12.1 Funkciya svetimosti zvezd galakticheskogo polya

Lekciya 12. Funkciya svetimosti i spektr zvezdnyh mass

12.1 Funkciya svetimosti zvezd galakticheskogo polya

Funkciei svetimosti φ(M) nazyvaetsya raspredelenie zvezd po absolyutnym zvezdnym velichinam, t.e. ona opredelyaet kolichestvo (dolyu) zvezd v edinichnom intervale absolyutnyh zvezdnyh velichin. Kak i funkciya bleska, funkciya svetimosti byvaet integral'noi, ravnoi chislu (dole) zvezd yarche opredelennoi absolyutnoi zvezdnoi velichiny M_V, i differencial'noi, ravnoi chislu zvezd v edinichnom intervale absolyutnyh zvezdnyh velichin [M_V, M_V+dM_V]. Polosu V my ukazali dlya opredelennosti, hotya mozhno opredelit' funkciyu svetimosti dlya lyuboi fotometricheskoi polosy. Neobhodimo otnosit' znacheniya funkcii svetimosti k opredelennomu ob'emu prostranstva, naprimer, k edinice pk³. Mezhdu dvumya formami funkcii svetimosti - integral'noi i differencial'noi, imeyutsya svyazyvayushie ih vyrazheniya, analogichnye formulam (11-1) dlya funkcii bleska.

Funkciya svetimosti neset informaciyu o zvezdnom sostave issleduemoi oblasti Galaktiki, pozvolyaya ocenit' otnositel'nye doli zvezd raznoi svetimosti. Odnako ona neset v sebe i informaciyu ob istorii zvezdoobrazovaniya i evolyucii zvezdnogo naseleniya Galaktiki, tak kak opredelyaetsya tem, zvezdy kakih svetimostei rozhdayutsya v processe zvezdoobrazovaniya i kakie izmeneniya vidimyi zvezdnyi sostav ispytyvaet vsledstvie evolyucii zvezd.

Ochevidno, chto tol'ko v samyh blizhaishih okrestnostyah Solnca mozhno obnaruzhit' zvezdy malyh svetimostei. No, s drugoi storony, zdes' mala veroyatnost' obnaruzhit' redko vstrechayushiesya zvezdy bol'shoi svetimosti. Poetomu pri issledovanii zvezdnogo sostava dazhe blizhaishih okrestnostei Solnca prihoditsya vstrechat'sya s tem, chto nepolnota statistiki bystro narastaet s udaleniem ot Solnca. V itoge uchet selekcii - glavnaya zadacha pri postroenii funkcii svetimosti zvezd okrestnostei Solnca.

Funkciya svetimosti zvezd opredelyalas' neodnokratno, pri etom ispol'zovalis' kak neposredstvennye podschety zvezd na osnove razlichnyh katalogov, tak i statisticheskie metody. Starikova (1960 g.) proanalizirovala ves' imeyushiisya k tomu vremeni material o zvezdah, absolyutnye zvezdnye velichiny kotoryh zaklyucheny v intervale ot -7^m do +17^m, osnovyvayas' na dannyh o zvezdah yarche V = 6^m iz kataloga yarkih zvezd i vseh izvestnyh zvezdah v predelah 20 pk. Poluchennaya differencial'naya funkciya svetimosti privedena nizhe vo vtorom stolbce tablice 12-1 i na ris.12-1.

Drugoi metod postroeniya funkcii svetimosti zvezd primenil Lyuiten v 1968 g. Metod osnovyvaetsya na tom fakte, chto srednee sobstvennoe dvizhenie svyazano so srednim rasstoyaniem do gruppy rassmatrivaemyh zvezd - chem dal'she zvezdy, chem men'she ih sobstvennye dvizheniya. Tak, naprimer, Kaptein i van Rain v 1920 g. nashli sleduyushuyu statisticheskuyu zavisimost': Zametim, chto podobnaya ideya vyshe uzhe ispol'zovalas' - ona yavlyaetsya osnovoi metoda statisticheskih parallaksov opredeleniya absolyutnyh velichin zvezd po ih sobstvennym dvizheniyam. Zapishem v obshem vide zavisimost' (12-1): Podstavim eto vyrazhenie v formulu dlya absolyutnoi zvezdnoi velichiny M = m + 5 + 5lg π . V rezul'tate poluchim svyaz' mezhdu absolyutnoi zvezdnoi velichinoi i tak nazyvaemym privedennym sobstvennym dvizheniem H = m + 5 + 5lg μ : gde x = 5(1 + a - c) , a y = c . Zdes' my prenebregli pri vyvode malym chlenom -0.0015m (sm. koefficienty v vyrazhenii (12-1)). Ispol'zuya bolee 4000 zvezd s sobstvennymi dvizheniyami μ > 0."5, chto obespechivaet blizost' podavlyayushego chisla zvezd vyborki k Solncu, Lyuiten poluchil funkciyu svetimosti, predstavlennuyu v tret'em stolbce tablicy 12-1. V tablice znacheniya funkcii svetimosti Starikovoi φ(M)_c privedeny v procentah, a funkciya svetimosti Lyuitena φ(M)_L normirovana tak, chtoby v intervale absolyutnyh zvezdnyh velichin ot +2^m do +7^m dve funkcii svetimosti maksimal'no sovpadali.

MV φ(M)C φ(M)L MV φ(M)C φ(M)L 0.00002 - +7 4.7450 5.2035 -6 0.00005 - +8 3.8008 6.4640 -5 0.0001 - +9 3.3886 7.9184 -4 0.0005 - +10 9.1363 9.6960 -3 0.0017 - +11 9.5241 11.3120 -2 0.0091 - +12 9.4754 13.5744 -1 0.068 0.0161 +13 10.5347 17.4528 0 0.1727 0.1680 +14 10.5542 21.6544 +1 0.4311 0.4202 +15 10.5461 25.8560 +2 0.8533 1.0342 +16 8.2822 19.392 +3 1.4047 1.5514 +17 6.7780 11.9584 +4 2.1945 2.2624 +18 - 7.4336 +5 3.6394 3.0704 +19 - 4.2016 +6 4.4557 4.1693 +20 - 2.5856 Tablica 12-1 i Ris. 12-1: Sravnenie funkcii svetimosti Lyuitena i Starikovoi Raznye metody, primenennye dlya opredeleniya funkcii svetimosti, priveli k raznym intervalam zvezdnyh velichin, dlya kotoryh ona byla opredelena. Raznica dvuh predstavlennyh v tablice funkcii otrazhaet tochnost' nashih znanii o funkcii svetimosti zvezd okrestnostei Solnca. Dlya udobstva analiza eti funkcii svetimosti privedeny takzhe na ris.12-1. Na risunke sploshnoi liniei pokazana funkciya svetimosti Starikovoi, a shtrihovoi liniei - Lyuitena. Iz tablicy i risunka vidny kak obshie cherty dvuh funkcii, tak i razlichiya, vyzvannye razlichiyami v ispol'zovannyh metodikah polucheniya funkcii svetimosti i raznicei vyborok zvezd. Vidno, naskol'ko malo v Galaktike zvezd bol'shoi svetimosti - osnovnuyu massu zvezd sostavlyayut ochen' slabye krasnye karliki. Maksimum krivyh nahoditsya, priblizitel'no, okolo MV = +15m. Polozhenie maksimuma, veroyatno, v budushem, mozhet neskol'ko utochnit'sya, tak kak vse vremya v okrestnostyah Solnca otkryvayutsya novye slabye zvezdy, odnako sushestvennyh izmenenii zhdat' vryad li sleduet. Funkciya svetimosti bystro ubyvaet sprava ot maksimuma v rezul'tate sushestvovaniya predel'no nizkoi massy gazovyh oblakov, v nedrah kotoryh mogut vposledstvii prohodit' yadernye reakcii prevrasheniya vodoroda v gelii. Predel'naya massa zvezdy priblizitel'no ravna 0.08 M¤ . Nesomnenno, funkciya svetimosti zavisit ot polozheniya v Galaktike, ona dolzhna byt' razlichna v central'nyh oblastyah Galaktiki i na ee periferii. Funkciya svetimosti takzhe menyaetsya i pri perehode ot ploskosti Galaktiki k oblastyam s bol'shimi z. Poetomu, funkciyu svetimosti, poluchennuyu dlya okrestnostei Solnca, nado s ostorozhnost'yu ispol'zovat' dlya drugih mest Galaktiki. Sovremennye ocenki funkcii svetimosti dlya okrestnostei Solnca Agekyana i Orlova (LGU) pokazyvayut, chto priblizhenno na 107 zvezd glavnoi posledovatel'nosti (karlikov) prihoditsya 104 subkarlikov, 103 gigantov, 1 sverhgigant i okolo 106 belyh karlikov. Po raschetam Shredera i dr. v sfere radiusa 100 pk dolzhno byt' 13 700 belyh karlikov, tak chto belye karliki - odin iz naibolee mnogochislennyh tipov zvezd v Galaktike. Znanie funkcii svetimosti, otnesennoi k edinice ob'ema, pozvolyaet ocenit' zvezdnuyu plotnost'. Plotnost' zvezd v okrestnostyah Solnca ocenivaetsya s pomosh'yu katalogov blizkih zvezd (sredi kotoryh horosho izvestny katalogi Glize), v kotoryh sobirayutsya dannye o blizhaishih k Solncu zvezdah. Agekyan i Ogorodnikov iz Leningradskogo universiteta ocenili po zvezdam v oblasti blizhe 25 pk ot Solnca zvezdnuyu plotnost' v okrestnostyah Solnca velichinoi D(0) = 0.14 ± 0.01 zvezd•pk-3. Pri etom poluchaetsya nizhnyaya ocenka zvezdnoi plotnosti, tak kak net uverennosti, chto vse ochen' slabye blizkie zvezdy, prezhde vsego belye i korichnevye karliki, vklyucheny v raschety. Ocenki mass blizkih zvezd priveli k ocenke plotnosti veshestva v okrestnostyah Solnca: ρ0 ≈ 0.08 - 0.11 M¤ pk-3, gde M¤ - massa Solnca. Iz sootnosheniya zvezdnoi plotnosti i plotnosti massy my vidim, chto bol'shinstvo zvezd v okrestnostyah Solnca imeyut massu, znachitel'no men'she massy Solnca. Interesno, chto dinamika dvizhenii zvezd poperek diska Galaktiki daet ocenku plotnosti massy (0.13 - 0.15) M¤ pk-3 (sm. 16.1). Tak my vstrechaemsya s odnoi iz aktual'neishih problem izucheniya struktury Galaktiki - problemoi skrytoi massy, tak kak do sih por ne yasno, materiya kakoi prirody daet vklad v nedostayushuyu do dinamicheskih ocenok massu. Esli uchest' izmeneniya v funkcii svetimosti, vyzvannye evolyucionnymi effektami, mozhno poluchit' tak nazyvaemuyu nachal'nuyu funkciyu svetimosti (NFS). Poluchaya funkcii svetimosti molodyh zvezdnyh gruppirovok, mozhno ocenit' nachal'nuyu funkciyu svetimosti neposredstvenno iz nablyudenii. Sravnenie nachal'nyh funkcii svetimosti dlya zvezdnyh podsistem raznogo vozrasta, mozhno issledovat' izmeneniya svoistv processa zvezdoobrazovaniya v Galaktike. Takuyu rabotu osobenno udobno provodit' po zvezdam rasseyannyh skoplenii, tak kak v etom sluchae evolyucionnye effekty uchityvayutsya osobenno prosto. V nastoyashee vremya, v svyazi s vvodom v deistvie krupnyh teleskopov, bol'shoe vnimanie privlekaet funkciya svetimosti belyh karlikov. Vmeste s teoriei ohlazhdeniya belyh karlikov, ona daet ocenku vozrasta galakticheskogo diska. V nastoyashee vremya takim sposobom poluchena ocenka vozrasta diska Galaktiki (10 ± 1)· 109 let. Dlya rasseyannogo zvezdnogo skopleniya M67, gde v nastoyashee vremya naideno 88 belyh karlikov, poluchena ocenka vozrasta 6· 109 let, chto nahoditsya v horoshem soglasii s vozrastom, poluchennym s pomosh'yu izohron obychnyh zvezd.

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 >>