Zvezdnye skopleniya << 3.4 Diagrammy Hercshprunga-Ressela. Opredelenie rasstoyanii do skoplenii po velichinam i spektral'nym klassam zvezd | Oglavlenie | 3.6 Diagrammy velichina - pokazatel' cveta zvezd skoplenii. Vozniknovenie fotometricheskih metodov opredeleniya rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii >>

---

3.5 Metod diametrov. Otkrytie neobhodimosti i vozmozhnosti ucheta mezhzvezdnogo poglosheniya sveta

Stremlenie opredelyat' rasstoyaniya do vse bolee i bolee dalekih ob'ektov stimulirovalo poiski novyh metodov resheniya etoi zadachi. Primenenie metoda Ressela sushestvenno rasshiryalo vozmozhnosti astronomov, no spektral'nye klassy dazhe yarchaishih zvezd dalekih skoplenii ne poddavalis' opredeleniyu.

Odnim iz prosteishih i, kazalos', dovol'no legko opredelyaemyh priznakov rasstoyaniya do skoplenii predstavlyalis' ih vidimye uglovye diametry. Eshe Shepli (1915a) obratil vnimanie na sushestvovanie edinoi dlya sharovyh i rasseyannyh skoplenii zavisimosti mezhdu uglovymi diametrami etih obrazovanii i velichinami ih yarchaishih chlenov, poluchennoi im po dannym kataloga Beili (1908) i pozvolyavshei nadeyat'sya na vozmozhnost' opredeleniya otnositel'nyh parallaksov skoplenii iz izmerenii ih diametrov ili velichin ih chlenov.

Diametry skoplenii mozhno opredelyat' raznymi sposobami: putem neposredstvennyh glazomernyh ocenok razmerov vidimoi na nebe ili na fotoplastinke gruppy zvezd ili putem provedeniya zvezdnyh podschetov v kvadratikah setki ili uchastkah kol'cevyh zon paletki, nalozhennoi na plastinku, s posleduyushim vychisleniem vidimoi zvezdnoi plotnosti. Pri pol'zovanii vtorym sposobom radiusom skopleniya schitaetsya rasstoyanie, nachinaya s kotorogo plotnost' zvezd perestaet umen'shat'sya s udaleniem ot centra sistemy.

V 1919 g. Shepli (1919) primenil metod diametrov dlya opredeleniya rasstoyanii do 56 rasseyannyh skoplenii. Kalibrovku zavisimosti mezhdu vidimymi uglovymi diametrami i parallaksami skoplenii on osushestvil po 14 skopleniyam, rasstoyaniya do kotoryh byli opredeleny im po vidimym velichinam krasnyh gigantov ili V-zvezd. Pri etom Shepli ispol'zoval ocenki diametrov skoplenii na kartah Franklin-Adamsa i drugih snimkah, sdelannye im, Beili (1908), Melottom (1915) i Devis.

Izyashnyi metod opredeleniya diametrov skoplenii, predlozhennyi Sharl'e (1918), byl shiroko primenen Raabom (1922). V metode Sharl'e krivye raspredeleniya vidimoi plotnosti zvezd vdol' dvuh vzaimno perpendikulyarnyh diametrov skopleniya (postroennye s uchetom srednei plotnosti fona) upodoblyayutsya gaussovym krivym. Vychisliv sootvetstvuyushie etim krivym znacheniya dispersii plotnosti σ , mozhno prinyat' za diametr skopleniya velichinu, v 5-6 raz prevyshayushuyu znachenie σ .

Ustanoviv nalichie korrelyacii mezhdu opredelennymi takim obrazom diametrami skoplenii i rasstoyaniyami poslednih, naidennymi s pomosh'yu formuly Kapteina (3.1), Raab, odnako, ne vospol'zovalsya etoi korrelyaciei dlya opredeleniya rasstoyanii do skoplenii v teh sluchayah, kogda formula Kapteina okazyvalas' neprimenimoi. Eto obstoyatel'stvo mozhet vyzvat' udivlenie, no ostorozhnost' Raaba vpolne obosnovanna, tak kak problema opredeleniya rasstoyanii do skoplenii po ih vidimym diametram daleko ne tak prosta. Sharl'e (1918), vnimatel'no rassmotrevshii etu problemu v uzhe upomyanutoi stat'e, prishel k sleduyushim dovol'no ochevidnym vyvodam.

Vidimyi diametr skopleniya obratno proporcionalen rasstoyaniyu do skopleniya. Obratnoe zaklyuchenie bylo by vernym tol'ko v tom sluchae, esli by vse skopleniya imeli odinakovye lineinye diametry. Esli dispersiya lineinyh diametrov ochen' mala, rasstoyanie priblizitel'no obratno proporcional'no uglovomu diametru. No esli dispersiya lineinyh razmerov znachitel'na, - a imenno eto imeet mesto v deistvitel'nosti, - korrelyaciya okazyvaetsya bolee slozhnoi. Sharl'e vyvel formuly, pokazyvayushie, chto dlya bol'shih znachenii vidimyh diametrov srednee rasstoyanie skoplenii vozrastaet obratno proporcional'no etim znacheniyam, no dlya malyh znachenii vidimyh diametrov srednee rasstoyanie priblizhaetsya k nekotoromu opredelennomu predelu, a dispersiya real'nyh rasstoyanii chrezvychaino vozrastaet.

Nesmotrya na otmechennye trudnosti, v 1930 g. Tryumpler (1930a) vse zhe razrabotal metod opredeleniya rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii po ih vidimym diametram. Pri etom dlya kalibrovki zavisimosti mezhdu vidimym diametrom i rasstoyaniem skoplenii ot Solnca ispol'zovalis' sistemy, rasstoyaniya do kotoryh byli opredeleny s pomosh'yu diagramm Hercshprunga - Ressela (izvestnyh k tomu vremeni uzhe dlya 100 skoplenii) s pridaniem upomyanutyh v konce § 3.4 empiricheskih popravok.

Dlya poiskov zavisimosti mezhdu rasstoyaniem i vidimym diametrom skopleniya Tryumpler predpochel ispol'zovat' znacheniya diametrov, poluchennye putem glazomernyh ocenok v odnorodnoi sisteme, v osnovnom na kartah Franklin-Adamsa. Lineinyi diametr skopleniya D svyazan s ego uglovym diametrom d, vyrazhennym v minutah dugi, sootnosheniem

(3.32)

gde r - rasstoyanie do skopleniya. Kogda Tryumpler vychislil znacheniya D dlya skoplenii s izvestnymi rasstoyaniyami, to okazalos', chto eti znacheniya zaklyucheny v intervale ot 2,3 do 21 parseka, t. e. mogut razlichat'sya na poryadok. Takoi parametr trudno ispol'zovat' dlya opredeleniya rasstoyaniya. Imenno poetomu Tryumpler vvel svoyu vtoruyu sistemu klassifikacii skoplenii - po vneshnemu vidu (sm. § 2.2), predpolozhiv, chto skopleniya, imeyushie shodnoe stroenie i odinakovoe chislo chlenov, imeyut i blizkie lineinye razmery. Stroenie skoplenii, po Tryumpleru, opredelyalos' chetyr'mya stepenyami ih koncentracii k centru (I-IV), a chislo chlenov harakterizovalos' tremya bukvami - r, m, r.

Razbiv 76 skoplenii na 12 grupp (Ip, Im, Ir,..., IVm, IVr), Tryumpler obnaruzhil, chto v kazhdoi iz grupp, sootvetstvuyushih dannoi stepeni koncentracii, srednii lineinyi diametr vozrastaet s perehodom ot bednyh (r) skoplenii k bogatym (r). V to zhe vremya nablyudalsya rost srednih lineinyh diametrov s perehodom ot naibolee koncentrirovannyh skoplenii (I-II stepeni koncentracii) k skopleniyam men'shei koncentracii (III stepeni). Naibol'shie razmery imeli skopleniya IV stepeni koncentracii. Teper' mozhno bylo rasschityvat' na priblizitel'noe shodstvo lineinyh diametrov skoplenii, otnosyashihsya k kazhdoi iz 12 rassmotrennyh grupp. Odnako kogda Tryumpler opredelil srednie lineinye diametry skoplenii kazhdoi gruppy i raspolozhil eti skopleniya v poryadke vozrastaniya ih rasstoyanii ot Solnca, okazalos', chto nablyudaemye lineinye diametry bolee blizkih skoplenii lyuboi gruppy men'she sootvetstvuyushih srednih, a bolee dalekih - bol'she. V srednem, naibolee dalekie skopleniya okazalis' v dva raza bol'she samyh blizkih.

Proanalizirovav vozmozhnye istochniki oshibok, Tryumpler prishel k vyvodu, chto prichinoi etogo yavleniya mozhet byt' tol'ko nalichie mezhzvezdnogo poglosheniya sveta v Galaktike. Vozrastanie lineinyh diametrov bolee dalekih skoplenii oznachaet, chto prinimaemye dlya nih rasstoyaniya sistematicheski preuvelichivayutsya. V deistvitel'nosti eti skopleniya nahodyatsya blizhe, a vidimyi blesk ih zvezd vyglyadit oslablennym poglosheniem sveta mezhzvezdnoi sredoi. V sootnoshenie, svyazyvayushee vidimyi modul' rasstoyaniya m-M skopleniya s ego istinnym rasstoyaniem r, Tryumpler vvel chlen ar, zavisyashii ot poglosheniya:

(3.33)

gde a - koefficient poglosheniya.

Nablyudaemye bez ucheta poglosheniya rasstoyaniya skoplenii r' vychislyalis' Tryumplerom po formule

(3.34)

Iz formul (3.33) i (3.34) vytekaet sootnoshenie, svyazyvayushee mezhdu soboi rasstoyaniya r i r':

(3.35)

Lineinye diametry D' skoplenii vychislyalis' Tryumplerom po formule (3.32) s ispol'zovaniem rasstoyanii r'. Perehodya k logarifmam, mozhno napisat'

(3.36)

Dlya istinnyh lineinyh diametrov D analogichnoe sootnoshenie imeet vid

(3.37)

Otsyuda, prinimaya vo vnimanie (3.35), nahodim

(3.38)

Metodom posledovatel'nyh priblizhenii, na opisanii kotorogo my ne ostanavlivaemsya, Tryumpler nashel, chto v fotograficheskih luchah znachenie a sostavlyaet 0^m,79 na kiloparsek. Pri etom rasstoyaniya do skoplenii, vychislennye po formule (3.33), privodyat k znacheniyam lineinyh diametrov D, ne zavisyashim ot rasstoyanii skoplenii ot Solnca.

Tryumpler uchel takzhe vozmozhnost' selektivnosti poglosheniya, t.e. zavisimosti ego ot effektivnoi dliny polny prohodyashego sveta, i ukazal na vyzyvaemye im izmeneniya pokazatelei cveta zvezd skoplenii. K tomu vremeni uzhe byla horosho izvestna zavisimost' mezhdu pokazatelyami cveta i spektral'nymi klassami blizkih k Solncu zvezd, dayushaya ne iskazhennye poglosheniem normal'nye pokazateli cveta (SI₀) zvezd, sootvetstvuyushie dannomu spektral'nomu klassu. U zvezd nekotoryh skoplenii byli obnaruzheny otkloneniya ot etoi zavisimosti: real'no nablyudaemye pokazateli cveta (CI = m_pg - m_pv) byli bol'she normal'nyh (SI₀); zvezdy etih skoplenii obladali izbytkami cveta (SE = CI - SI₀). V svyazi s bol'shimi oshibkami opredeleniya nul'-punktov i shkal sistem fotograficheskih i fotovizualnyh zvezdnyh velichin, etim yavleniyam snachala ne pridavali bol'shogo znacheniya.

Eshe v 1925 g. Tryumpler (1930a), po ego sobstvennomu priznaniyu, "ne byl raspolozhen k idee o sushestvovanii obshego i selektivnogo poglosheniya v nashei zvezdnoi sisteme" i poetomu skepticheski otnessya k bol'shim izbytkam cveta, obnaruzhennym im po dannym Shepli (1917) u zvezd skopleniya M 11, somnevayas' v pravil'nosti rezul'tatov Shepli (Tryumpler, 1925b). Odnako vskore Vallenkvist (1929a), ne buduchi v sostoyanii ob'yasnit' oshibkami nablyudenii bol'shie rashozhdeniya mezhdu opredelennymi im pokazatelyami cveta zvezd skopleniya NGC 663 i spektral'nymi klassami etih zvezd, zaklyuchil, chto "naibolee veroyatnoe ob'yasnenie sostoit, po-vidimomu, v dopushenii selektivno pogloshayushih svet oblakov, nahodyashihsya v predelah (i v okrestnostyah) skopleniya NGC 663". Ranee Bruggenkate (1927), analiziruya zavisimosti mezhdu pokazatelyami cveta i velichinami zvezd v nekotoryh skopleniyah, takzhe prishel k vyvodu o sushestvovanii pogloshayushih svet oblakov, svyazannyh s etimi sistemami.

Dlya togo chtoby proverit' gipotezu Tryumplera o pogloshenii sveta sredoi, priblizitel'no ravnomerno raspredelennoi v prostranstve, nuzhno bylo pokazat', chto srednii izbytok cveta zvezd v raznyh skopleniyah proporcionalen ih rasstoyaniyu ot Solnca. Esli by pogloshenie sveta bylo svyazano tol'ko s samimi skopleniyami, takoi zavisimosti ne okazalos' by. No ona deistvitel'no byla obnaruzhena Tryumplerom. Maksimal'nye izbytki cveta nablyudayutsya u naibolee dalekih skoplenii.

Poluchennaya Tryumplerom zavisimost' mezhdu SE i r (SE = sr) pokazala, chto s = +0^m,32 ± 0^m,03 na kiloparsek. Podobnye znacheniya s uzhe byli polucheny nekotorymi avtorami, neodnokratno opredelyavshimi etu velichinu po blizkim zvezdam, nachinaya s 1909 g. Odnako nalichie golubyh zvezd v dalekih sharovyh skopleniyah i dazhe v skopleniyah, raspolozhennyh bliz galakticheskoi ploskosti, meshalo v to vremya Shepli (1930) prinyat' gipotezu o nalichii izbiratel'nogo poglosheniya sveta, ob'yasnyavshegosya rasseyaniem sveta pa melkih chasticah, bolee ili menee ravnomerno raspredelennyh v prostranstve. Konechno, i Shepli i drugie astronomy ne otricali obshego poglosheniya sveta yavno vidimymi na fone Mlechnogo Puti temnymi i svetlymi diffuznymi tumannostyami, no oni schitali eto pogloshenie neitral'nym i ogranichennym tol'ko oblastyami etih tumannostei. Pokrasnenie dalekih zvezd Shepli ob'yasnyal tem, chto oni yavlyayutsya gigantami, ibo k tomu vremeni takzhe bylo ustanovleno, chto po sravneniyu s karlikami giganty sootvetstvuyushih spektral'nyh klassov zametno krasnee.

Analiziruya dannye ob izbytkah cveta zvezd skoplenii i diametrah etih sistem, Tryumpler pokazal, chto pogloshenie sveta ogranicheno sravnitel'no tonkim sloem tolshinoi 200-300 ps, lezhashim v raione galakticheskoi ploskosti. Etim udalos' ob'yasnit', kazalos' by, protivorechivshie rezul'tatam Tryumplera vyvody Shepli. Pravda, i Shepli (1930, s. 124) uzhe nachinal sklonyat'sya k priznaniyu rastushih svidetel'stv o nalichii priznakov obshego i izbiratel'nogo poglosheniya sveta v napravlenii neskol'kih zvezdnyh oblakov Mlechnogo Puti.

Opredeliv istinnye srednie lineinye diametry skoplenii raznogo tipa, Tryumpler poluchil vozmozhnost' nahodit' rasstoyaniya do skoplenii po ih vidimomu diametru i tipu vo vtoroi sisteme svoei klassifikacii (odnoznachno opredelyayushemu lineinyi diametr skopleniya), pol'zuyas' formuloi (3.32), s veroyatnoi oshibkoi, dostigavshei, po ego ocenke, ±12%.

V glave 8 pokazano, chto v deistvitel'nosti opredelyavshiesya i Tryumplerom i drugimi avtorami tak nazyvaemye diametry skoplenii yavlyayutsya diametrami lish' naibolee plotnyh central'nyh oblastei etih obrazovanii, kotorye my budem nazyvat' yadernymi oblastyami (ili yadrami) skoplenii. Sam Tryumpler preduprezhdal ob otlichii ego diametrov ot "predel'nyh", kotorye nahodyatsya putem zvezdnyh podschetov ili vydeleniya chlenov skopleniya po ih obshim sobstvennym dvizheniyam.

V odnoi iz bolee pozdnih rabot Tryumplera (1940) pokazyvaetsya, chto nablyudatel' perestaet zamechat' zvezdy skopleniya, kogda ih vidimaya plotnost' stanovitsya men'she 50% vidimoi plotnosti zvezd fona. Kak pravilo, predel'nyi diametr bednogo zvezdami skopleniya v 2-3 raza bol'she ocenivaemogo na glaz. Poetomu nuzhno otdavat' sebe otchet v tom, chto, govorya o metode diametrov, my, v sushnosti, govorim ob opredelenii rasstoyanii do skoplenii s pomosh'yu ne ih predel'nyh diametrov, a diametrov ih yadernyh oblastei.

Posle poyavleniya raboty Tryumplera (1930a) predstavlenie o nalichii mezhzvezdnogo poglosheniya sveta, proyavlyayushegosya ne tol'ko v yavno vyrazhennyh diffuznyh tumannostyah, no i v prostranstve mezhdu nimi, poluchilo povsemestnoe priznanie, chemu osobenno sposobstvovalo stimulirovannoe im i provedennoe Stebbinsom i Hafferom (1934) fotoelektricheskoe issledovanie izbytkov cveta V-zvezd, tak zhe, kak i rasseyannye skopleniya, koncentriruyushihsya k galakticheskoi ploskosti. Stebbins i Haffer poluchili neskol'ko bol'shee, chem Tryumpler, predvaritel'noe srednee znachenie koefficienta poglosheniya a_pg = 1^m,12/kps, pravda, s bol'shim razbrosom (ot 0^m,40 do 1^m,72).

V svyazi so vsem izlozhennym umestno skazat' neskol'ko slov o rabote Kollindera (1931), vypolnyavsheisya pochti odnovremenno s rabotoi Tryumplera i posvyashennoi tem zhe problemam. Razrabotannye Kollinderom metody opredeleniya rasstoyanii do skoplenii po ih vidimym diametram, po ih integral'nym vidimym velichinam, po srednemu vidimomu rasstoyaniyu mezhdu ih chlenami pozvolyali (po ocenke samogo Kollindera) opredelyat' moduli rasstoyaniya skoplenii s tochnost'yu lish' do ±(1^m,0-1^m,5). Kollinder ignoriroval pogloshenie sveta, prenebreg razlichiem lineinyh diametrov skoplenii s raznym chislom chlenov i raznyh klassov koncentracii i lish' chastichno pytalsya uchest' razlichie integral'nyh absolyutnyh velichin rasseyannyh skoplenii, schitaya, chto skopleniya, associirovannye s tumannostyami, i skopleniya tipa μ Nor v srednem na 1^m,6 yarche skoplenii tipa Yaslei i Pleyad. Kriticheskie zamechaniya, vyskazannye Kollinderom, ne pokolebali vyvodov Tryumplera. V rabote Kollindera prozvuchala lebedinaya pesnya mnogih kosvennyh metodov opredeleniya rasstoyanii do skoplenii, okonchatel'no ustupivshih s teh por mesto fotometricheskomu metodu. No prezhde chem prodolzhat' izlozhenie rabot, posvyashennyh razvitiyu etogo metoda, zakonchim rassmotrenie problem, svyazannyh s metodom diametrov.

V rabote 1930 g., kak i v svoem bolee pozdnem issledovanii, Tryumpler (1930a; 1940) ne uchityval vliyaniya poglosheniya sveta na neposredstvenno ocenivaemye vidimye uglovye diametry yader skoplenii, ispol'zovavshiesya im dlya opredeleniya poglosheniya. Na vozmozhnost' takogo vliyaniya ukazyval eshe Bruggenkate (1927, s. 27), no real'no ono bylo obnaruzheno tol'ko v 1949 g. Barhatovoi (1949a).

Postroiv poluchennuyu po 58 skopleniyam srednyuyu zavisimost' logarifmov vidimyh uglovyh diametrov d' yader skoplenii ot istinnogo modulya rasstoyaniya m₀-M dlya raznyh znachenii izbytkov cveta SE skoplenii, Barhatova obnaruzhila, chto dlya odnogo i togo zhe znacheniya m₀-M znacheniya d' v srednem tem men'she, chem bol'she pogloshenie sveta v napravlenii na skoplenie. Barhatova vyvela takzhe empiricheskoe sootnoshenie mezhdu istinnymi lineinymi diametrami skoplenii D i iskazhennymi poglosheniem ih nablyudaemymi lineinymi diametrami D₁:

(3.39)

Eto zhe sootnoshenie vypolnyaetsya i dlya logarifmov vidimyh uglovyh diametrov skoplenii.

Pogloshenie uvelichivaet vidimyi modul' rasstoyaniya skopleniya, no odnovremenno umen'shaet ego vidimyi uglovoi (a sledovatel'no, i lineinyi) diametr. Esli ne uchityvat' vliyaniya poglosheniya na diametr skopleniya, to kazhushiisya rost lineinyh diametrov s rasstoyaniem, pozvolivshii Tryumpleru opredelit' znachenie koefficienta poglosheniya a, dolzhen proishodit' medlennee, chem v deistvitel'nosti. Eto dolzhno privesti k polucheniyu snizhennogo znacheniya velichiny a. I deistvitel'no, naidennoe Tryumplerom znachenie a_pg (0^m,79/kps) v neskol'ko raz men'she obsheprinyatogo srednego znacheniya etoi velichiny. Na eto obstoyatel'stvo takzhe obratila vnimanie Barhatova (1949a), popytavshayasya v svoei rabote opredelit' znachenie a s uchetom vliyaniya poglosheniya na vidimye diametry skoplenii. Sharov (1963) nashel, chto znachenie a v galakticheskoi ploskosti dostigaet 2^m,2/kps v sisteme B.

Esli prenebregat' vliyaniem poglosheniya na uglovye diametry rasseyannyh skoplenii, to opredelennye po metodu diametrov rasstoyaniya dalekih skoplenii okazhutsya preuvelichennymi.

V 1949 g. Barhatova (1949b; 1950), pol'zuyas' metodikoi Tryumplera (1930a) i novymi dannymi o mezhzvezdnom pogloshenii sveta (Parenago, 1945), opredelila novye rasstoyaniya 334 rasseyannyh skoplenii, soderzhashihsya v kataloge Tryumplera (1930a), s uchetom vliyaniya poglosheniya sveta na vidimye uglovye diametry etih ob'ektov.

---

<< 3.4 Diagrammy Hercshprunga-Ressela. Opredelenie rasstoyanii do skoplenii po velichinam i spektral'nym klassam zvezd | Oglavlenie | 3.6 Diagrammy velichina - pokazatel' cveta zvezd skoplenii. Vozniknovenie fotometricheskih metodov opredeleniya rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdy - Skoplenie Publikacii so slovami: zvezdy - Skoplenie
Sm. takzhe: Chernaya dyra razrushaet zvezdu: animaciya Zvezdy, pyl' i tumannost' v NGC 6559 25 samyh yarkih zvezd na nochnom nebe Animaciya: chernaya dyra razrushaet zvezdu Kometa, skopleniya i tumannosti Sravnenie razmerov zvezd Samaya dalekaya iz vseh izvestnyh zvezd? Vse publikacii na tu zhe temu >>