12.4 Nachal'naya funkciya mass

Lekciya 12. Funkciya svetimosti i spektr zvezdnyh mass

12.4 Nachal'naya funkciya mass

Oboznachim massu zvezdy, vyrazhennuyu v edinicah massy Solnca, bukvoi M, i opredelim nachal'nuyu funkciyu mass (NFM) takim obrazom, chtoby kolichestvo zvezd, rozhdayushihsya s massami v intervale [M, M+dM] v techenie vremeni ot t do t+dt, bylo ravno: gde - skorost' zvezdoobrazovaniya, ravnaya masse vseh zvezd, rodivshihsya za edinicu vremeni. Obe vvedennye funkcii sleduet otnosit' k edinice ob'ema. Zametim, chto Mφ(M)dM est' dolya massy, zaklyuchennaya v intervale [M, M+dM]. Takim obrazom, NFM predstavlyaet otnositel'nye chastoty rozhdeniya zvezd raznyh mass v elemente ob'ema Galaktiki. Takoe slozhnoe opredelenie NFM neobhodimo davat' dlya oblasti, v kotoroi prisutstvuyut zvezdy raznyh vozrastov. Dlya rasseyannogo skopleniya, zvezdy kotorogo imeyut priblizitel'no odin vozrast, nachal'naya funkciya mass otlichaetsya ot nablyudaemoi funkcii mass lish' effektami zvezdnoi evolyucii.

Esli schitat', chto skorost' zvezdoobrazovaniya ne zavisit ot vremeni, to nachal'nuyu funkciyu mass mozhno poluchit' iz funkcii svetimosti zvezd polya. Ser'eznuyu rabotu po opredeleniyu NFM zvezd polya provel Solpiter, kotoryi v 1955 godu pokazal, chto chislo zvezd na edinicu massy, sootvetstvuyushee izvestnoi v to vremya funkcii svetimosti, v intervale zvezdnyh mass (0.4 - 10) M_¤ proporcional'no masse v nekotoroi stepeni: Inogda funkciyu mass opredelyayut tak, kak na ris. 12-4, to est' cherez logarifm chisla zvezd. Kak legko videt', v etom sluchae iz pokazatelya stepeni v sootnoshenii (12-6) propadaet edinica. Velichinu α nazyvayut naklonom NFM. Pri etom po rezul'tatam raboty Solpitera, velichina α ravna dlya okrestnostei Solnca 1.35. Eto znachenie nadolgo stalo standartnym dlya ispol'zovaniya v issledovaniyah voprosov zvezdoobrazovaniya i dlya sravneniya naklonov spektrov mass pri issledovanii zvezdnyh sistem.

NFM poluchaetsya iz nablyudaemoi funkcii svetimosti s ispol'zovaniem zavisimosti massa-svetimost'. Krome togo, etot perehod trebuet znaniya vklada proevolyucionirovavshih zvezd, skorosti zvezdoobrazovaniya i haraktera zavisimosti NFM i skorosti zvezdoobrazovaniya ot vremeni. Issledovanie NFM daet vozmozhnost' proverit' korrektnost' predpolozhenii, delaemyh pri poluchenii NFM.

Perehod ot funkcii svetimosti k funkcii mass mozhno zapisat' sleduyushim obrazom: gde m - massa zvezdy, M - ee absolyutnaya zvezdnaya velichina. Vtoroi mnozhitel' v vyrazhenii (12-7) predstavlyaet soboi zavisimost' massa-svetimost'. Otmetim, chto zavisimost' massa-svetimost' v obshem sluchae yavlyaetsya funkciei vremeni, chto svyazano s evolyuciei zvezd.

Nachal'naya funkciya mass zavisit ot fizicheskih faktorov, opredelyayushih processy zvezdoobrazovaniya, takih kak himicheskii sostav, plotnost' i temperatura mezhzvezdnogo gaza i t.d. Poskol'ku eti faktory menyayutsya so vremenem, to mozhno ozhidat', chto NFM takzhe menyaetsya so vremenem. V poslednie gody, v svyazi s nakopleniem nablyudatel'nyh dannyh, uproshennoe predstavlenie kak o neizmennosti NFM, tak i ob opisanii ee s pomosh'yu edinoi solpiterovskoi konstanty nachinayut menyat'sya. Po krainei mere yasno, chto poskol'ku funkciya svetimosti imeet yasno vyrazhennyi maksimum, to i NFM dolzhna imet' maksimum, a ne ustremlyat'sya v beskonechnost' s umen'sheniem massy.

Analiticheski nachal'naya funkciya mass, poluchennaya Millerom i Skalo v 1979 godu, predstavlena formuloi (oboznachenie skorosti zvezdoobrazovaniya v levoi chasti vyrazheniya opusheno): edinicy izmereniya zdes' - pk^-2(mlrd. let)^-1. V dannom sluchae NFM predstavlena ne na edinicu ob'ema, a na edinicu ploshadi galakticheskogo diska, na ploskost' kotorogo kak by sproecirovany zvezdy (poverhnostnaya plotnost'). Dlya udobstva sravneniya s drugimi dannymi, vyrazhenie (12-8) Tinsli predstavila na raznyh intervalah mass stepennym zakonom s raznymi pokazatelyami stepeni sleduyushim obrazom: Iz privedennyh vyrazhenii vidno, chto blizkii k solpiterovskomu zakon imeet mesto tol'ko v intervale, priblizitel'no, ot odnoi do desyati solnechnyh mass.

Integrirovanie po massam vo vsem ukazannom v (12-9) intervalu mass privodit k velichine sovremennoi skorosti zvezdoobrazovaniya v okrestnostyah Solnca 3.0 M_¤ pk^-2(mlrd.let)^-1.

Vesomym dovodom v pol'zu sushestvennogo otlichiya nachal'noi funkcii mass na stadii formirovaniya galo ot sovremennoi yavlyaetsya rezul'tat Shmidta. V 1975 godu on pokazal, chto v intervale mass ot 0.25 do 0.75 M_¤ naklon NFM u blizhaishih zvezd naseleniya galo raven α ≈ 2, v otlichie ot znachitel'no men'shego znacheniya dlya zvezd diska v etom zhe intervale mass (sm. vyrazhenie (12-8)).

Vazhnym yavlyaetsya predpolozhenie o edinstve, universal'nosti NFM dlya vsei Galaktiki ili, po krainei mere, dlya bol'shoi ee chasti. Eto predpolozhenie svyazano s vozmozhnost'yu modelirovaniya evolyucii harakteristik zvezdnogo naseleniya nashei i drugih galaktik. V nastoyashee vremya na osnove issledovaniya funkcii mass rasseyannyh zvezdnyh skoplenii ustanovleno, chto v oblasti, zanimaemoi horosho issledovannymi rasseyannymi skopleniyami, NFM yavlyaetsya universal'noi, odnako sushestvuyut nebol'shie variacii naklona spektra mass ot skopleniya k skopleniyu.

Otmetim, chto nekotorye skopleniya po neizvestnym poka prichinam pokazyvayut rezkie otkloneniya ot obychnoi dlya etih ob'ektov funkcii mass. Tak, issledovaniya sobstvennyh dvizhenii v pole skopleniya NGC 752 pokazyvayut, chto ono prakticheski ne soderzhit zvezd malyh mass.

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 >>