19.3 Issledovanie struktury i vrasheniya galaktik

Lekciya 19. Galaktiki

19.3 Issledovanie struktury i vrasheniya galaktik

Izuchenie struktury i vrasheniya galaktik vazhno kak samo po sebe, tak i dlya sravneniya svoistv nashei Galaktiki so svoistvami drugih galaktik. K nastoyashemu vremeni vyyasneno, chto struktura spiral'nyh galaktik v osnovnyh chertah povtoryaet strukturu nashei Galaktiki. U vseh spiral'nyh galaktik nablyudaetsya yadro, disk, baldzh i galo. Prakticheski u vseh galaktik disk neskol'ko golubeet ot centra k krayu, chto interpretiruetsya kak sledstvie sushestvovaniya gradienta metallichnosti - soderzhanie tyazhelyh elementov umen'shaetsya ot centra k krayu diska. Etot vyvod podtverzhdaetsya i izmeneniem vdol' radiusa svoistv oblastei HII.

V semidesyatyh godah u ellipticheskih galaktik obnaruzhena empiricheskaya zakonomernost': chem bol'she svetimost' galaktiki (t.e. ee massa), tem ona krasnee (t.e. u ee zvezd bol'she "metallichnost'"). Soglasno Tinsli eta zavisimost' imeet vid Z ≈ M^1/4 Pozdnee zavisimost' massa-"metallichnost'" byla ustanovlena i dlya drugih morfologicheskih tipov galaktik - dlya spiral'nyh, nepravil'nyh i karlikovyh sferoidal'nyh. Odnako vposledstvii okazalos', chto dlya ellipticheskih galaktik korrektnee govorit' o zavisimosti massa-otnositel'noe soderzhanie α-elementov. Deistvitel'no, sootnoshenie himicheskih elementov v nih takoe zhe, kak v zvezdah galo nashei Galaktiki, u kotoryh v srednem nablyudaetsya povyshennoe bolee chem v dva raza po sravneniyu s solnechnym soderzhanie α-elementov otnositel'no zheleza (sm. lekciyu 14), poetomu ih cvet opredelyaetsya v osnovnom pokrovnym effektom ot linii poglosheniya ne zheleza, a α-elementov. Tshatel'nye spektral'nye nablyudeniya zvezd ellipticheskih galaktik podtverdili pravil'nost' etogo vyvoda.

Dlya ellipticheskih galaktik izvestna takzhe korrelyaciya, svyazyvayushaya razmer galaktiki s ee poverhnostnoi yarkost'yu - R_e ∝ I_e^-0.8 ; smysl ee v tom, chto bolee massivnye ellipticheskie galaktiki na vid bolee , t.e. obladayut bolee nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu. Na etoi zavisimosti postroen metod diametrov dlya opredeleniya rasstoyanii do galaktik rannih tipov.

Dlya mnogih galaktik provedena poverhnostnaya fotometriya, yavlyayushayasya osnovnym metodom issledovaniya ih struktury. Vyyasneno, chto dostatochno universal'nymi yavlyayutsya zakony padeniya yarkosti ot centra galaktiki k krayu, kak u ellipticheskih, tak i u spiral'nyh galaktik. Tak, dlya ellipticheskih galaktik i baldzhei spiral'nyh galaktik horoshim priblizheniem yavlyaetsya zakon Vokulera (1959): gde r_e - effektivnyi radius, vybiraemyi takim obrazom, chtoby v ego predelah izluchalas' polovina polnoi svetimosti galaktiki, a I_e - effektivnaya poverhnostnaya yarkost' v predelah etogo radiusa. Zametim, chto tak kak rasstoyaniya do galaktik opredelyayutsya ne ochen' uverenno, obychno ispol'zuyutsya ne lineinye, a uglovye rasstoyaniya ot centra galaktiki.

Sglazhennoe radial'noe raspredelenie poverhnostnoi yarkosti v diskah spiral'nyh galaktik obychno approksimiruetsya eksponencial'nym zakonom: gde velichina r₀ - eksponencial'nyi masshtab diska, gde yarkost' padaet v e raz (obychno nahoditsya v intervale 2 - 6 kpk), a I(0) - central'naya poverhnostnaya yarkost'.

Vrashenie galaktik vpervye spektral'no bylo obnaruzheno v 1917-1918 gg. Slaiferom i Kertisom dlya spiral'nyh galaktik. Vskore vyyasnilas' i nezametnost' vrasheniya ellipticheskih galaktik. Izmerenie krivyh vrasheniya spiral'nyh galaktik proizvoditsya sleduyushim sposobom. Shel' spektrografa pozicioniruyut tak, chto ona prohodit cherez centr galaktiki vdol' ee bol'shoi osi. Pri etom, tak kak odin krai galaktiki vsledstvie ee vrasheniya dvizhetsya po napravleniyu k nablyudatelyu, a protivopolozhnyi krai - ot nablyudatelya, spektral'nye linii iskrivlyayutsya. Izmerenie sdvigov dlin voln, sootvetstvuyushih etomu iskrivleniyu, i daet krivuyu vrasheniya galaktiki, tochnee - velichiny V = V_r(r)cosec i, gde V_r(r) est' nablyudaemaya luchevaya skorost', a i - ugol mezhdu ploskost'yu galaktiki i luchom zreniya. Na ris. 19-3 pokazan uchastok spektrogrammy odnoi iz galaktik s sil'noi liniei, po kotoroi mozhno postroit' krivuyu vrasheniya. Obychno dlya etogo ispol'zuetsya neskol'ko linii. Sprava nahoditsya atmosfernaya liniya, ona ne iskrivlena.

Ris. 19-3

Ochen' trudnym okazyvaetsya vopros o napravlenii vrasheniya galaktik, tak kak neprosto ponyat', kakoi iz kraev dannoi galaktiki (po maloi osi) nahoditsya blizhe k nablyudatelyu, a kakoi - dal'she. Imenno poetomu imeyutsya trudnosti v vybore napravleniya zakrutki spiral'nyh vetvei. V nekotoryh sluchayah, kogda galaktika raspolozhena osobenno udachno po napravleniyu k nablyudatelyu, etot vopros mozhno reshit' s pomosh'yu analiza raspredeleniya pogloshayushei materii.

Ugol naklona galaktiki k luchu zreniya mozhno opredelit' po otnosheniyu dlin maloi i bol'shoi osei galaktiki, kotorye obychno opredelyayutsya iz dannyh poverhnostnoi fotometrii kak otkloneniya ot formy okruzhnosti linii ravnoi poverhnostnoi yarkosti - izofot.

Krivye vrasheniya galaktik nablyudayutsya kak po dannym opticheskoi spektroskopii, tak i po dannym nablyudenii neitral'nogo vodoroda na volne 21 sm. Poslednii metod v osnovnom primenyaetsya k blizhaishim galaktikam, tak kak dlya polucheniya krivoi vrasheniya trebuetsya, chtoby razreshayushaya sposobnost' antenny radioteleskopa byla sushestvenno vyshe uglovyh razmerov galaktiki. V nastoyashee vremya nablyudeniya dayut vozmozhnost' ne tol'ko poluchat' krivye vrasheniya, no i provodit' detal'nye issledovaniya kinematiki gaza, naprimer - issledovat' vliyanie voln plotnosti na dvizhenie gaza v diskah galaktik.

Izuchenie vrasheniya galaktik vazhno dlya ponimaniya struktury galaktik i opredeleniya ih mass. V nastoyashee vremya postroeny krivye vrasheniya bolee chem dlya dvuhsot galaktik.

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 >>