Galaktika bez zvezd – to, chto nedostavalo teoretikam?9.03.2005 17:18 | Natal'ya Sotnikova/scientific.ru
"Galaktika bez zvezd" - takoe slovosochetanie mozhno bylo vstretit' v tekstah nauchnyh novostei, poyavivshihsya v konce fevralya v SMI. Na pervyi vzglyad podobnaya slovesnaya konstrukciya vyglyadit nonsensom, ibo ponyatiya "galaktika" i "zvezdnaya sistema" obychno vosprinimayutsya kak sinonimy. No eto tol'ko na pervyi vzglyad.
Eshe v nachale 70-h godov XX v. prakticheski odnovremenno byli sformulirovany ser'eznye teoreticheskie i nablyudatel'nye dovody v pol'zu sushestvovaniya u galaktik, pomimo zvezdnoi sostavlyayushei i gaza, tak nazyvaemyh temnyh galo. Teoreticheskie argumenty sledovali iz soobrazhenii ustoichivosti zvezdnyh diskov spiral'nyh galaktik, nablyudatel'nye zhe - iz analiza skorostei vrasheniya gaza v periferiinyh oblastyah vse teh zhe spiral'nyh galaktik. Pervye popytki postroit' modeli zvezdnyh diskov pokazali, chto diski, predostavlennye samim sebe, okazyvayutsya ochen' "hrupkimi" obrazovaniyami. Oni bystro i poroi katastroficheski izmenyayut svoyu strukturu pod deistviem raznogo roda neustoichivostei. Polozhenie spasaet postulirovanie u galaktik massivnyh temnyh galo, ne dayushih vklada v obshuyu svetimost' i proyavlyayushih sebya lish' cherez gravitacionnoe vozdeistvie na zvezdnuyu podsistemu. S drugoi storony, dobavlenie protyazhennyh temnyh galo v "konstrukciyu" galaktiki uglublyaet obshuyu gravitacionnuyu yamu, a eto, v svoyu ochered', pozvolyaet ob'yasnit' nablyudaemye protyazhennye uchastki krivoi vrasheniya s neumen'shayushimisya vysokimi znacheniyami skorosti gaza v teh oblastyah galaktiki, gde uzhe zakanchivaetsya zvezdnyi disk.
Poluchiv pravo na sushestvovanie, kak polnopravnye strukturnye komponenty galaktik, temnye galo tak i ne proyasnili dva vazhnyh astrofizicheskih voprosa: kakova priroda temnogo veshestva i naskol'ko ono po masse prevyshaet svetyashuyusya materiyu. Mezhdu tem, temnoe veshestvo bystro voshlo v teoreticheskie postroeniya issledovatelei, zanimayushihsya problemami obrazovaniya galaktik. V populyarnyh nyne modelyah formirovaniya struktury Vselennoi, tak nazyvaemyh LambdaCDM-modelyah (Cold Dark Matter models with Lambda term), fluktuacii temnogo veshestva sozdayut "zarodyshi" gravitacionnyh yam, v kotorye sobiraetsya barionnaya materiya, yavlyayushayasya stroitel'nym materialom dlya zvezd. Hotya CDM-modeli uspeshno opisyvayut strukturu Vselennoi na bol'shih masshtabah, ih predskazaniya na urovne otdel'nyh galaktik, uvy, protivorechat nablyudeniyam. Odno iz takih predskazanii – mnogochislennye "sgusheniya" temnogo veshestva vnutri galakticheskih galo (astro-ph/9901240 i astro-ph/9907411), kotorye mozhno bylo by associirovat' so sputnikami yarkih galaktik. No real'no nablyudaemoe chislo sputnikov mnogo men'she predskazyvaemogo. Krome togo, iz analiza vklada razlichnyh strukturnyh podsistem spiral'nyh galaktik v ih krivye vrasheniya sleduet, chto massa galakticheskih galo v predelah vidimyh razmerov yarkih galaktik sravnima ili vsego lish' neskol'ko bol'she massy zvezdnoi komponenty. Eto takzhe ne soglasuetsya s vyvodami CDM-teorii, soglasno kotorym massa temnogo veshestva pochti na poryadok bol'she barionnoi massy, i, znachit, osnovnaya chast' veshestva dolzhna proyavlyat'sya na masshtabah bol'she galakticheskih ili byt' zaklyuchena v kakih-to neizvestnyh ob'ektah.
V 90-e gody XX v. astronomy nachali intensivno izuchat' novyi klass ob'ektov – galaktiki s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu (LSB-galaxies – Low Surface Brightness galaxies). Takie "tusklye" zvezdnye sistemy ran'she bylo ochen' trudno obnaruzhivat', hotya oni i raspolozheny v lokal'noi oblasti Vselennoi (z<0.1). Eto dovol'no raznorodnyi klass ob'ektov, no sredi nih vstrechayutsya i takie, kotorye imeyut absolyutnuyu zvezdnuyu velichinu, sravnimuyu s absolyutnoi zvezdnoi velichinoi bol'shih yarkih galaktik, no pri etom obladayut nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu, t.e. zvezdy v nih raspredeleny na drugih prostranstvennyh masshtabah. Udivitel'nym okazalos' to, chto harakteristiki etih sistem udovletvoryayut tak nazyvaemomu sootnosheniyu Talli-Fishera, kotoroe bylo polucheno dlya yarkih galaktik. Sootnoshenie Talli-Fishera yavlyaetsya empiricheskim. Ono horosho vypolnyaetsya dlya galaktik pozdnih morfologicheskih tipov i svyazyvaet svetimost' galaktiki i shirinu linii 21 sm neitral'nogo vodoroda, t.e. maksimal'nuyu skorost' vrasheniya galaktiki. Vypolnenie etogo sootnosheniya dlya LSB-galaktik oznachaet, chto galaktiki s odinakovoi svetimost'yu imeyut odinakovye skorosti vrasheniya nezavisimo ot togo, kak v galaktike raspredeleno zvezdnoe veshestvo. Etot udivitel'nyi rezul'tat privodit k vazhnomu vyvodu: otnoshenie massy k svetimosti v galaktikah uvelichivaetsya s umen'sheniem poverhnostnoi yarkosti, a znachit, otnositel'naya massa temnogo veshestva v LSB-galaktikah bol'she, chem v yarkih galaktikah. Takim obrazom galaktiki s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu mogut byt' rezervuarami nedostayushei temnoi massy.
Mozhno poiti dal'she i predpolozhit', chto esli plotnost' gaza, svalivshegosya v gravitacionnuyu yamu temnogo galo, byla nedostatochna dlya togo, chtoby vsledstvie gravitacionnoi neustoichivosti mogli byt' zapusheny mehanizmy zvezdoobrazovaniya, to takoi ob'ekt okazhetsya prakticheski nevidimym. Obnaruzhenie temnyh galaktik usililo by mnogie vyvody CDM-scenariev formirovaniya galaktik.
Strategiya poiska temnyh galaktik mozhet byt' dvoyakoi. S odnoi storony, nevidimye massivnye sistemy mozhno pytat'sya obnaruzhit' po ih prilivnomu vozdeistviyu na ryadom raspolozhennuyu obychnuyu galaktiku so zvezdami. Kak izvestno, blizkie prolety galaktik privodyat k poyavleniyu udivitel'no krasivyh tonkih struktur – vytyanutyh hvostov i peremychek. Esli partner po vzaimodeistviyu ne viden, to prilivnye detali budut napravleny v nikuda, kak u galaktiki UGC 10214. Odnako, v sluchae vzaimodeistviya interpretaciya dannyh mozhet byt' neodnoznachnoi. Nel'zya, naprimer, isklyuchit', chto v sluchae UGC 10214 my imeem delo s pozdnimi stadiyami proleta, kogda ob'ekty uspeli razoitis' na dostatochno bol'shoe rasstoyanie, a prilivnoi hvost ostalsya, kak vospominanie o tesnoi i burnoi vstreche. Namnogo bolee obeshayushim vyglyadit put' poiska temnyh galaktik po obzornym nablyudeniyam v linii neitral'nogo vodoroda s cel'yu obnaruzheniya massivnyh izolirovannyh oblakov HI. Odin iz takih obzorov byl nedavno sostavlen dlya uchastka razmerom 32 kvadratnyh gradusa v nedalekom skoplenii galaktik v sozvezdii Deva (otsyuda i nazvanie obzora VIRGOHI) komandoi astronomov pod rukovodstvom Devisa (astro-ph/0312531). Eto samyi chuvstvitel'nyi obzor – predel chuvstvitel'nosti po luchevoi koncentracii atomov vodoroda sostavlyaet 7x1018 sm-2. Nablyudeniya velis' na radioteleskope Lovella observatorii Dzhodrell Benk v Velikobritanii. Byl vyyavlen 31 istochnik, iz kotoryh 27 istochnikov otozhdestvleny s izvestnymi chlenami skopleniya, a 4 okazalis' novymi. Odin iz novyh ob'ektov vposledstvii byl priznan lozhnym, drugoi – iz-za neudachnogo raspolozheniya pryamo za galaktikoi M86 - ne mog nablyudat'sya v optike, a obnaruzhenie dvuh ostavshihsya istochnikov (VIRGOHI21 i VIRGOHI27) bylo podtverzhdeno bolee pozdnimi nablyudeniyami na radioteleskope Aresibo v Puerto-Riko. Chto kasaetsya VIGROHI27, to etot ob'ekt okazalsya vidimym v optike, i takim obrazom tol'ko istochnik VIRGOHI21 mog pretendovat' na zvanie "izolirovannoi oblasti HI". VIRGOHI21 dopolnitel'no nablyudalsya na radioteleskope VLA i v opticheskom diapazone na teleskope Isaaka N'yutona 2.5 m (astro-ph/0502312). Imenno rezul'taty etih nablyudenii pod rukovodstvom Minchina dali povod dlya sensacionnyh gazetnyh nablyudenii.
Sleduet razobrat'sya s poluchennymi dannymi. Po gradientu luchevoi skorosti vdol' istochnika byl sdelan vyvod o tom, chto obnaruzhennoe oblako neitral'nogo vodoroda vrashaetsya, a po shirine linii 21 sm opredelena maksimal'naya skorost' vrasheniya - 220 km/s. Esli by takoi ob'ekt byl obychnoi galaktikoi s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu, to ego absolyutnaya zvezdnaya velichina soglasno sootnosheniyu Talli-Fishera ocenivalas' by v -19 mag (v polose B). Pri izvestnom rasstoyanii do skopleniya v Deve eto davalo by 12-uyu vidimuyu zvezdnuyu velichinu, i takoi ob'ekt legko by obnaruzhivalsya v vidimom svete. Odnako glubokie CCD nablyudeniya istochnika v treh polosah B, r i i ne vyyavili opticheskogo izlucheniya. Predel chuvstvitel'nosti v polose B sostavlyal 27.5 mag arcsec-2, chto v dva s lishnim raza men'she central'noi poverhnostnoi yarkosti samoi "tuskloi" iz izvestnyh LSB-galaktik (26.5 mag arcsec-2)
Ocenki massy neitral'nogo vodoroda po nablyudaemomu HI potoku dali velichinu massy (2-7)x108 Msun. Eto primerno na poryadok men'she massy neitral'nogo vodoroda v nashei Galaktike, i sovershenno nedostatochno dlya togo, chtoby podderzhivat' nablyudaemuyu vysokuyu skorost' vrasheniya gaza v istochnike VIRGOHI21. Interpretaciya poluchennyh dannyh mozhet byt' razlichnoi, i avtory otkrytiya ochen' ostorozhny v svoih vyvodah. V pervuyu ochered' byla isklyuchena prilivnaya prichina obrazovaniya takogo oblaka pri vzaimodeistvii galaktik, kotorye uspeli uiti daleko ot mesta vzaimodeistviya. Krome togo, na osnove analiza harakternyh vremen bylo otvergnuto soobrazhenie o vozmozhnoi gravitacionnoi nesvyazannosti oblaka. Pogloshenie vnutri Galaktiki v napravlenii na VIRGOHI21 sostavlyaet vsego 0.15 mag v polose B i takzhe ne ob'yasnyaet otsutstvie izlucheniya v vidimom svete. Edinstvennaya pravdopodobnoe ob'yasnenie nablyudatel'nyh dannyh, po mneniyu avtorov, zaklyuchaetsya v tom, chto my imeem delo s izolirovannoi oblakom HI, pogruzhennym v massivnoe temnoe galo, kotoroe i obespechivaet vysokuyu skorost' vrasheniya. Pri etom plotnost' gaza v obnaruzhennom oblake nevelika - luchevaya koncentraciya atomov vodoroda ocenivaetsya v 4x1019 sm-2, chto men'she predel'noi koncentracii, vyshe kotoroi v gaze vozmozhno zvezdoobrazovanie. Spravedlivosti radi sleduet skazat', chto avtory sovsem ne rassmatrivali vozmozhnost' ekranirovaniya opticheskogo izlucheniya pyl'yu v samom skoplenii. Dlya etogo by ponadobilis' nablyudeniya v infrakrasnom diapazone, chto ne delalos'. Tem ne menee, obnaruzhennyi ob'ekt mozhet stimulirovat' dal'neishie glubokie HI obzory s cel'yu vyyavleniya novoi populyacii temnyh galaktik, kotoryh tak ne hvataet teoretikam-kosmologam.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
galaktiki - zvezdy - zvezdoobrazovanie
Publikacii so slovami: galaktiki - zvezdy - zvezdoobrazovanie | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
