
<< 3.2 Krupnomasshtabnaya struktura ... | Oglavlenie | 3.4 Relaksacionnye processy ... >>
- 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
![]() |
Ris. 3.3. Krivaya vrasheniya i
dispersiya radial'nyh
skorostei zvezd v
eksperimental'nyh modelyah: a -- |
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
.
![]() |
Ris. 3.5. Zavisimost'
parametra |
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 (
;
).
![]() |
Ris. 3.6. Eksperimental'naya
zavisimost'
|
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




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:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |