---

<< 3.2 Krupnomasshtabnaya struktura ... | Oglavlenie | 3.4 Relaksacionnye processy ... >>

Razdely

• 3.3.1 Eksperimental'naya proverka lokal'nogo usloviya ustoichivosti zvezdnogo diska
• 3.3.2 Parametry neodnorodnostei sistemy
• 3.3.3 Massa sfericheskoi podsistemy Galaktiki

---

3.3 Gravitacionnaya ustoichivost' zvezdnyh diskov

3.3.1 Eksperimental'naya proverka lokal'nogo usloviya ustoichivosti zvezdnogo diska

Dlya proverki lokal'nogo usloviya ustoichivosti (2.4.21) neodnorodnogo differencial'no vrashayushegosya zvezdnogo diska konechnoi tolshiny neobhodimo znat' radial'noe raspredelenie , , , . Dannye nablyudenii neobhodimogo materiala poka ne dayut.

V to zhe vremya uslovie ustoichivosti Toomre-Vandervoorta (2.2.43) yavlyaetsya zavedomo nedostatochnym (sm. p. 2.3.1). Eto stalo yasno iz pervyh chislennyh eksperimentov, pokazavshih, chto na periferii stacionarnyh zvezdnyh diskov [210-216,269,284]. Poetomu estestvenno provesti analogichnuyu proverku v chislennyh eksperimentah i usloviya ustoichivosti (2.4.21).

Obychno dlya harakteristiki gravitacionnoi ustoichivosti zvezdnyh diskov ispol'zuyut parametr Toomre

kotoryi vychislyayut ishodya iz lokal'nyh parametrov podsistemy v konkretnyi moment vremeni. Hotya dinamika velichiny predstavlyaet nesomnennyi interes, dlya opredeleniya eksperimental'nyh kriteriev ustoichivosti, zapisannyh v forme , neobhodimy stacionarnye sistemy. Rezul'taty takoi proverki dlya treh eksperimental'nyh modelei diska ( ) privedeny na ris. 3.3 (sm. takzhe [217,218]). V etih eksperimentah diski v processe evolyucii razogrevalis' [rosla velichina ot nachal'nogo znacheniya ] do prakticheski stacionarnogo sostoyaniya v techenie pepiodov obpasheniya (izmeryaemyh po vneshnemu krayu diska). V techenie poslednih dvuh oborotov (dlitel'nost' eksperimentov -- 3 oborota) "izmeryalis'" srednie za etot promezhutok vremeni eksperimental'nye znacheniya .

Vidno, chto predskazyvaemaya kriteriem Toomre-Vandervoorta velichina vo vneshnei chasti diska [gde i primenimy ocenki (2.2.43), (2.3.5) -- sm. p. 2.3.4] zametno men'she eksperimental'noi . V to zhe vremya predskazyvaemaya (2.3.5) velichina v teh zhe chastyah udovletvoritel'no soglasuetsya s eksperimental'nym znacheniem .

Poluchennye rezul'taty oznachayut, chto stacionarnye chislenno-eksperimental'nye modeli zvezdnyh diskov galaktik marginal'no ustoichivy po (2.3.5). To zhe samoe mozhno, po-vidimomu, utverzhdat' i v otnoshenii real'nyh zvezdnyh sistem [6,67]. Vse eto daet osnovanie schitat', chto ocenka (2.3.5) predstavlyaet soboi v pervom priblizhenii neobhodimoe i dostatochnoe uslovie ustoichivosti zvezdnogo diska.

Ostanovimsya takzhe podrobnee na drugih rabotah, v kotoryh izmeryalas' velichina . V konechnom sostoyanii parametr Toomre usrednyaetsya po vremeni i azimutal'nomu uglu i okazyvaetsya zavisyashim ot radial'noi koordinaty . Tak, naprimer, v odnoi iz pervyh rabot [211], posvyashennyh modelirovaniyu zvezdnyh diskov, v konechnom sostoyanii velichina ( -- znachenie velichiny v nachal'nyi moment vremeni) rastet ot 1 v centre () do na dalekoi periferii. Sleduet zametit', chto v processe rascheta raspredeleniya parametrov i prezhde vsego plotnosti sushestvenno izmenyalis' (v tom chisle i ). Model' ne soderzhala sfericheskoi sostavlyayushei, chto privodilo k obrazovaniyu bara. Imeetsya neplohoe soglasie rezul'tatov raschetov [220,285,286], v kotoryh izuchalis' dvumernye modeli. Parametr takzhe rastet s rasstoyaniem ot centra (ris. 3.4). Dannaya otlichitel'naya osobennost' nablyudaetsya i v eksperimentah, predstavlennyh na ris. 3.3. Analogichnyi effekt byl poluchen Badinom [287].

Karlberg i Selvud [285] issledovali vliyanie malyh nestacionarnyh vozmushenii potenciala na funkciyu raspredeleniya skorostei. V chastnosti, rassmatrivalis' nestacionarnye spiral'nye volny i poluchennoe uvelichenie dispersii skorostei zvezd so vremenem horosho soglasuetsya s rezul'tatami chislennyh eksperimentov.

Miller [284] provel sravnenie teoreticheskih inkrementov (po Toomre) s eksperimental'nymi vydelennoi mody; dlya etogo vse ostal'nye mody iskusstvenno podavlyalis'. Eksperimental'nye inkrementy v celom soglasuyutsya s teoreticheskimi (toomrovskimi), no ne srazu. V nachal'nyi moment vremeni velichina inkrementov neskol'ko prevyshaet teoreticheskuyu. Analizu spektral'nyh svoistv zvezdnyh diskov posvyasheny takzhe raboty [288,289] i dr.

Otmetim horoshee vypolnenie v chislennyh eksperimentah sootnosheniya (sm., naprimer, [290]; a takzhe obsuzhdenie prichin etogo v gl. 2).

3.3.2 Parametry neodnorodnostei sistemy

V p. 2.4.6 my videli, chto esli ves' disk yavlyaetsya marginal'no ustoichivym, to harakternyi masshtab neodnorodnosti poverhnostnoi plotnosti ne dolzhen prevyshat' po velichine harakternogo masshtaba neodnorodnosti dispersii radial'nyh skorostei zvezd , t.e. . Dlya proverki etogo usloviya v ramkah modeli s byla provedena seriya eksperimentov [62], razlichayushihsya otnosheniem massy diska k masse galo ; ; ; ; . Na periferii diska ( ) var'irovanie parametra privodilo prezhde vsego k izmeneniyu otnosheniya dispersii radial'nyh skorostei k krugovoi skorosti vrasheniya -- chem bol'she , tem men'she (p. 3.3.1).

V diske primerno za 2 oborota (po periferii diska) ustanavlivalos' kvazistacionarnoe sostoyanie s krivoi vrasheniya tipa "plato" [ , sm.(2.2.30)]. Vse parametry diska usrednyalis' po azimutal'nomu uglu za vremya odnogo oborota. V oblasti raspredelenie poverhnostnoi plotnosti udovletvoritel'no sleduet eksponencial'nomu zakonu s . V oblasti iz-za dissipacii chastic iz raschetnoi oblasti rezul'taty modelirovaniya nenadezhny. Central'naya oblast' ( ) interesa v dannom sluchae ne predstavlyaet, vo-pervyh, iz-za neprimenimosti tam kriteriya ustoichivosti (2.4.21), a, vo-vtoryh, v svyazi s otkloneniem radial'nyh zavisimostei poverhnostnoi plotnosti i uglovoi skorosti ot i sootvetstvenno. Radial'naya zavisimost' parametra v oblasti dlya razlichnyh modelei pokazana na ris. 3.5. Kak vidim, velichina slabo zavisit ot otnosheniya massy galo k masse diska i v celom .

Obrashenie k rezul'tatam chislennyh eksperimentov po modelirovaniyu ploskih galaktik, predstavlennym v rabote Selvuda i Karlberga [220], privodit k sleduyushim ocenkam: v oblasti diska ( -- radius, na kotorom skorost' vrasheniya dostigaet maksimuma) po nachal'nomu raspredeleniyu veshestva . U Hola [211] poluchilsya disk, dlya kotorogo v konechnom sostoyanii vne vnutrennei oblasti s barom poluchaetsya neskol'ko bol'shaya ocenka . V rabote [290] soobshaetsya o chislennom eksperimente s , v kotorom polucheno , a pri dal'neishem uvelichenii radial'noi koordinaty parametr padaet do .

3.3.3 Massa sfericheskoi podsistemy Galaktiki

V gl. 1 (p. 1.3.2) uzhe upominalos' o trudnostyah v opredelenii massy sferoidal'noi podsistemy Galaktiki. Tak, po dannym pryamyh nablyudenii [99] v sfere radiusa solnechnoi orbity dolya massy galo ne prevyshaet massy diska. Etot vyvod sovershenno ne soglasuetsya s rezul'tatami chislennyh eksperimentov. Deistvitel'no, v predele vo vneshnih chastyah ( ) razlichnyh stacionarnyh eksperimental'nyh modelei diskov otnoshenie -- (sm., naprimer, ris. 3.3). Takim obrazom, esli by v Galaktike v sootvetstvii s dannymi Shmidta [99] bylo to nablyudalos' by km/s (poskol'ku km/s). No takaya ocenka protivorechit dannym pryamyh nablyudenii: km/s (sm. p. 1.1.4).

Ochevidno, chto razreshenie etogo protivorechiya vozmozhno, esli dopustit' sushestvovanie v Galaktike dostatochno massivnogo (i slabosvetyashegosya) galo. Deistvitel'no, otvlekayas' ot geometrii sistemy i haraktera raspredeleniya plotnosti v nei, mozhno sdelat' prostuyu ocenku . Polagaya disk marginal'no ustoichivym, poluchim eshe odnu zavisimost' . Takim obrazom, velichina dolzhna byt' v pervom priblizhenii proporcional'na i poetomu sleduet ozhidat', chto

Utochnenie ocenki etoi velichiny bylo provedeno v serii chislennyh eksperimentov [218]. Raspredelenie plotnosti chastic-zvezd v diskah eksperimental'nyh modelei polagalos' eksponencial'nym s , gde -- radius diska. V srednem po disku velichina prakticheski sohranyalas' do konca eksperimenta vo vseh modelyah. Raspredelenie plotnosti v sfericheskoi podsisteme (galo) polagalos' ravnym s i pri , a otnoshenie izmenyalos' v predelah ot do (modeli s sm. v p. 3.3.1).

Eksperiment pokazal, chto v ukazannyh vyshe predelah harakter raspredeleniya v galo pri odnom i tom zhe otnoshenii prakticheski ne skazyvaetsya na velichine , "izmeryaemoi" na periferii diska. Izmereniya otnosheniya byli provedeny pri i sopostavleny s sootvetstvuyushimi . Rezul'taty takogo sopostavleniya, kak vidno iz ris. 3.6, lezhat v dovol'no uzkoi polose na ploskosti ( ; ).

Poluchennye rezul'taty pozvolyayut reshit' vopros o velichine massy neploskih podsistem (po otnosheniyu k masse diska) v Galaktike v toi mere, v kakoi nadezhny dannye nablyudenii po pri . Prinimaya km/s i opirayas' na krainie ocenki Ogorodnikova i Osipkova [55] km/s ( ), iz ris. 3.6 poluchim

Ispol'zuemyi v takoi ocenke interval znachenii ves'ma shirok i, po-vidimomu, naibolee veroyatnym [54,55] sleduet schitat' km/s ( ). V etom sluchae

Drugoi vozmozhnyi sposob polucheniya ocenki -- provedenie chislennyh eksperimentov po otlichnoi ot opisannoi metodike. Takoi eksperiment s ves'ma specifichnym galo, dayushim potencial togo zhe tipa, chto i disk s , byl postavlen Millerom [215], i ego rezul'tat: dlya neobhodimo , chto soglasuetsya s privedennymi na ris. 3.6. Sleduet otmetit' i rezul'tat issledovaniya v gidrodinamicheskom priblizhenii ustoichivosti odnorodnyh tverdotel'no vrashayushihsya sloev konechnoi tolshiny, pogruzhennyh v odnorodnoe galo. Takie sloi ustoichivy, esli [292]. Netrudno videt', chto etot rezul'tat privodit k sleduyushei ocenke granicy ustoichivosti v okrestnosti Solnca: . V p. 3.4.4 opisan inoi nezavisimyi sposob opredeleniya massy galo ishodya iz tolshiny diska, kotoryi daet blizkii rezul'tat.

Poluchennoe vyshe ogranichenie na velichinu v Galaktike, estestvenno, ne uchityvaet massu galo v oblasti . Poslednyaya, sudya po povedeniyu krivoi vrasheniya Galaktiki v oblasti [34,293,294], mozhet na poryadok ili bolee prevyshat' massu diska.

---

<< 3.2 Krupnomasshtabnaya struktura ... | Oglavlenie | 3.4 Relaksacionnye processy ... >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: akkrecionnyi disk - disk, galakticheskii - gidrodinamika - spiral'naya struktura Publikacii so slovami: akkrecionnyi disk - disk, galakticheskii - gidrodinamika - spiral'naya struktura
Sm. takzhe: Akkrecionnyi disk chernoi dyry: vizualizaciya Dvazhdy iskrivlennyi mir dvoinyh chernyh dyr Spiral'nyi disk vokrug chernoi dyry V centre spiral'noi galaktiki NGC 3521 Massivnaya chernaya dyra razryvaet proletayushuyu zvezdu Ul'trafioletovye kol'ca M31 Blizkaya massivnaya spiral'naya galaktika NGC 2841 Vse publikacii na tu zhe temu >>