18.2 Dal'neishie stadii evolyucii

Lekciya 18. Evolyuciya Galaktiki

18.2 Dal'neishie stadii evolyucii

Vazhneishei osobennost'yu spiral'nyh galaktik yavlyaetsya otchetlivoe razdelenie na diskovuyu i sferoidal'nuyu sostavlyayushie. Pri etom chetko zameten tonkii disk s rezko vydelennym central'nym utolsheniem - baldzhem. Proishozhdenie takoi dvuhkomponentnoi struktury trebuet opredelennogo hoda processa zvezdoobrazovaniya na rannei stadii evolyucii Galaktiki. Etot vopros podrobno rassmotrel Larson v 1976 godu, izuchaya modeli kollapsiruyushih gazovyh sistem s uchetom vrasheniya, turbulentnoi vyazkosti i prevrasheniya gaza v zvezdy. Okazalos', chto struktura poluchayusheisya zvezdnoi sistemy sil'no zavisit ot zakona zvezdoobrazovaniya - zavisimost' tempa prevrasheniya gaza v zvezdy ot svoistv gaza, v chastnosti, ot ego plotnosti. Larson prinimal sleduyushii zakon: gde ρ_s - zvezdnaya plotnost', ρ_g - plotnost' gaza, n ≈ 1.85. Issledovaniya pokazali, chto s zakonom zvezdoobrazovaniya (18-3) mozhno horosho ob'yasnit' svoistva ellipticheskih galaktik, odnako ni pri kakih nachal'nyh usloviyah nevozmozhno poluchit' baldzh i disk. Variacii uglovogo momenta sistemy, nachal'noi plotnosti i drugih uslovii neizmenno privodyat k ellipsoidal'nym figuram, no ne dayut diska s central'nym utolsheniem. Okazalos', chto neobhodimyi rezul'tat poluchaetsya tol'ko v tom sluchae, esli posle nachal'noi stadii zvezdoobrazovaniya, sformirovavshei naselenie galo, temp zvezdoobrazovaniya v Galaktike rezko padaet, na odin - dva poryadka po sravneniyu s poluchaemym po formule (18-3). Eto pozvolyaet gazu, ostavshemusya posle obrazovaniya galo, szhat'sya v disk, a zvezdy diska nachinayut formirovat'sya posle ohlazhdeniya szhavshegosya k galakticheskoi ploskosti gaza.

Chtoby v ramkah etoi kartiny ob'yasnit' razryv kolichestva tyazhelyh elementov mezhdu ob'ektami galo i diska v okrestnosti [Fe/H] ≈ -0.5 sleduet predpolozhit', chto tyazhelye elementy, nablyudaemye u staryh ob'ektov diska, byli sozdany v galo. Faber v 1977 godu obnaruzhila shozhest' gradienta soderzhaniya tyazhelyh elementov vdol' radiusa u diskovyh i ellipticheskih galaktik. Etot fakt privel ee k vyvodu, chto tyazhelye elementy v diskovyh galaktikah byli sozdany na stadii kollapsa, a ne byli proizvedeny v samom diske. Znachit, rezkoe padenie skorosti zvezdoobrazovaniya v konce stadii formirovaniya zvezd galo sovpadaet so skachkoobraznym vozrastaniem soderzhaniya tyazhelyh elementov. Ob'yasnyaetsya eto tem, chto obogashenie tyazhelymi elementami svyazano s ogromnym energovydeleniem pri vspyshkah sverhnovyh. Imenno eta energiya, sil'no nagrev mezhzvezdnyi gaz i razrushiv ego oblachnuyu strukturu, i prekratila zvezdoobrazovanie v galo. Tak my prihodim k ponyatiyu aktivnyh faz v evolyucii galaktik , predlozhennomu Marsakovym i Suchkovym (RGU) v seredine 70-h godov HH-go veka. Posle prohozhdeniya etoi stadii neobhodimo opredelennoe vremya - vozmozhno dazhe ne odin milliard let - chtoby gaz ohladilsya, i sformirovalas' bolee molodaya podsistema galakticheskogo diska.

Raspredelenie zvezd Galaktiki po otnositel'nomu soderzhaniyu v nih ?-elementov takzhe obnaruzhivaet otchetlivyi proval v okrestnosti [?/Fe] ≈ 0.2 (sm. ris. 16-1), kotoryi razdelyaet ob'ekty galo i diska. Otnoshenie [?/Fe], kak i [Fe/H], yavlyaetsya horoshim himicheskim indikatorom vozrasta zvezd (sm. lekciyu 14). Proval yavlyaetsya dopolnitel'nym svidetel'stvom sushestvovaniya zaderzhki zvezdoobrazovaniya mezhdu formirovaniem sfericheskoi i diskovoi sostavlyayushih v Galaktike.

Govorya o sfericheskoi sostavlyayushei, my ne dolzhny zabyvat', chto ona sostoit, kak seichas polagayut, iz treh podsistem - tolstogo diska, sobstvennogo galo i akkrecirovannogo galo. Pervaya podsistema ochen' uverenno otdelyaetsya ot sobstvennogo galo provalom na raspredelenii tipichnyh predstavitelei sfericheskoi sostavlyayushei Galaktiki - sharovyh skoplenii, subkarlikov i lirid polya - po metallichnosti v okrestnosti [Fe/H] ≈ -1.0 (sm., naprimer, ris. 8-2). No otsutstvie sistematicheskogo razlichiya v otnositel'nyh soderzhaniyah ?-elementov v zvezdah sobstvennogo galo i v geneticheski svyazannogo s nim tolstogo diska svidetel'stvuet o nebol'shom (poryadka 1 mlrd. let) promezhutke vremeni mezhdu obrazovaniem samyh pervyh zvezd sobstvennogo galo i massovym zvezdoobrazovaniem v tolstom diske. Znachit, sushestvovanie dlitel'noi zaderzhki zvezdoobrazovaniya mezhdu sobstvennym galo i tolstym diskom dlya ob'yasneniya rezkogo razlichiya kinematicheskih harakteristik etih podsistem stavitsya pod somnenie. Al'ternativoi gipoteze o sushestvovanii aktivnoi fazy v evolyucii Galaktiki mezhdu etimi dvumya podsistemami vystupaet gipoteza o formirovanii tolstogo diska v rezul'tate zvezd bystro obrazovavshegosya pervichnogo tonkogo diska blizko priblizivsheisya dovol'no massivnoi galaktikoi primerno cherez milliard let posle nachala zvezdoobrazovaniya v protogalakticheskom oblake. Eta galaktika svoim prityazheniem zametno uvelichila vertikal'nye sostavlyayushie skorostei uzhe obrazovavshihsya zvezd pervichnogo tonkogo diska, kotorye i sformirovali podsistemu tolstogo diska, no zato nikak ne povliyala na gazovyi disk. Nachavsheesya vposledstvii v etom gaze zvezdoobrazovanie sformirovalo podsistemu, kotoruyu my seichas nazyvaem tonkii disk.

V etoi svyazi vazhnoi zadachei yavlyaetsya opredelenie vozrasta tonkogo diska. Naibolee starye nablyudaemye nami rasseyannye zvezdnye skopleniya imeyut vozrasty poryadka 6 mlrd. let. No ne tol'ko eti ob'ekty pozvolyayut ocenit' vozrast diska. Tak, nizhnyuyu granicu vozrasta galakticheskogo diska mozhno poluchit' po sootnosheniyu izotopov razlichnyh himicheskih elementov. Morel' i dr. (Franciya) poluchili ocenku minimal'nogo vozrasta diska 9· 10⁹ let, tak chto vozrast mozhet byt' raven i 11· 10⁹ let. Eshe odnu ocenku daet vozrast samyh staryh belyh karlikov, pokazateli cveta kotoryh mozhno sravnit' s vyvodami teorii ohlazhdeniya etih ob'ektov. Takim sposobom polucheny ocenki, lezhashie v intervale ot 6 do 10 mlrd. let. Vozrasty zhe sharovyh skoplenii tolstogo diska, kak pokazyvayut ocenki, bolee 11-12 mlrd. let. Takim obrazom, nablyudatel'nye dannye podtverzhdayut razryv v vozraste mezhdu galo i diskom (tochnee mezhdu podsistemami tolstogo i tonkogo diskov) na 2-3 milliarda let. Prinimaya vo vnimanie skachkoobraznost' razlichii himicheskih i prostranstvenno-kinematicheskih harakteristik zvezd mezhdu etimi podsistemami mozhno polagat', chto oni obuslovleny imenno aktivnoi fazoi v evolyucii Galaktiki.

V nastoyashee vremya modnoi yavlyaetsya tochka zreniya, chto sushestvennuyu rol' v poyavlenii vspyshek zvezdoobrazovaniya igraet pogloshenie odnih galaktik drugimi. Pri stolknovenii dvuh galaktik otdel'nye zvezdy drug s drugom ne vzaimodeistvuyut iz-za nizkoi plotnosti . Inache vedet sebya mezhzvezdnyi gaz: pri stolknovenii gazovyh oblakov voznikayut usloviya dlya zvezdoobrazovaniya. Vo vsyakom sluchae, pogloshenie galaktik mozhet sluzhit' osnovnym spuskovym mehanizmom zvezdoobrazovaniya v diskovyh galaktikah, ne imeyushih vidimoi spiral'noi struktury - galaktikah tipa S₀.

Itak, my vidim, chto vopros ob evolyucii nashei i drugih galaktik v nastoyashee vremya dalek ot resheniya i nahoditsya v stadii razrabotki gipotez.

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 >>