Orbity v zvezdnyh sistemah

---

<< 1. Vvedenie | Oglavlenie | 3. Orbity v troinyh sistemah >>

2. Orbity zvezd v galakticheskih modelyah

Mnogie galaktiki v pervom priblizhenii mozhno schitat' rotacionno-simmetrichnymi, to est' obladayushimi os'yu simmetrii i ortogonal'noi ei ploskost'yu simmetrii. V rotacionno-simmetrichnoi sisteme potencial regulyarnogo polya zavisit tol'ko ot dvuh koordinat - rasstoyaniya ot osi simmetrii i rasstoyaniya ot ploskosti simmetrii: . V takoi sisteme sushestvuyut dva integrala dvizheniya: integral energii i integral ploshadei .

Ispol'zuya integral ploshadei , my svodim zadachu k dvumernoi. Dvizhenie rassmatrivaetsya v soputstvuyushei (meridional'noi) ploskosti v pole effektivnogo (privedennogo) potenciala

Soputstvuyushaya ploskost' vrashaetsya vmeste so zvezdoi vokrug osi simmetrii. Uravneniya dvizheniya chasticy v etoi ploskosti imeyut vid

Zvezda v soputstvuyushei ploskosti mozhet dvigat'sya v predelah oblasti vozmozhnyh dvizhenii, gde

Iz uravnenii dvizheniya (2) mozhno poluchit' uravnenie dlya krivizny traektorii

Zdes' - ugol mezhdu kasatel'noi k traektorii i os'yu ; i - napravleniya vdol' kasatel'noi i normali k traektorii.

Ugol opisyvaet pole skorostei (pole napravlenii), sozdavaemoe vitkami traektorii v soputstvuyushei ploskosti. Vozmozhno opisanie svoistv dvizheniya zvezdy v pole effektivnogo potenciala s pomosh'yu polya napravlenii (sm. obzor Agekyana [1]).

V chastnosti, bylo ustanovleno, chto v tochkah kasaniya traektoriei kontura orbity ili kontura skladki polya napravlenii vypolnyaetsya ravenstvo

Eto ravenstvo pozvolyaet nanosit' tochki konturov orbity i skladok pri dvizhenii vdol' traektorii.

Rassmotrim povedenie polya skorostei v okrestnosti neustoichivoi periodicheskoi orbity na primere izvestnoi modeli Enona-Heilesa [14] s privedennym potencialom

V etom potenciale izvestno mnogo periodicheskih orbit. Rassmotrim odnu iz nih - neustoichivuyu central'nuyu periodicheskuyu orbitu pri s nachal'nymi usloviyami

Na ris. 1 pokazana evolyuciya polya skorostei po mere priblizheniya k neustoichivoi periodicheskoi orbite pri uvelichenii integrala energii. Pri malyh znacheniyah orbita yavlyaetsya obolochkoobraznoi i ne imeet skladok. Zatem poyavlyayutsya tri skladki, kotorye postepenno razrastayutsya i perekryvayutsya. Dalee na seredinah konturov skladok pervogo poryadka poyavlyayutsya skladki vtorogo poryadka, kotorye postepenno uvelichivayutsya i vytyagivayutsya vdol' konturov skladok pervogo poryadka. Na uglah skladok vtorogo poryadka obrazuyutsya skladki tret'ego poryadka (ris. 2).

Chto proishodit pri dal'neishem priblizhenii k neustoichivoi periodicheskoi orbite, poka ostaetsya neyasnym. Chislennoe modelirovanie pokazyvaet razrushenie "skladchatoi" struktury i nastuplenie stohastichnosti. Odnako takoi rezul'tat mozhet byt' obuslovlen oshibkami chislennogo integrirovaniya.

Posle perehoda cherez neustoichivyi rezonans pole napravlenii vosstanavlivaet regulyarnuyu formu. V zonah s bol'shim chislom neustoichivyh periodicheskih orbit povedenie polya skorostei kazhetsya stohasticheskim, odnako v perehodnyh zonah mogut prisutstvovat' elementy regulyarnosti.

Teper' rassmotrim orbity zvezd v bolee realistichnyh modelyah, predstavlyayushih regulyarnoe pole Galaktiki. Na ris. 3 izobrazhena orbita Solnca - tipichnoi zvezdy galakticheskogo diska - v soputstvuyushei ploskosti. Vitki traektorii zapolnyayut yashik. V trehmernom prostranstve orbita zapolnyaet tor (bublik). Bol'shinstvo zvezd diska Galaktiki imeyut yashikoobraznye orbity. Isklyuchenie sostavlyayut traektorii, popadayushie v okrestnosti ustoichivyh periodicheskih orbit (ustoichivyh rezonansov). Togda orbita yavlyaetsya trubkoobraznoi (ris. 4). Zvezdy galo mogut imet' bolee ekzoticheskie orbity (ris. 5).

Predstavlyaet interes rassmotret' raspredeleniya elementov orbit zvezd okrestnosti Solnca, poskol'ku eti raspredeleniya mogut dat' poleznuyu informaciyu o processe zvezdoobrazovaniya v diske Galaktiki. Budem harakterizovat' orbitu kazhdoi zvezdy dvumya parametrami:

• ekscentrisitet

  (8)

  
  

• otnositel'noe maksimal'noe udalenie ot ploskosti simmetrii

  (9)

  
  

Zdes' i - maksimal'noe i minimal'noe udaleniya zvezdy ot osi simmetrii; - maksimal'noe udalenie ot ploskosti simmetrii.

Na ris. 6 i 7 predstavleny raspredeleniya i , postroennye po dannym o zvezdah okrestnosti Solnca radiusom 25 parsek iz kataloga Glize i Yaraisa [4]. Raspredeleniya nesimmetrichny: bol'shinstvo orbit blizki k krugovym i sil'no splyusnuty k ploskosti Galaktiki. Eto orbity zvezd diska. Zametim odnako, chto raspredeleniya ubyvayut pri i . Etot fakt mozhet govorit' o nekotorom spade processa zvezdoobrazovaniya v sovremennuyu epohu, poskol'ku formirovanie zvezd idet v oblakah, dvizhushihsya v Galaktike po orbitam, blizkim k krugovym, i proishodit "razogrev" diska za schet sblizhenii zvezd s oblakami gaza. Ili prosto Solnce seichas nahoditsya vdali ot oblastei aktivnogo zvezdoobrazovaniya.

Na raspredeleniyah i zametny vtorichnye maksimumy, kotorye mogut svidetel'stvovat' o nalichii periodov povyshennogo tempa zvezdoobrazovaniya v diske Galaktiki. Odnako eti maksimumy ne yavlyayutsya statisticheski znachimymi, poetomu delat' kakie-libo vyvody o nalichii neskol'kih periodov usilennogo zvezdoobrazovaniya v diske Galaktiki po etim dannym poka prezhdevremenno.

Issleduya orbity blizkih zvezd otnositel'noi solnechnoi orbity, my mozhem naiti zvezdy, kotorye mogli ispytat' v proshlom ili, vozmozhno, ispytayut v budushem sblizhenie s Solnechnoi sistemoi v predelah vneshnego oblaka Oorta, to est' s minimal'nym rasstoyaniem ot Solnca menee astronomicheskih edinic.

Dannye o takih zvezdah predstavleny v tablice. V tablice privedeny nomer zvezdy po katalogu Glize i Yaraisa [4], nazvanie zvezdy, ee spektral'nyi tip, massa, minimal'noe rasstoyanie mezhdu Solncem i zvezdoi, moment vremeni sblizheniya po otnosheniyu k sovremennoi epohe. Zametim, chto iz semi privedennyh zvezd shest' ispytayut sblizhenie s Solnechnoi sistemoi v budushem i lish' odna zvezda - v proshlom (okolo 500000 let tomu nazad). Interesno, chto chetyre sblizheniya proizoidut v techenie blizhaishih 50000 let.

Eti sblizheniya mogut vyzvat' obil'nye kometnye livni iz vneshnei chasti oblaka Oorta v predely planetnoi sistemy, chto, v svoyu ochered', uvelichivaet veroyatnost' stolknoveniya s kometnym yadrom. Takim obrazom, kometnye livni mogut privodit' k ekologicheskim katastrofam i massovym vymiraniyam organizmov.

Eshe odin vozmozhnyi faktor, privodyashii k kometnym livnyam, - prohozhdeniya Solnechnoi sistemy cherez ploskost' Galaktiki, gde nablyudaetsya povyshennaya koncentraciya molekulyarnyh oblakov. Vozdeistvie molekulyarnyh oblakov na Solnechnuyu sistemu mozhet byt' mnogogrannym:

1)

gravitacionnoe vozmushenie na vneshnyuyu chast' oblaka Oorta;

2)

nasyshenie dopolnitel'noi pylevoi materiei Solnechnoi sistemy;

3)

dopolnitel'nyi pritok kometnyh yader.

Podtverzhdenie roli prohozhdenii Solnca cherez galakticheskuyu ploskost' v evolyucii Zemli - kvaziperiodichnost' massovyh vymiranii organizmov i intensivnosti impaktnyh sobytii v istorii Zemli. Period okolo 30 millionov let sopostavim so srednim intervalom vremeni mezhdu posledovatel'nymi peresecheniyami galakticheskoi ploskosti. Kstati, poslednee prohozhdenie imelo mesto okolo 3 millionov let nazad, a poslednee massovoe vymiranie - okolo 11 millionov let nazad.

Zametim, chto tri naibolee intensivnye vymiraniya (v tom chisle i vymiranie dinozavrov okolo 65 millionov let nazad) imeli mesto vblizi apocentra solnechnoi orbity v Galaktike (ris. 8). Nedavno v etoi oblasti bylo obnaruzheno kol'co povyshennoi plotnosti molekulyarnogo i atomarnogo vodoroda [9]. Vozmozhno, vymiraniya byli vyzvany sblizheniyami Solnechnoi sistemy s oblakami iz etogo kol'ca.

---

<< 1. Vvedenie | Oglavlenie | 3. Orbity v troinyh sistemah >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: troinye zvezdy - Nebesnaya mehanika - Galaktika - zvezdnaya dinamika Publikacii so slovami: troinye zvezdy - Nebesnaya mehanika - Galaktika - zvezdnaya dinamika
Sm. takzhe: Dvizhenie Mlechnogo Puti ot "Gaiya" Rozhdenie troinoi zvezdy Centr Galaktiki v infrakrasnom svete Magnitnoe pole nashei Galaktiki ot "Planka" Galaktika-sad v Kone Ogromnye puzyri vokrug Mlechnogo Puti v gamma-luchah Sharovoe skoplenie M72 Vse publikacii na tu zhe temu >>