11.2 Zvezdnye podschety

Lekciya 11. Struktura Galaktiki i tipy naselenii

11.2 Zvezdnye podschety

V predydushih lekciyah my rassmotreli prostranstvennoe raspredelenie rasseyannyh i sharovyh zvezdnyh skoplenii v Galaktike. Odnako bol'shaya chast' massy Galaktiki sobrana v otdel'nyh zvezdah, ne svyazannyh s krupnymi zvezdnymi gruppirovkami. Osnovnaya informaciya o raspredelenii zvezd v Galaktike poluchena putem zvezdnyh podschetov. Fakticheski zvezdnye podschety yavilis' pervym metodom issledovaniya v zvezdnoi astronomii.

Pervym ser'eznym issledovaniem struktury Galaktiki byli zvezdnye podschety Gershelya. Pri etom vpervye bylo primeneno vyborochnoe issledovanie metodom zvezdnyh cherpkov. Podschitat' vse zvezdy, uvidennye Gershelem v teleskop, bylo nevozmozhno, poetomu on vybral snachala 1083 ploshadki diametrom okolo 15' v oblasti -30° < δ < +45° . V nih Gershel' naschital 177600 zvezd do 14^m.5. Pozdnee D. Gershel' dobavil eshe 2299 ploshadok yuzhnogo neba. Tablicy chislennostei zvezd v ploshadkah v zavisimosti ot znachenii koordinat na nebe pozvolili sdelat' sleduyushie vyvody:

chislo zvezd, prihodyasheesya na odnu i tu zhe ploshadku poverhnosti nebesnoi sfery, rezko ubyvaet po mere udaleniya ot galakticheskogo ekvatora;

yuzhnoe polusharie bogache zvezdami.

Na osnove podschetov Gershel' postroil pervuyu model' Galaktiki, imeyushuyu seichas chisto istoricheskii interes, s nei mozhno poznakomit'sya v uchebnikah.

Posle Gershelei neodnokratno provodilis' zvezdnye podschety, prichem v raznyh oblastyah neba opredelyali integral'nuyu funkciyu bleska N(m) - chislo zvezd yarche m-oi zvezdnoi velichiny, i differencial'nuyu funkciyu bleska A(m) - chislo zvezd v edinichnom intervale zvezdnyh velichin. Iz dannyh opredelenii sleduet svyaz' mezhdu etimi funkciyami: Rassmotrim sootnoshenie chislennostei zvezd raznoi vidimoi zvezdnoi velichiny. Zeeliger (1889 g.) dokazal, chto otnoshenie chislennostei zvezd dannoi vidimoi velichiny k chislu zvezd bolee yarkih na odnu zvezdnuyu velichinu N(m + 1)/N(m) = 3.98, esli zvezdy vseh absolyutnyh velichin raspredeleny v prostranstve odnorodno i otsutstvuet pogloshenie sveta. Privedem dokazatel'stvo teoremy Zeeligera.

Voz'mem zvezdy odinakovoi svetimosti. Do nekotorogo rasstoyaniya r ot nablyudatelya vse oni budut yarche zvezdnoi velichiny m. Zvezdy slabee na 1^m dolzhny byt' vidny na rasstoyanii v 2.512^1/2 ≈ 1.58 raza bol'shim, chto sleduet iz osnovnoi formuly. Chislo nablyudaemyh zvezd pryamo proporcional'no ob'emu prostranstva, t.e. Eto sootnoshenie budet spravedlivo dlya zvezd lyuboi svetimosti, a, sledovatel'no, i dlya vsei sovokupnosti zvezd, esli ih raspredelenie po svetimostyam ne zavisit ot rasstoyaniya ot nablyudatelya.

Opirayas' na imevshiesya v to vremya rezul'taty podschetov zvezd, Zeeliger nashel, chto vo vseh napravleniyah N(m) vozrastaet medlennee, chem po ego teoreme. (Pri etom okazalos', chto bolee medlenno chislo zvezd vozrastaet vne ploskosti Mlechnogo Puti.) V dal'neishem stalo ponyatno, chto otkloneniya povedeniya kolichestva zvezd ot teoremy Zeeligera vyzyvaetsya glavnym obrazom sushestvovaniem mezhzvezdnogo poglosheniya sveta.

Dlya polucheniya predstavleniya o strukture Galaktiki i resheniya drugih voprosov zvezdnoi astronomii Kaptein predlozhil plan glubokih i vsestoronnih issledovanii zvezd v opredelennom chisle vydelennyh ploshadok, raspredelennyh po vsemu nebu. Do sih por eti ploshadki, tak nazyvaemye SA (selected areas) izucheny luchshe, chem lezhashie mezhdu nimi oblasti neba, tak kak imenno v etih oblastyah na protyazhenii HH veka gorazdo chashe provodili fotometriyu zvezd, opredelyali spektral'nye klassy i luchevye skorosti zvezd.

Sirs i van-Rain v 1925 godu proveli zvezdnye podschety, ispol'zovav gromadnyi material astrograficheskih katalogov dlya podschetov zvezd do 13^m.5 i katalogov ploshadok Kapteina dlya prodolzheniya etih podschetov do 18^m.5. Rezul'taty podschetov usrednennye (sglazhennye) po galakticheskim shirotam i dolgotam chastichno pokazany v tablice 11-2, gde privedeny velichiny lg N(m,b) do 21^m.

Tablica 11-2

m	lg N(m)	N(m+1)/N(m)			[N(m, 0º)]/[N(m, 90º)]
		Vse nebo	b=00	b=900
4	2.553	2.88	2.88	2.88	3.4
5	3.012	2.85	2.85	2.85	3.4
6	3.468	2.80	2.82	2.77	3.4
7	3.916	2.77	2.80	2.70	3.4
8	4.358	2.72	2.77	2.60	3.6
9	4.793	2.67	2.75	2.50	3.9
10	5.220	2.61	2.70	2.39	4.3
11	5.635	2.54	2.67	2.29	4.8
12	6.041	2.47	2.62	2.17	5.6
13	6.433	2.39	2.55	2.06	6.8
14	6.811	2.31	2.46	1.97	8.4
15	7.173	2.22	2.35	1.87	10.4
16	7.520	2.12	2.23	1.77	13.2
17	7.847	2.03	2.13	1.68	16.6
18	8.155	1.93	2.04	1.60	21.0
19	8.439	1.84	1.93	1.51	27.0
20	8.704	1.76	1.84	1.43	34.4
21	8.949	-	-	-	44.2

Iz vtorogo stolbca vidno, naskol'ko bystro vozrastaet chislo zvezd, kotorye mozhno videt' pri uvelichenii pronicayushei sily teleskopov. Poslednii stolbec pokazyvaet rezkoe vozrastanie koncentracii k ploskosti Galaktiki vse bolee slabyh zvezd. Krome togo, podschety etih avtorov pokazali uvelichenie chislennosti zvezd v oblasti centra Galaktiki i nedostatok v oblasti anticentra.

Shirokie zvezdnye podschety dali vozmozhnost' vpervye ocenit' polnoe chislo zvezd v Galaktike. Okazyvaetsya, chto differencial'naya funkciya bleska horosho predstavlyaetsya stepennoi zavisimost'yu: gde koefficienty a,b, i c zavisyat ot mesta na nebe. Znacheniya etih koefficientov mozhno opredelit' metodom naimen'shih kvadratov iz dannyh tablicy 11-2. Esli prointegrirovat' (11-3) ot -∞ do m, poluchim N(m), a predel'nyi perehod po m → +∞ dast polnoe chislo zvezd v Galaktike. Pereopredelenie N(∞) s uchetom mezhzvezdnogo poglosheniya sveta dalo ocenku polnogo chisla zvezd 1.5· 10¹¹. Kak my uvidim v sleduyushih lekciyah, massa Galaktiki ocenivaetsya seichas v 2· 10¹¹ M_¤. Takim obrazom, ocenka polnogo chisla zvezd po rezul'tatam zvezdnyh podschetov neznachitel'no otlichaetsya ot sovremennoi, dazhe esli uchityvat', chto zvezd s massami men'she solnechnoi gorazdo bol'she, chem bolee massivnyh. (Zdes' rech' idet tol'ko o vidimoi materii.)

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 >>