19.4 Opredelenie mass galaktik
Razlichie kinematicheskih svoistv u ellipticheskih i spiral'nyh galaktik zastavlyaet ispol'zovat' sovershenno raznye metody dlya opredeleniya ih mass, hotya teoreticheskuyu osnovu oboih metodov sostavlyaet teorema viriala.
Dlya ellipticheskih galaktik teoremu viriala v priblizhenii ravenstva mass vseh zvezd mozhno zapisat' v vide:
gde M - polnaya massa sistemy, R - potencial'naya energiya. Dlya sfericheski simmetrichnoi galaktiki
Znaya dlya galaktiki otnoshenie massy k svetimosti M/L = K i schitaya ego nezavisyashim ot galaktocentricheskogo rasstoyaniya, mozhno zamenit' raspredelenie massy v (19-6) izmeneniem svetimosti s radiusom, kotoroe poluchaetsya iz poverhnostnoi fotometrii. Pri etom raspredelenie svetimosti predstavlyaetsya
standartnym raspredeleniem Vokulera (19-3). Podstavlyaya v (19-6) raspredelenie svetimosti, poluchaem rabochuyu formulu:
|
gde σ - dispersiya skorostei zvezd, a d - rasstoyanie do galaktiki v parsekah. Dispersiya skorostei opredelyaetsya iz sravneniya profilei spektral'nyh linii v spektre galaktiki i kakogo-nibud' krasnogo giganta nashei Galaktiki. Krasnyi gigant vybiraetsya dlya sravneniya potomu, chto bol'shuyu chast' sveta ellipticheskih galaktik postavlyayut imenno krasnye giganty. Prevyshenie shirin linii v spektre galaktiki nad shirinami v spektre krasnogo giganta daet dispersiyu skorostei. Tochnost' ocenivaniya massy opredelyaetsya tochnost'yu ocenki otnosheniya massy k svetimosti. Dokazano, chto eto otnoshenie dlya ellipticheskih galaktik ochen' slabo zavisit ot galaktocentricheskogo rasstoyaniya, tak chto priblizhenie postoyanstva etoi velichiny opravdano. Odnako u gigantskih i karlikovyh ellipticheskih galaktik eto otnoshenie raznoe, chto mozhet, naprimer, svidetel'stvovat' o razlichii nachal'nyh funkcii mass u etih galaktik. Tak, dlya gigantskih ellipticheskih galaktik poluchaetsya M/L > 10 (v edinicah massy i svetimosti Solnca), a dlya karlikovyh ellipticheskih galaktik eto otnoshenie poryadka 5. Dispersii skorostei u raznyh ellipticheskih galaktik menyayutsya ot 100 do 500 km/s, chto navodit na mysl' o blizosti kinematicheskih svoistv ellipticheskih galaktik i galo diskovyh galaktik.
Ocenki mass spiral'nyh galaktik analogichny ocenkam massy nashei Galaktiki. Pri etom, zapisyvaya teoremu viriala dlya vrashayusheisya galaktiki, prenebregayut haoticheskimi skorostyami zvezd, ostavlyaya tol'ko obshee dlya vseh zvezd - vrashenie. Ocenki proizvodyatsya s pomosh'yu opredeleniya parametrov modelei galaktiki, pri etom odnovremenno nahodyatsya i parametry osnovnyh podsistem galaktiki. V itoge udaetsya ne tol'ko opredelit' massy osnovnyh podsistem galaktik, no i vyyavit' razlichnye korrelyacii mezhdu vrasheniem, massoi galaktiki i harakteristikami otdel'nyh podsistem.
Issledovanie krivyh vrasheniya spiral'nyh galaktik pozvolilo ustanovit' tesnuyu korrelyaciyu mezhdu massami galaktik i maksimal'noi skorost'yu vrasheniya - chem bol'she maksimal'naya skorost' vrasheniya (maksimum krivoi lineinyh skorostei), tem bol'she massa galaktiki. Eta uzhe izvestnaya nam zavisimost' Talli - Fishera obychno vyrazhaetsya formuloi:
gde M - integral'naya zvezdnaya velichina galaktiki v polose kakoi-libo fotometricheskoi sistemy, a V
m - maksimal'naya lineinaya skorost' vrasheniya, opredelyaemaya po vershine krivoi vrasheniya galaktiki. Velichiny postoyannyh a i b zavisyat ot ispol'zuemoi fotometricheskoi sistemy. Srednyaya oshibka opredeleniya absolyutnoi integral'noi zvezdnoi velichiny po etoi formule zavisit ot vybrannoi fotometricheskoi polosy i nahoditsya v intervale 0.
m2 - 0.
m4, chto sootvetstvuet oshibkam opredeleniya rasstoyanii 15 - 20%. Naibol'shaya tochnost' dostigaetsya v infrakrasnyh polosah, gde umen'sheno vliyanie na integral'nuyu zvezdnuyu velichinu yarkih v opticheskom diapazone detalei, takih kak oblasti HII. Tak kak iz nablyudenii mozhno ocenit' sootnoshenie massa-svetimost', to vyrazhenie (19-8) mozhno ispol'zovat' dlya ocenivaniya mass galaktik. Otmetim, chto priblizhennoe vypolnenie odnogo zakona (19-8) dlya vseh diskovyh galaktik govorit o edinstve zakonov, kotorye upravlyayut proishozhdeniem i evolyuciei ob'ektov etogo tipa. Pri etom postoyannye v vyrazhenii (19-8) dolzhny soglasovyvat'sya s modelyami proishozhdeniya i evolyucii galaktik, chto pozvolyaet konkretizirovat' parametry etih modelei.
V lekcii 15 byli rassmotreny principy postroeniya modelei nashei Galaktiki i pokazano, chto sostavnye modeli pozvolyayut ocenit' parametry ee otdel'nyh podsistem. Podobnyi analiz provoditsya i dlya drugih galaktik. Na ris. 19-4 pokazana korrelyaciya mezhdu massami diskov spiral'nyh galaktik i ih polnymi massami. Kak vidim, pri uvelichenii integral'noi svetimosti uvelichivaetsya i dolya massy, sosredotochennaya v diske, hotya eta dolya ne ochen' velika dlya vseh galaktik.
Massy ochen' dalekih galaktik ocenivayut s pomosh'yu izucheniya linziruyushego effekta.
