom -- smeshennom --
diapazone. Ispravlenie nablyudenii za etot effekt nazyvaetsya
-popravkoi.
Velichina -popravki v zvezdnyh velichinah ravna
V chastnom sluchae, kogda raspredelenie energii v spektre
istochnika mozhet byt' opisano stepennym zakonom
,
formula (100) preobrazuetsya v prostoe analiticheskoe
vyrazhenie (sm., naprimer, [254]):
.
U galaktik s bol'shimi krasnymi smesheniyami my nablyudaem v opticheskom i IK diapazonah izluchenie, ispushennoe v korotkovolnovoi oblasti spektra. Naprimer, izluchenie s Å ot galaktiki s budet nablyudat'sya pri v polose . Esli eta galaktika udalena na , to ee UF izluchenie budet fiksirovat'sya v fil'tre . Osnovnaya problema pri uchete -popravki sostoit v tom, chto raspredelenie energii v korotkovolnovoi oblasti spektrov galaktik izvestno ploho i poetomu znachenie etoi popravki dlya dalekih galaktik mozhet byt' ochen' netochnym. Krome togo, na nablyudaemoe izluchenie galaktik v UF diapazone sil'no vliyaet dazhe nebol'shoe kolichestvo pyli. Ob'ekty, opticheski tonkie v vidimom diapazone, mogut byt' opticheski tolstymi v UF.
Bol'shaya rol' otnositel'nogo sdviga polos izlucheniya i priema pri issledovanii dalekih ob'ektov illyustriruetsya na ris. 50, gde dlya dvuh blizkih spiral'nyh galaktik sravnivayutsya izobrazheniya, poluchennye v dalekoi ul'trafioletovoi oblasti spektra i v opticheskom diapazone. Naglyadno vidno, chto morfologiya i raspredelenie poverhnostnoi yarkosti ochen' sil'no menyayutsya pri smeshenii v UF diapazon. V [256] bylo vypolneno modelirovanie togo, kak budut vyglyadet' blizkie galaktiki, esli ih otnesti na raznye , i pokazano, chto pri opticheskih fotometricheskih nablyudeniyah ob'ektov s prakticheski nevozmozhno poluchit' informaciyu ob ih istinnyh global'nyh harakteristikah. Dlya kompensacii etogo effekta neobhodimo provodit' nablyudeniya v bolee dlinnovolnovoi oblasti spektra.
-popravki dlya galaktik raznyh morfologicheskih tipov
v fil'trah i soglasno [257]
pokazany na ris. 51 i privedeny v Prilozhenii (sm. takzhe [258]).
Na risunke vidno, chto otnositel'nyi sdvig polos izlucheniya i
priema privodit k sil'nomu zanizheniyu real'noi svetimosti vnegalakticheskogo
ob'ekta.
Sleduet takzhe obratit' vnimanie na nemonotonnost' znachenii popravok dlya
spiralei i ih bystryi rost s izmeneniem dlya
ellipticheskih galaktik. Raznoe povedenie dlya ob'ektov
raznyh tipov otrazhaet znachitel'nye otlichiya v raspredeleniyah energii
v ih spektrah.
Popravka za evolyuciyu
Pri interpretacii rezul'tatov fotometricheskogo izucheniya dalekih
galaktik i sravnenii ih s harakteristikami blizkih ob'ektov neobhodimo
uchityvat', chto dalekie ob'ekty mogut nahoditsya na bolee rannei stadii
svoei evolyucii. Fotometricheskaya struktura galaktik mozhet evolyucionirovat'
kak za schet zvezdno-dinamicheskih processov (naprimer, [101]),
tak i za schet evolyucii harakteristik sostavlyayushih ih zvezd.
Ellipticheskie galaktiki
Pri sil'no uproshennom podhode ellipticheskuyu galaktiku mozhno rassmatrivat' kak sovokupnost' zvezd, rodivshihsya odnovremenno v hode odinochnoi vspyshki zvezdoobrazovaniya. Prinyav etu gipotezu, my mozhem rasschitat' svetimost' i pokazateli cveta galaktiki na lyuboi moment vremeni (sm. Prilozhenie). Privedem, sleduya v osnovnom Tinsli [211], prostuyu analiticheskuyu model' evolyucii fotometricheskih svoistv ellipticheskoi galaktiki.
Predpolozhim, chto galaktika voznikla v moment vremeni v hode korotkoi odinochnoi vspyshki zvezdoobrazovaniya. Polnaya massa vseh zvezd ravna M, ih himicheskii sostav blizok k solnechnomu. Nachal'naya funkciya mass (NFM) rodivshihsya zvezd opisyvaetsya stepennym zakonom , gde -- massa zvezd vblizi tochki povorota s glavnoi posledovatel'nosti (GP) v moment vremeni . Vremya zhizni zvezd na GP () svyazano s ih massoi vyrazheniem ( ). Svetimost' mozhet byt' vyrazhena cherez sootnoshenie massa-svetimost': , gde . Polnaya svetimost' galaktiki v pervom priblizhenii mozhet byt' predstavlena kak summa svetimostei zvezd, nahodyashihsya na GP, (karlikov) i gigantov: .
Cherez vremya posle vspyshki zvezdoobrazovaniya na GP ostayutsya tol'ko
zvezdy v intervale mass ot (nizhnyaya granica NFM) do (massa
tochki povorota). Chislo takih zvezd v intervale mass
ravno
Ispol'zuya (101) i (102) i vvedennye ranee approksimacii, mozhno naiti integral'nye massy i svetimosti gigantov i zvezd na GP. Tak, naprimer, otnoshenie polnoi massy gigantov k masse karlikov so vremenem uvelichivaetsya, no ne prevyshaet velichiny . Sledovatel'no, vklad gigantov v polnuyu zvezdnuyu massu galaktiki prenebrezhim.
Polnaya svetimost' zvezd na GP pri sostavlyaet
Otnoshenie svetimostei gigantov i zvezd na GP mozhet byt' predstavleno v sleduyushem vide:
Podstaviv v (105) realisticheskie znacheniya parametrov, poluchaem, chto v korotkovolnovoi (goluboi) oblasti spektra , a v krasnoi oblasti i v integral'nom (bolometricheskom) svete , to est' osnovnoi vklad v polnuyu svetimost' ellipticheskoi galaktiki dayut giganty.
Ocenim temp evolyucii integral'noi svetimosti ellipticheskoi galaktiki.
Polnaya svetimost' mozhet byt' predstavlena kak
Vtoroe slagaemoe v pravoi chasti (107) gorazdo men'she pervogo (sm. [211]) i poetomu
Sledovatel'no, v pervom priblizhenii temp evolyucii svetimosti ellipticheskih galaktik ( ) zavisit tol'ko ot naklona NFM: pri bol'shih znacheniyah svetimost' padaet so vremenem medlennee. Dlya NFM Solpitera () zavisimost' svetimosti ot vremeni blizka k .
Provedennoe vyshe elementarnoe rassmotrenie priblizhenno soglasuetsya s rezul'tatami detal'nyh chislennyh raschetov evolyucii fotometricheskih harakteristik ellipticheskih galaktik [211]. Na ris. 52 dlya primera pokazano izmenenie so vremenem bolometricheskoi svetimosti rodivshihsya v hode odinochnoi vspyshki zvezdoobrazovaniya zvezd dlya dvuh znachenii metallichnosti. Pri let padenie svetimosti v logarifmicheskih koordinatah proishodit pochti po lineinomu zakonu. Za vremya ot let posle vspyshki zvezdoobrazovaniya do let polnaya svetimost' umen'shaetsya bolee, chem na 4.
Pokazateli cveta zvezd, rodivshihsya v hode odinochnoi vspyshki
zvezdoobrazovaniya, so vremenem uvelichivayutsya (stanovyatsya krasnee).
Kak vidno iz privedennyh v Prilozhenii tablic, cveta real'nyh
ellipticheskih galaktik pri sootvetstvuyut pokazatelyam cveta zvezd
s vozrastom let.
Spiral'nye galaktiki
Spiral'nye galaktiki slozhnee ellipticheskih i ih nel'zya opisat' v vide odnorodnogo po vozrastu zvezdnogo naseleniya. Process zvezdoobrazovaniya v spiralyah prodolzhaetsya na protyazhenii vsei ih evolyucii i poetomu v lyuboi moment oni predstavlyayut soboi smes' zvezdnyh naselenii raznyh vozrastov. Pri analize fotometricheskoi evolyucii spiral'nyh galaktik v modeli neobhodimo zakladyvat' istoriyu zvezdoobrazovaniya (obychno rassmatrivaetsya postoyannaya skorost' zvezdoobrazovaniya ili zatuhayushaya so vremenem po eksponencial'nomu zakonu). V etom sluchae nel'zya ispol'zovat' prostye soobrazheniya, ispol'zovannye dlya analiza ellipticheskih galaktik, i takie ob'ekty mozhno izuchat' tol'ko na osnove chislennogo modelirovaniya [211].
Velichiny evolyucionnyh popravok dlya spiral'nyh galaktik, takzhe kak i dlya ellipticheskih, mogut dostigat' neskol'kih zvezdnyh velichin (naprimer, [257]) i, sledovatel'no, oni sravnimy s -popravkoi i korrekciei za kosmologicheskoe oslablenie poverhnostnoi yarkosti (pravda, evolyucionnaya popravka imeet drugoi znak -- dalekie, to est' bolee molodye, ob'ekty yavlyayutsya bolee yarkimi).
V zaklyuchenie etogo razdela sleduet upomyanut' eshe dva otnositel'no slabo izuchennyh faktora, zatrudnyayushih interpretaciyu nablyudenii dalekih ob'ektov. Pervyi faktor -- eto pogloshenie v mezhgalakticheskoi srede. Vtoroi -- oslablenie izlucheniya za schet poglosheniya v diskah proektiruyushihsya na luch zreniya galaktik. Pogloshenie v diskah fonovyh galaktik ne yavlyaetsya ser'eznoi problemoi pri nablyudeniyah blizkih ob'ektov. Soglasno privedennym v [260] raschetam, za schet etogo effekta v polose teryaetsya ne bolee 5% izlucheniya ot galaktiki, nahodyasheisya pri (eta ocenka zavisit ot prinyatoi kosmologicheskoi modeli). Odnako dlya galaktiki na eta dolya uvelichivaetsya do 30%.
<< 9.1 Poleznye formuly | Oglavlenie | 9.3 Rezul'taty izucheniya ... >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya
Publikacii so slovami: Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |