Zvezdnye skopleniya
<< 3.11 Uchet evolyucionnyh effektov. Problema opredeleniya nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti | Oglavlenie | 3.13 Srednepolosnaya uvby- i Hβ-fotometriya rasseyannyh skoplenii >>
3.12 Uchet razlichii v soderzhanii tyazhelyh elementov
Ispol'zovanie opisannoi vyshe nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti osnovano na predpolozhenii pravil'nosti geometricheskogo (gruppovogo) parallaksa Giad i dopushenii, chto zvezdy Giad yavlyayutsya tipichnymi zvezdami glavnoi posledovatel'nosti, obladayushimi, v chastnosti, odinakovym himicheskim sostavom (soderzhaniem geliya i tyazhelyh elementov), ot kotorogo takzhe mozhet zaviset' polozhenie zvezdy na diagramme Hercshprunga - Ressela.
Odnako uzhe v rabote Dzhonsona i Naklesa (1955), rassmotrennoi nami vyshe, bylo obnaruzheno, chto glavnye posledovatel'nosti Giad i skopleniya Volos Veroniki na diagramme U - V, V - V (ris. 40) ne sovpadayut mezhdu soboyu. Posledovatel'nost' skopleniya Volos Veroniki lezhit vyshe posledovatel'nosti Giad, obladaya v raione pokazatelei cveta V - V = +0m,4 ul'trafioletovym izbytkom δ(U - V) ≈ 0m,035. Sudya po spektram etih zvezd, izuchennyh Uiverom (1952), oni yavlyayutsya normal'nymi ob'ektami glavnoi posledovatel'nosti. Nalichie u nih izbytochnogo ul'trafioletovogo izlucheniya Dzhonson i Nakles ob'yasnili neskol'ko men'shim soderzhaniem metallov v atmosferah etih zvezd i, sledovatel'no, men'shei intensivnost'yu metallicheskih linii v ih spektrah. Tak kak linii metallov sosredotocheny v goluboi i v eshe bol'shei stepeni v ul'trafioletovoi oblastyah spektra, a v zheltoi (vizual'noi) oblasti ih sushestvenno men'she, to oslablenie etih linii vedet k tomu, chto goluboe i ul'trafioletovoe izluchenie zvezdy vozrastayut po sravneniyu s izlucheniem podobnoi zvezdy s toi zhe effektivnoi temperaturoi, no s bol'shim soderzhaniem metallov. Sootvetstvenno umen'shayutsya pokazateli cveta U - V i V - V.
Ris. 40. Diagrammy U - V, V - V dlya skoplenii Volosy Veroniki i Giady. Tochkami namecheno polozhenie glavnoi posledovatel'nosti skopleniya Yasli (Dzhonson, Nakles, 1955).
Vpervye kolichestvenno vopros o vliyanii intensivnosti linii metallov na nablyudaemye pokazateli cveta B - V zvezd rassmotreli Shvarcshil'd i dr. (1955) n svyazi s obsuzhdeniem problemy subkarlikov (sm. § 6.4). Vliyanie etih intensivnostei na polozhenie zvezdy na diagramme U - V, V - V vpervye issledovali Sendidzh i Eggen (1959). Opirayas' na dannye Mishara (1950), vychislivshego dlya Solnca zavisyashuyu ot dliny volny λ dolyu energii ego izlucheniya ελ, pogloshaemuyu fraungoferovymi liniyami, oni rasschitali pogloshenie nepreryvnogo izlucheniya v liniyah metallov dlya solnechnoi atmosfery i sootvetstvuyushee izmenenie v raspredelenii energii po spektru Solnca. Dlya Solnca V - V = +0m,66, U - V = +0m,10. Esli by vse linii tyazhelyh elementov byli udaleny iz spektra Solnca, to ego pokazatel' cveta U - V umen'shilsya by na velichinu Δ(U - V) = 0m,32, a V - V - na velichinu Δ(V - V) = 0m,17. Eti izmeneniya opredelyayut naklon tak nazyvaemoi pokrovnoi linii, ili linii vualirovaniya, na dvuhcvetnoi diagramme (ris. 41), t. e. linii, po kotoroi smeshayutsya zvezdy tipa Solnca pri ustranenii iz ih spektrov linii metallov. Znaya naklon etoi linii, mozhno naiti popravku nablyudaemogo pokazatelya cveta zvezdy V - V, obuslovlennuyu oslableniem metallicheskih linii v ee spektre, po nablyudaemomu u nee ul'trafioletovomu izbytku δ(U - V) i privesti ego znachenie v sootvetstvie so znacheniem V - V zvezd, obladayushih "normal'nym" soderzhaniem metallov. V kachestve takogo etalona prinimayutsya chleny glavnoi posledovatel'nosti Giad.
Ris. 41. Opredelenie znachenii popravok za vualirovanie
Δ(U - V), Δ(V - V) i velichiny δ(U - V) ul'trafioletovogo izbytka (Sendidzh, Eggen, 1959).
Dannye U, V, V-fotometrii dlya zvezd v okrestnostyah Solnca, samogo Solnca i blizhaishih skoplenii svidetel'stvuyut o sushestvovanii znachitel'nyh razlichii v ih himicheskom sostave. Zvezdy polya, dazhe prinadlezhashie glavnoi posledovatel'nosti, gorazdo menee odnorodny po svoemu himicheskomu sostavu, chem zvezdy v dannom skoplenii.
Sledovatel'no, na diagramme MV, V - V mozhno ozhidat' zametnyh razlichii v polozheniyah glavnyh posledovatel'nostei Giad i, naprimer, skopleniya Volos Veroniki, obuslovlennyh real'nym razlichiem v znacheniyah Δ(V - V) u zvezd etih skoplenii. Eto oznachaet, chto metod opredeleniya fotometricheskih rasstoyanii do rassseyannyh skoplenii dolzhen byt' eshe bolee uslozhnen. Nuzhno uchityvat' ne tol'ko evolyucionnye effekty, no i razlichie soderzhaniya metallov v zvezdah raznyh skoplenii.
My mozhem ispol'zovat' glavnuyu posledovatel'nost' Giad v kachestve standartnoi, no pri sopostavlenii s nei glavnyh posledovatel'nostei drugih skoplenii ih nuzhno predvaritel'no ispravit', pridav k znacheniyam V - V zvezd etih posledovatel'nostei sootvetstvuyushie popravim, zavisyashie ot znachenii ih ul'trafioletovyh izbytkov δ(U - V) otnositel'no posledovatel'nosti Giad na dvuhcvetnoi diagramme. Mozhno postupat' i inache -pridavat' k znacheniyam MV pri dannom V - V popravki ΔMV.
Sleduet podcherknut', chto avtory rabot, posvyashennyh sozdaniyu nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti, ne uchityvali vliyaniya razlichii pokrovnogo effekta pri sovmeshenii uchastkov glavnyh posledovatel'nostei zvezd paznyh skoplenii mezhdu soboi. Imenno po etoi prichine my do sih por ne priveli v tablichnom vide nachal'nuyu glavnuyu posledovatel'nost', kotoruyu mozhno bylo by rekomendovat' dlya ispol'zovaniya pri opredelenii rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii. My vernemsya k etomu voprosu v § 3.15.
V svyazi s vyyasneniem vliyaniya pokrovnogo effekta na polozhenie zvezdy na diagramme MV, V - V, umestno postavit' vopros o zavisimosti polozheniya samoi (pust' dazhe bezukoriznenno postroennoi) nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti na etoi diagramme ot himicheskogo sostava obrazuyushih ee zvezd. Reshenie etogo voprosa imeet zhiznennoe znachenie dlya sud'by fotometricheskogo metoda opredeleniya rasstoyanii do zvezdnyh skoplenii: esli polozhenie glavnoi posledovatel'nosti zavisit ot himicheskogo sostava zvezd, to uchet pokrovnogo effekta mozhet okazat'sya nedostatochnym dlya privedeniya zvezdy k nekotoroi standartnoi glavnoi posledovatel'nosti, ibo v takom sluchae nuzhno budet znat', kakoi imenno posledovatel'nost'yu my dolzhny pol'zovat'sya.
Podobnaya situaciya uzhe voznikala v 30-e gody, kogda Stremgren (1932) prishel k vyvodu o korrelyacii mezhdu soderzhaniem vodoroda v zvezdah s ih polozheniem na diagramme Hercshprunga - Ressela (sm. ris. 18). Teper' rol' vodoroda v probleme opredeleniya polozheniya nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti pereshla k geliyu i tyazhelym elementam.
V 1959 g. Hazel'grov i Hoil (1959) rasschitali polozhenie na diagramme -- nachal'nyh glavnyh posledovatel'nostei, sostoyashih iz zvezd s sovershenno razlichnym himicheskim sostavom: tipa I (X = 0,75, Y = 0,24) i tipa IIa (X = 0,99, Y = 0,009), gde X - dolya vodoroda v masse zvezdy, Y - dolya geliya. Na dolyu tyazhelyh elementov v kazhdom sluchae prihoditsya velichina 1 - X - Y. Pri etom vyyasnilos', chto glavnye posledovatel'nosti zvezd tipa I i tipa IIa na diagramme Mbol, lg Te prakticheski sovpadayut mezhdu soboi, razlichayas' ne bolee, chem na 0m,1. My eshe vernemsya k etomu rezul'tatu pri rassmotrenii problemy subkarlikov v § 6.3. Esli uvelichit' soderzhanie geliya v zvezdah II tipa do 0,249 (chto Hazel'grov i Hoil schitali malo veroyatnym, no ne proshlo i desyati let, kak imenno eto i okazalos' blizhe k deistvitel'nosti), to svetimosti etih zvezd umen'shatsya v srednem na 0m,3.
Vo vsyakom sluchae, dlya zvezd s bolee ili menee normal'nym soderzhaniem metallov i geliya mozhno schitat', chto polozhenie nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti prakticheski ne zavisit ot sravnitel'no nebol'shih izmenenii v soderzhanii metallov, nablyudaemyh u etih zvezd. Osnovnymi faktorami, opredelyayushimi shirinu glavnoi posledovatel'nosti na diagramme MV, V - V, yavlyayutsya evolyucionnye effekty i razlichiya v pokrovnom effekte, obuslovlennye razlichiem himicheskogo sostava obrazuyushih ee zvezd. Takim obrazom, umenie pravil'no uchityvat' pokrovnyi effekt priobretaet pervostepennoe znachenie.
Dlya zvezd Giad δ(U - V) = 0, ibo oni - etalon; dlya zvezd skopleniya Volos Veroniki δ(U - V) = 0m,035; dlya Solnca δ(U - V) = 0m,04. Zvezdy, kotorye obychno nazyvayutsya karlikami glavnoi posledovatel'nosti i nerazlichimy na pervyi vzglyad po intensivnosti ih spektral'nyh linii, lezhat v polose shirinoi δ(U - V) = 0m,10 na diagramme U - B, V - V, na kotoroi v kachestve osnovnoi provedena glavnaya posledovatel'nost' Giad. Esli eti zvezdy prinyat' za opredelyayushie glavnuyu posledovatel'nost', to ee polnaya shirina tol'ko iz-za razlichii v pokrovnom effekte dostigaet velichiny ΔMV ≈ 0m,60.
Giady i Yasli okazyvayutsya skopleniyami s maksimal'nym izvestnym nam soderzhaniem tyazhelyh elementov. Dlya rasseyannyh skoplenii maksimal'naya popravka Δ(m - M) za schet pokrovnogo effekta dostigaet -0m,4 (t. e. 20% rasstoyaniya). Kak pravilo, oni stanovyatsya blizhe, ibo my eshe ne znaem skoplenii s soderzhaniem metallov bol'shim, chem u Giad.
V rassmotrennoi vyshe rabote Sendidzha i Eggena (1959) schitalos', chto opredelennyi po Solncu naklon linii vualirovaniya odinakov dlya vseh tochek dvuhcvetnoi diagrammy U - B, V - V v intervale +0m,4 < B - V < +0m,8. No eshe v 1956 g. Uildi i dr. (1962) nachali bol'shuyu rabotu po opredeleniyu pokrovnogo effekta dlya treh normal'nyh karlikov spektral'nyh klassov F7, F8, G5 i subkarlika sdF s ochen' slabymi liniyami metallov. Nezavisimo podobnoe issledovanie vypolnil Mel'burn (1960).
V rezul'tate etih issledovanii bylo vyyasneno, chto naklon linii vualirovaniya zavisit ot znacheniya pokazatelya cveta zvezdy:
|
(3.63) |
Krome togo, linii metallov v spektre vliyayut ne tol'ko na pokazateli cveta, no i na vidimuyu velichinu zvezdy. Delo v tom, chto atmosfera zvezdy pogloshaet v liniyah izluchenie nepreryvnogo spektra, kotoroe chastichno pereizluchaetsya obratno, nagrevaya nizhelezhashie sloi. Pri etom sozdaetsya dobavochnoe usilenie nepreryvnogo spektra, kotorogo ne bylo by pri otsutstvii linii. Eto - effekt obratnogo nagrevaniya. Pokrovnyi effekt dlya rassmatrivaemyh zvezd bol'she v U- i B-oblastyah, effekt obratnogo nagrevaniya bol'she v oblasti V. V rezul'tate pri udalenii linii zvezda stanovitsya v polosah U i V yarche, v polose V - slabee. Pri nakladyvanii linii, naoborot, zvezdy slabeyut v sistemah U i V i delayutsya yarche v sisteme V:
|
(3.64) |
Prakticheski uchet pokrovnogo effekta osushestvlyaetsya sleduyushim obrazom. Znaya velichiny U - V i V - V dannoi zvezdy i podstavlyaya znachenie V - V v formulu (3.63), nahodim v pervom priblizhenii naklon linii vualirovaniya. Provedya s etim naklonom liniyu vualirovaniya cherez tochku, sootvetstvuyushuyu polozheniyu zvezdy na dvuhcvetnoi diagramme, nahodim tochku peresecheniya linii vualirovaniya s liniei glavnoi posledovatel'nosti Giad. Poluchaem (V - V)Giad. S etim znacheniem snova vhodim v uravnenie (3.63) i nahodim naklon linii vualirovaniya vo vtorom priblizhenii. Naidennye v rezul'tate etogo processa znacheniya Δ(U - V), Δ(V - V) privodyat pokazateli cveta zvezdy k pokazatelyam cveta zvezd Giad. Zatem po sootnosheniyu (3.64) nahoditsya sootvetstvuyushaya popravka ΔV vidimoi velichiny V zvezdy. Znacheniya popravok mozhno zatabulirovat' v zavisimosti ot nablyudaemyh znachenii δ(U - V) i V - V. Takaya tablica privedena Uildi i dr. (1962). Predvaritel'no, konechno, nablyudaemye znacheniya U - V, V - V dolzhny byt' ispravleny za mezhzvezdnoe pogloshenie sveta.
Togda zhe Eggen i Sendidzh (1962) ustanovili nalichie korrelyacii mezhdu znacheniyami ΔMV i δ(U - V), gde ΔMV - raznost' absolyutnyh velichin karlika ili subkarlika s pokazatelem cveta (V - V)0, imeyushego ul'trafioletovyi izbytok δ(U - V), i chlena glavnoi posledovatel'nosti Giad s tem zhe znacheniem (V - V)0. Etu korrelyaciyu, v chastnosti, ispol'zovali dlya ucheta pokrovnogo effekta Efremov i Kopylov (1971) v rabote, posvyashennoi opredeleniyu popravok modulei rasstoyaniya devyati rasseyannyh skoplenii s uchetom razlichii ih himicheskogo sostava i vliyaniya poslednego na polozhenie ishodnoi glavnoi posledovatel'nosti.
Sleduet imet' v vidu, chto na pokazateli cveta zvezd vliyayut i mikroturbulentnye dvizheniya v ih atmosferah. Dlya zvezd diska eto vliyanie sravnimo s vliyaniem razlichii v ih himicheskom sostave (sm., naprimer, Konti, Deich, 1966; 1967). Oslablenie turbulentnosti umen'shaet intensivnost' linii v spektre zvezdy, privodya k poyavleniyu ul'trafioletovogo izbytka i sozdavaya lozhnoe vpechatlenie o nedostatke metallov v ee atmosfere po sravneniyu so zvezdami s tem zhe Z, no bolee sil'noi turbulentnost'yu.
Esli by srednyaya turbulentnaya skorost' v nizhnih sloyah solnechnoi atmosfery (1,3 km/s) byla uvelichena vdvoe, to ul'trafioletovyi izbytok δ(U - V) v izluchenii Solnca po otnosheniyu k Giadam (+0m,04) stal by raven nulyu. Solnce na poryadok starshe Giad, i esli s techeniem vremeni turbulentnye dvizheniya v atmosferah obychnyh zvezd glavnoi posledovatel'nosti oslabevayut (o chem svidetel'stvuet umen'shenie verhnei granicy svetimosti vspyhivayushih peremennyh v skopleniyah po mere uvelicheniya vozrasta poslednih, - sm. §§ 5.1 i 12.5), to i u zvezd Giad vposledstvii mozhet poyavit'sya analogichnyi ul'trafioletovyi izbytok. Eto znachit, chto my dolzhny byt' ochen' ostorozhny pri interpretacii ul'trafioletovyh izbytkov, poluchaemyh s pomosh'yu UBV-fotometrii.
Popytki odnovremennogo ucheta izbiratel'nogo poglosheniya, razlichii himicheskogo sostava i evolyucionnyh effektov na diagrammah MV, V - V i U - V, V - V, nesomnenno, predprinimavshiesya raznymi issledovatelyami dlya sozdaniya nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti, udovletvoryayushei vozrosshim trebovaniyam k tochnosti opredeleniya rasstoyanii do zvezdnyh skoplenii, pokazali, chto shirokopolosnaya UBV-fotometriya sama po sebe ne mozhet spravit'sya s voznikayushimi pri etom trudnostyami. Imenno eto yavilos' odnoi iz prichin razvitiya srednepolosnoi uvby- i Nβ-fotometrii, k opisaniyu kotoroi my perehodim.
<< 3.11 Uchet evolyucionnyh effektov. Problema opredeleniya nachal'noi glavnoi posledovatel'nosti | Oglavlenie | 3.13 Srednepolosnaya uvby- i Hβ-fotometriya rasseyannyh skoplenii >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - Skoplenie
Publikacii so slovami: zvezdy - Skoplenie | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
