10.6 Nablyudeniya neitral'nogo vodoroda

Lekciya 10. Vrashenie Galaktiki

10.6 Nablyudeniya neitral'nogo vodoroda

Naryadu s luchevymi skorostyami i sobstvennymi dvizheniyami zvezd, tumannostei i zvezdnyh skoplenii, dannye o kinematike Galaktiki postupayut i iz nablyudenii mezhzvezdnogo gaza v radiodiapazone, prezhde vsego neitral'nogo vodoroda, izluchayushego na volne 21 sm. Preimushestvom radionablyudenii, po sravneniyu s nablyudeniyami v opticheskom diapazone dlin voln, yavlyaetsya slaboe pogloshenie energii radioizlucheniya v galakticheskoi srede, tak chto v radiodiapazone my Galaktiku prakticheski naskvoz'.

Nablyudeniya provodyat sleduyushim obrazom. Napravlyayut radioteleskop na vybrannuyu oblast' neba i nakaplivayut prihodyashuyu na antennu energiyu, postepenno perestraivaya chastotu prinimaemogo signala. Eta nebol'shaya rasstroika prinimayushei apparatury Δλ/λ mozhet byt' vyrazhena v edinicah skorosti. Rezul'taty nablyudenii publikuyut v vide skorostnyh profilei - zavisimostei energii radioizlucheniya ot luchevoi skorosti v dannom uchastke neba, razmer uchastka pri etom opredelyaetsya shirinoi diagrammy napravlennosti antenny.

Metodiku analiza poluchaemyh profilei poyasnyaet ris. 10-4. V silu differencial'nogo vrasheniya Galaktiki liniya 21 sm budet smeshena: dlya dalekih oblakov neitral'nogo vodoroda, nahodyashihsya na tom zhe luche zreniya, luchevye skorosti budut otlichny ot skorostei, nablyudaemyh u blizkih oblakov. Dlya izlucheniya s dlinami voln, sootvetstvuyushimi luchevym skorostyam dalekih oblakov, blizkie oblaka budut prozrachny. Eto pozvolyaet registrirovat' profili (chasto ochen' slozhnye) ot ochen' dalekih oblakov HI. Seriyu slozhnyh profilei, poluchennyh dlya raznyh napravlenii, mozhno interpretirovat' sleduyushim obrazom.

Primem obshuyu shemu vrasheniya Galaktiki, zadavaemuyu formuloi Botlingera so sdelannymi pri ee vyvode predpolozheniyami. Predpolozhim, chto v galakticheskoi ploskosti na luche zreniya imeetsya vsego tri oblaka vodoroda HI, nahodyashiesya v tochkah B, Q i C i vrashayushiesya vokrug centra Galaktiki po krugovym orbitam. Vdol' lucha zreniya, kasatel'nogo k nekotoromu vnutrennemu po otnosheniyu k Solncu krugu v tochke Q, profil' linii pokazhet dva maksimuma intensivnosti izlucheniya, sootvetstvuyushih uglovym skorostyam vrasheniya na rasstoyaniyah ot centra Galaktiki R i R'. Ochevidno, chto maksimal'naya luchevaya skorost' v dannom napravlenii dolzhna sootvetstvovat' tochke Q, tak kak uglovaya skorost' vrasheniya ubyvaet ot centra Galaktiki, a tochka Q nahoditsya na minimal'nom dlya dannogo lucha zreniya galaktocentricheskom rasstoyanii, ravnom R = R₀ sin l . Dlya vseh drugih tochek lucha zreniya my nablyudaem ne polnuyu vrashatel'nuyu skorost' gazovogo oblaka, a ee proekciyu na luch zreniya. Dlya etoi zhe tochki formula Δv_r = R₀(ω - ω₀)sin l daet vozmozhnost' vychislit' ω, a zatem naiti lineinuyu skorost' vrasheniya Galaktiki. Tochno takzhe mozhno rassmotret' profil' linii 21 sm dlya drugih napravlenii. Pri etom, nablyudaya profili v napravlenii centra i anticentra Galaktiki i analiziruya sootvetstvuyushie profili linii, mozhno opredelit' vliyanie haoticheskih dvizhenii atomov neitral'nogo vodoroda i oblakov v celom, chto pozvolyaet utochnit' poluchaemye rezul'taty dlya drugih napravlenii. Takim metodom prakticheski mozhno opredelit' krivuyu vrasheniya tol'ko dlya gaza v oblasti 4 kpk < R < 8 kpk, to est' vnutri solnechnogo kruga (no ne ochen' blizko k galakticheskomu centru, gde nablyudaetsya znachitel'nyi deficit gaza - dyra v gazovom diske). Odnako esli sdelat' predpolozheniya o plotnosti neitral'nogo vodoroda i raspredelenii ego po z-koordinate, to mozhno postroit' krivuyu vrasheniya i dlya oblastei za predelami kruga Solnca.

Interesno otmetit', chto uzhe pervye popytki postroeniya krivoi vrasheniya po radiodannym priveli k tomu, chto krivye, postroennye po nablyudeniyam v severnom polusharii Zemli, sistematicheski na neskol'ko kilometrov v sekundu otlichalis' ot dannyh, poluchennyh v yuzhnom polusharii. Etu asimmetriyu sever-yug udaetsya ob'yasnit' tol'ko v svyazi s nekrugovymi dvizheniyami v diske Galaktiki, v chastnosti - vliyaniem spiral'noi struktury na pole skorostei galakticheskogo diska.

Naryadu s izlucheniem neitral'nogo vodoroda, dlya izucheniya kinematiki Galaktiki ispol'zuetsya i izluchenie razlichnyh elementov i himicheskih soedinenii ot molekulyarnyh oblakov i zon HII. Rasstoyanie do poslednih ob'ektov opredelyayut kak rasstoyaniya do OB-zvezd, svyazannyh s tumannostyami, opredelyaya eti rasstoyaniya metodom spektral'nyh parallaksov. Netochnost' opredeleniya rasstoyanii do tumannostei v etom sluchae kompensiruetsya ochen' vysokoi tochnost'yu opredeleniya luchevyh skorostei, dostigayushei dolei km/s. Luchevye zhe skorosti OV-zvezd opredelyayutsya s tochnost'yu, na poryadok bolee nizkoi, vsledstvie malochislennosti linii metallov v spektrah etih zvezd i uslozhnennosti profilei linii sil'nym zvezdnym vetrom i drugimi yavleniyami na poverhnostyah zvezd. Takim sposobom udaetsya postroit' krivuyu vrasheniya galaktiki po radionablyudeniyam i dlya vneshnih po otnosheniyu k solnechnomu krugu oblastei Galaktiki.

Nemalovazhnoe dostoinstvo kinematicheskogo metoda zaklyuchaetsya v vozmozhnosti ocenki rasstoyanii do gazovyh oblakov, togda kak astrofizicheskie ocenki rasstoyanii kraine netochny. On zaklyuchaetsya v sleduyushem. Pri izvestnoi krivoi vrasheniya formuly Botlingera dlya dannogo napravleniya v Galaktike i dannogo rasstoyaniya ot Solnca pozvolyayut vychislit' srednyuyu luchevuyu skorost' ob'ektov. Pri etom luchevaya skorost' ochevidno opredelyaetsya tol'ko galakticheskoi dolgotoi i rasstoyaniem ot Solnca. V opredelennom napravlenii (dlya fiksirovannogo znacheniya galakticheskoi dolgoty) luchevaya skorost' yavlyaetsya funkciei tol'ko rasstoyaniya ot Solnca. Dlya opredeleniya rasstoyaniya do ob'ekta po ego luchevoi skorosti (dlya gazovyh oblakov koordinaty i luchevye skorosti predpolagayutsya izvestnymi) my mozhem ispol'zovat' diagrammu "luchevaya skorost' - galakticheskaya dolgota". Na etoi diagramme zavisimosti luchevoi skorosti ot galakticheskoi dolgoty dlya dannogo rasstoyaniya ot Solnca budet vyglyadet' kak dvoinaya volna (sm. formulu Oorta (10-13)). Takie zavisimosti mozhno postroit' dlya ryada znachenii rasstoyaniya ot Solnca ispol'zuya bolee tochnuyu formulu Botlingera (10-5). Gazovoe oblako, imeyushee opredelennye galakticheskuyu dolgotu i luchevuyu skorost', na diagramme "luchevaya skorost' - galakticheskaya dolgota" budet izobrazhat'sya tochkoi, cherez kotoruyu proidet vpolne opredelennaya dvoinaya volna, sootvetstvuyushaya rasstoyaniyu do etogo oblaka. Takim sposobom dlya gazovyh oblakov diska Galaktiki tochnost' opredeleniya rasstoyanii dostigaet 10%, tak kak dispersiya ostatochnyh skorostei - osnovnoi istochnik oshibok etogo metoda, nevelika. Diagramma "luchevaya skorost' - galakticheskaya dolgota" ispol'zuetsya dlya issledovaniya po radionablyudeniyam struktury nashei Galaktiki. Takaya diagramma, postroennaya po dannym radioobzora izlucheniya molekul CO, pokazana na ris. 10-5.

Ris.6-5

V posleduyushih lekciyah, posvyashennym postroeniyu modelei raspredeleniya veshestva v Galaktike, a takzhe krivym vrasheniya drugih galaktik, my vernemsya k voprosu ob interpretacii formy krivoi vrasheniya nashei Galaktiki.

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdnaya astronomiya Publikacii so slovami: zvezdnaya astronomiya
Sm. takzhe: Elene Vyacheslavovne Glushkovoi - 50 ! Konferenciya «Sovremennaya zvezdnaya astronomiya - 2014» Konferenciya "Sovremennaya zvezdnaya astronomiya" K 100-letiyu so dnya rozhdeniya Petra Grigor'evicha Kulikovskogo Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 5–8 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 3–4 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 1–2 Vse publikacii na tu zhe temu >>