14.5 Modeli himicheskoi evolyucii Galaktiki

Lekciya 14. Himicheskaya evolyuciya zvezdnyh naselenii

14.5 Modeli himicheskoi evolyucii Galaktiki

Dlya izucheniya himicheskoi evolyucii Galaktiki stroyat modeli obogasheniya diska tyazhelymi elementami, v kotoryh uchityvaetsya proizvodstvo himicheskih elementov v zvezdah, vyvod elementov iz evolyucii zapiraniem ih v zvezdnyh ostatkah, a inogda vozmozhnoe "obnovlenie" mezhzvezdnoi sredy vypadeniem na disk gaza iz mezhgalakticheskogo prostranstva. Sistema integro-differencial'nyh uravnenii vklyuchaet takie funkcii, kak temp zvezdoobrazovaniya, svyazannyi s tempom proizvodstva himicheskih elementov zvezdami, i nachal'nuyu funkciyu mass, kotoraya opredelyaet dolyu zvezd, effektivno postavlyayushih metally v mezhzvezdnuyu sredu.

Tinsli predlozhila klassifikaciyu modelei himicheskoi evolyucii, delya modeli na dve gruppy: zakrytye - opisyvayushie galakticheskii disk kak zamknutuyu sistemu, i otkrytye - dopuskayushie obmen veshestvom mezhdu diskom i drugimi podsistemami Galaktiki i mezhgalakticheskoi sredoi. Vopros o tom, kakuyu model' vybrat' dlya opisaniya himicheskoi evolyucii diska Galaktiki, zavisit ot kolichestva gaza, kotoryi disk poluchaet iz mezhgalakticheskogo prostranstva i teryaemogo diskom so vremenem. To, chto disk poluchaet gaz, pokazyvayut padayushie na nego vysokoskorostnye gazovye oblaka, kotorye imeyut soderzhanie metallov priblizitel'no v chetyre raza men'she solnechnogo. Po sovremennym ocenkam, eti oblaka prinosyat v disk ?1M_¤ god^-1.

Samaya prostaya model' himicheskoi evolyucii okrestnostei Solnca byla predlozhena v nachale 60-h godov HH-go veka Shmidtom i S. van den Bergom. V etoi modeli okrestnosti Solnca traktuyutsya kak odnorodnaya zamknutaya sistema, sostoyashaya v nachal'nyi moment iz neobogashennogo tyazhelymi elementami gaza. Krome togo predpolagaetsya mgnovennyi krugooborot veshestva, postoyanstvo skorosti zvezdoobrazovaniya, zavisyashei lish' ot plotnosti gaza, postoyanstvo nachal'noi funkcii mass rozhdayushihsya zvezd, doli gaza, vozvrashayushegosya v mezhzvezdnuyu sredu, i doli v nem tyazhelyh elementov. Pri takih uproshayushih predpolozheniyah uravneniya prostoi modeli dopuskayut analiticheskoe reshenie. V itoge okazyvaetsya, chto takaya prostaya model', a eto slovosochetanie postepenno stalo naricatel'nym, predskazyvaet raspredelenie metallichnostei zvezd zametno otlichayusheesya ot nablyudaemogo v okrestnostyah Solnca. Glavnoe otlichie - model' trebuet sushestvovaniya zametnogo kolichestva G-karlikov s metallichnostyami menee -0.5, togda kak nablyudaemye raspredeleniya po metallichnosti ne tol'ko F- i G-karlikov, no i krasnyh gigantov ne pokazyvayut etogo. Etu, tak nazyvaemuyu problemu G-karlikov udaetsya razreshit' tol'ko v ramkah modeli, predpolagayushei preryvistoe zvezdoobrazovanie v Galaktike.

Uravneniya himicheskoi evolyucii nekotorogo ob'ema diska Galaktiki, soglasno nedavnei rabote Shustova, Tutukova i Vibe (INASAN)), vyglyadyat sleduyushim obrazom. Evolyuciya massy gaza v galaktike opisyvaetsya uravneniem: gde M_g - massa gaza v galaktike, M_r - massa zvezdnogo ostatka, Ψ(t) - skorost' zvezdoobrazovaniya, φ(M) - nachal'naya funkciya mass, M_max i M_min -maksimal'naya i minimal'naya massy zvezd, τ_M - vremya zhizni zvezdy massy M, a tret'e i chetvertoe slagaemye dayut temp pritoka gaza v galaktiku izvne (temp akkrecii) i ottoka gaza v mezhgalakticheskoe prostranstvo. Pervoe slagaemoe v pravoi chasti uravneniya opisyvaet rashod gaza na obrazovanie rozhdayushihsya zvezd, vtoroe - massu, vozvrashaemuyu zvezdami v mezhzvezdnuyu sredu v processe ih evolyucii. Evolyuciya massy i-go himicheskogo elementa opisyvaetsya uravneniem: Zdes' Z_i(t) est' otnositel'noe soderzhanie v srede i-go elementa v moment t, P_i(M) - massa i-go elementa, sintezirovannogo v zvezde massy M. Zakrytaya model' poluchaetsya iz uravnenii (14-1) i (14-2) zanuleniem dvuh poslednih slagaemyh.

Uravneniya pokazyvayut, naskol'ko trudnoi yavlyaetsya v nastoyashee vremya zadacha izucheniya evolyucii himicheskogo sostava galakticheskogo diska. My ne ochen' horosho znaem nachal'nuyu funkciyu mass, ochen' ploho predstavlyaem zavisimost' skorosti zvezdoobrazovaniya ot vremeni, no znaem, chto eti velichiny zavisyat ot himicheskogo sostava sredy. Neprostoi zadachei yavlyaetsya opredelenie massy elementa, sintezirovannogo v zvezde, kotoraya zavisit ot tonkih effektov v teorii zvezdnoi evolyucii. Eshe bol'she uslozhnyaetsya zadacha, esli rassmatrivat' ne malyi ob'em v diske Galaktiki, a disk v celom, tak kak vo vseh funkciyah poyavlyaetsya zavisimost', kak minimum, ot galaktocentricheskogo rasstoyaniya. V nastoyashee vremya, k sozhaleniyu, vryad li prihoditsya schitat', chto sozdana kolichestvennaya teoriya evolyucii himicheskogo sostava veshestva diska Galaktiki.

Temp postupleniya tyazhelyh elementov v mezhzvezdnuyu sredu Galaktiki mozhno ocenit' iz massy pererabotannogo zvezdami gaza, vozvrashaemogo imi v mezhzvezdnuyu sredu, i himicheskogo sostava etogo gaza. V nastoyashee vremya schitaetsya, chto zvezdy vozvrashayut gaz v mezhzvezdnuyu sredu v sleduyushih kolichestvah.

Tablica 14-2 Temp vozvrasheniya gaza v mezhzvezdnuyu sredu

Tip ob'ekta Vozvrashaemaya massa (M¤/god) Zvezdy asimptoticheskoi vetvi gigantov i planetarnye tumannosti 0.3 - 1.0 Zvezdy rannih spektral'nyh klassovs 0.08 - 0.5 Sverhnovye zvezdy 0.03 Novye zvezdy 0.003

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 >>