9.2 Ostatochnye skorosti zvezd

Lekciya 9. Dvizhenie Solnca v prostranstve i ostatochnye skorosti zvezd

9.2 Ostatochnye skorosti zvezd

Issledovanie ostatochnyh skorostei zvezd, t.e. skorostei otnositel'no opredelennyh centroidov pozvolyaet vyyavit' kinematicheskie priznaki otdel'nyh tipov ob'ektov i svyazat' ih s osobennostyami prostranstvennogo raspredeleniya etih ob'ektov i ih astrofizicheskimi priznakami. V kachestve astrofizicheskih priznakov mogut vystupat', naprimer, vozrast ili himicheskii sostav. Intuitivno raspredelenie ostatochnyh skorostei predstavlyaetsya sfericheskim, analogichnym raspredeleniyu Maksvella dlya molekul gaza, nahodyashihsya v termodinamicheskom ravnovesii. Odnako sferichnost' raspredeleniya v ne nablyudaetsya.

Kak bylo pokazano v predydushem paragrafe, uzhe opredelenie dvizheniya Solnca v prostranstve pozvolyaet razdelit' ob'ekty Galaktiki po kinematicheskim priznakam. Rassmotrim teper', kak raspredelenie ostatochnyh skorostei blizkih zvezd zavisit ot velichiny srednei ostatochnoi skorosti. Na risunke 9-1 pokazano raspredelenie ostatochnyh skorostei zvezd (tochnee - ih proekcii na ploskost' Galaktiki) dlya zvezd s polnymi ostatochnymi skorostyami menee 65 km/s (kak pozdnee budet yasno, takoe ogranichenie zavedomo ostavlyaet v vyborke tol'ko zvezdy, prinadlezhashie podsisteme tonkogo galakticheskogo diska, isklyuchaya zvezdy bolee staryh podsistem). Kak vidim, raspredelenie napravlenii vektorov ostatochnyh skorostei zvezd blizko k sfericheskomu - v pervom priblizhenii vydelennyh napravlenii ne zametno. Na sleduyushem risunke 9-2 pokazano raspredelenie vektorov ostatochnoi skorosti v proekcii na ploskost' Galaktiki dlya bystryh zvezd, u kotoryh ostatochnye skorosti prevyshayut 65 km/c. Zdes' my uzhe vidim rezkuyu asimmetriyu - bol'shie ostatochnye skorosti napravleny preimushestvenno v storonu tret'ego i chetvertogo kvadrantov galakticheskih dolgot. Krome asimmetrii dvizhenii zvezd s bol'shimi ostatochnymi skorostyami obnaruzhilos', chto srednie ostatochnye skorosti i srednie prostranstvennye skorosti uvelichivayutsya po mere prodvizheniya k bolee pozdnim spektral'nym klassam zvezd glavnoi posledovatel'nosti. Eto navelo na mysl', chto zvezdy, otnosyashiesya k raznym chastyam GR-diagrammy, mogut otlichat'sya kinematicheskimi svoistvami. Pozzhe vyyasnilos', chto izmenenie kinematicheskih svoistv soprovozhdaetsya i izmeneniem v ih prostranstvennom raspolozhenii. My uzhe videli eto na primere razlichii dvizheniya Solnca v prostranstve otnositel'no rasseyannyh i sharovyh zvezdnyh skoplenii, razlichayushihsya i prostranstvennym raspredeleniem v Galaktike. V itoge nalico delenie naselenii Galaktiki po krainei mere na dve otdel'nye podsistemy, razlichayushiesya svoistvami prostranstvennogo raspredeleniya i kinematicheskimi parametrami.

V tablice 9-2, vo mnogom analogichnoi tablice 9-1, privedeny parametry dvizheniya Solnca v prostranstve po otnosheniyu k zvezdam s raznymi skorostyami. Iz tablicy my vidim chetkuyu zavisimost' koordinat apeksa i velichiny ostatochnoi skorosti Solnca ot srednei skorosti vhodyashih v vyborku zvezd.

Predely, km/s <V> km/s V¤ km/s L grad B grad 0 - 25 13.9 17.3 53 +18 25 - 45 19 13.6 59 +26 45 - 65 56.1 25.5 70 +16 65 - 100 85.1 43.8 69 +15 100 - 250 199.2 109.0 78 +6 >250 384/6 284/3 98 -1

Svoistva skorostei galakticheskih ob'ektov vpervye byli prodemonstrirovany Strembergom v 1924 - 1925 gg. pri issledovanii prostranstvennyh skorostei 4600 ob'ektov, razdelennyh na 50 odnorodnyh po fizicheskim priznakam grupp. V gruppy voshli zvezdy, zvezdnye skopleniya, planetarnye tumannosti i blizhaishie galaktiki. Dlya kazhdoi gruppy plotnost' raspredeleniya komponentov prostranstvennyh skorostei byli im predstavleny v vide: gde u₀, v₀, w₀ - komponenty skorosti centroida kazhdoi gruppy ob'ektov po otnosheniyu k Solncu. Eti tri velichiny, a takzhe tri velichiny dispersii skorostei po trem osyam σ₁, σ₂, σ₃ yavlyayutsya neizvestnymi.

Ris. 9-3	Ris. 9-4

Kak vidno iz vyrazheniya (9-4), raspredeleniya skorostei ob'ektov predstavlyalos' v vide ellipsoidal'nogo raspredeleniya, prichem osi ellipsoidov ravnoi plotnosti veroyatnosti sovpadayut s osyami koordinat. Vmesto tablicy chislennyh znachenii neizvestnyh, poluchennyh dlya kazhdoi gruppy, privedem risunok 9-3, podobnym kotoromu Stremberg v 1925 g. illyustriroval rezul'taty svoei raboty. Na risunke pokazany proekcii ellipsoidov skorostei na galakticheskuyu ploskost', pri etom poluosi ellipsoidov ravny znacheniyam dispersii skorostei σ₁ i σ₂. V nachale koordinat nahoditsya Solnce, na osyah otlozheny skorosti v km/s. Rasstoyanie kazhdogo ellipsa ot nachala koordinat est' skorost' sootvetstvuyushego centroida otnositel'no Solnca. (Vokrug malen'kih kruzhkov dolzhny byt' okruzhnosti radiusa ~200 km/s dlya zvezd s Vmax i Vrmax i ~300 km/s dlya galaktik.) Iz risunka sleduet glavnyi vyvod - chem dal'she centroid ot nachala koordinat, tem bol'she dispersiya skorostei sootvetstvuyushei gruppy ob'ektov otnositel'no centroida etoi gruppy. Bol'shaya strelka, na kotoruyu lozhatsya vse centroidy, nazyvaetsya os'yu asimmetrii Stremberga. Ee napravlenie obratno napravleniyu dvizheniya samyh bystryh zvezd na ris. 9-2 i pochti perpendikulyarno napravleniyu na centr Galaktiki, kuda prakticheski vsegda napravleny bol'shie poluosi ellipsoidov ostatochnyh skorostei. Gruppy samyh bystryh zvezd i galaktiki imeyut ochen' bol'shie dispersii skorostei i na risunke ne pokazany (dlya bystryh zvezd okruzhnosti dolzhny byt' radiusami ~200 km/s, a dlya galaktik ~300 km/s). Na ris. 9-4 asimmetriya zvezdnyh dvizhenii pokazana po sovremennym dannym o prostranstvennyh skorostyah zvezd, lezhashih v predelah 50 pk ot Solnca. Iz risunka vidno, chto bol'shinstvo zvezd raspolozheno pod voobrazhaemoi liniei V = 0, kak i na ris. 9-3.

Rassmotrennye osobennosti dvizhenii galakticheskih ob'ektov poluchili v dal'neishem ob'yasnenie v teorii galakticheskogo vrasheniya. Snachala Stremberg, zatem Lindblad i Oort v 20-h godah HH-go veka predpolozhili, chto raznye tipy ob'ektov prinimayut raznoe uchastie vo vrashenii Galaktiki. Pri etom ob'ekty s bol'shimi skorostyami otnositel'no Solnca - subkarliki, liridy polya i sharovye skopleniya - okazalis' na samom dele samymi medlennymi, eti podsistemy v celom ochen' medlenno vrashayutsya vokrug centra Galaktiki. A takie ob'ekty, kak zvezdy rannih spektral'nyh klassov, klassicheskie cefeidy i rasseyannye zvezdnye skopleniya, kak okazyvaetsya, vrashayutsya vokrug galakticheskogo centra znachitel'no bystree.

Vklyuchenie Strembergom v ego issledovanie gruppy blizkih galaktik privelo k poyavleniyu pervoi ocenki skorosti vrasheniya Galaktiki. Mozhno schitat', chto rasstoyanie vdol' osi asimmetrii mezhdu centroidom okolosolnechnyh zvezd i rassmotrennyh Strembergom galaktik opredelyaet summu skorosti vrasheniya okolosolnechnogo centroida vokrug centra Galaktiki i ostatochnoi skorosti Solnca. Eta velichina polagaetsya seichas ravnoi okolo 250 km/s. Takovo, sledovatel'no, priblizhennoe znachenie krugovoi skorosti vrasheniya Galaktiki na rasstoyanii Solnca ot ee centra. V napravlenii vrasheniya Galaktiki prakticheski net skorostei, prevyshayushih 250+65 km/s, znachit velichina 315 km/s mozhet schitat'sya ocenkoi predel'noi (kriticheskoi) skorosti na etom rasstoyanii ot centra Galaktiki. V dal'neishem my rassmotrim teoriyu vrasheniya Galaktiki bolee podrobno.

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 >>