Zvezdnye skopleniya << 3.5 Metod diametrov. Otkrytie neobhodimosti i vozmozhnosti ucheta mezhzvezdnogo poglosheniya sveta | Oglavlenie | 3.7 Problema vydeleniya vozmozhnyh chlenov skoplenii >>

---

3.6 Diagrammy velichina-pokazatel' cveta zvezd skoplenii. Vozniknovenie fotometricheskih metodov opredeleniya rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii

Srazu zhe posle vyyavleniya zavisimosti mezhdu spektral'nym klassom i cvetom zvezdy, obuslovlennoi svyaz'yu etih harakteristik s effektivnoi temperaturoi ee poverhnostnyh sloev, nachalis' poiski udobnyh cvetovyh ekvivalentov, mogushih sluzhit' indikatorami spektral'nyh klassov. V nachale nashego veka pochti odinakovym uspehom pol'zovalis' dva metoda opisaniya cveta zvezd: opredelenie pokazatelei cveta, o kotoryh uzhe govorilos' vyshe, i opredelenie effektivnyh dlin voln izlucheniya zvezd. Effektivnye dliny voln λ_eff opredelyalis' putem izmereniya na snimkah rasstoyanii D mezhdu maksimumami intensivnosti dvuh korotkih difrakcionnyh spektrov pervogo poryadka, poluchaemyh po obe storony ot central'nogo izobrazheniya zvezdy v rezul'tate fotografirovaniya ee s ob'ektivnoi reshetkoi. Velichiny D i λ_eff svyazany sootnosheniem

(3.40)

gde f - fokusnoe rasstoyanie teleskopa, a - tolshina sterzhnei ili shirina polos ob'ektivnoi reshetki, b - promezhutok mezhdu nimi.

Pokazateli cveta CI i effektivnye dliny voln λ_eff svyazany lineinym sootnosheniem. Tak, naprimer, Hercshprung (1915) privodit zavisimost'

(3.41)

Dlya zvezd spektral'nyh klassov A0 i K0 λ_eff razlichayutsya na 200 A, sootvetstvuyushaya raznost' CI v internacional'noi sisteme sostavlyaet 1^m,0.

Na ris. 15 (Hercshprung, 1911) privedena diagramma "velichina-pokazatel' cveta" dlya zvezd skopleniya Giady. Shkala absolyutnyh velichin zvezd Giad na ris. 15 sootvetstvuet udaleniyu skopleniya ot Solnca na odin parsek. Eto - pervaya diagramma pokazatel' cveta-svetimost'. Chtoby poluchit' privychnyi dlya nas vid diagrammy, dostatochno povernut' etot risunok na 90°; po chasovoi strelke.

Ris. 15. Pervaya diagramma velichina (m_pg) - pokazatel' cveta (CI) zvezd skopleniya Giady (Hercshprung, 1911).

Nesmotrya na to, chto Hercshprung (1911; 1915) neodnokratno podcherkival konkurentosposobnost' metoda opredeleniya effektivnyh dlin voln kak cvetovyh ekvivalentov, etot metod, estestvenno, so vremenem ustupil mesto neposredstvennym opredeleniyam pokazatelei cveta, hotya eshe v 1933 g. Vanderlinden (1933) ispol'zoval diagrammu m_pg, λ_eff dlya opredeleniya rasstoyaniya do skopleniya Yasli, sovmeshaya ee s sootvetstvuyushimi diagrammami, postroennymi dlya skoplenii Giady i Pleyady. Ne govorya uzhe o sravnitel'noi gromozdkosti metodiki ucheta razlichnyh sistematicheskih oshibok, poyavlenie dopolnitel'nyh zvezdnyh izobrazhenii v bogatyh zvezdami central'nyh oblastyah skoplenii dolzhno zatrudnyat' tochnoe opredelenie nuzhnyh velichin. Odnako eshe dolgo opredeleniya λ_eff proizvodilis' dlya nahozhdeniya pokazatelei cveta.

Posle togo kak v nachale desyatyh godov nashego veka byla nadezhno ustanovlena zavisimost' mezhdu spektral'nymi klassami i (nazvannymi vposledstvii internacional'nymi) pokazatelyami cveta zvezd, Shepli (1915a) nachal shirokii cikl rabot po opredeleniyu velichin i pokazatelei cveta zvezd v sharovyh i rasseyannyh skopleniyah. Sleduya Sirsu (1915), on vvel v upotreblenie cvetovye klassy, ili gipoteticheskie spektry. Uzhe togda bylo yasno, chto v mezhzvezdnom prostranstve mozhet sushestvovat' izbiratel'noe pogloshenie sveta, podobnoe poglosheniyu ego v zemnoi atmosfere, i po cvetu zvezdy mozhno sudit' o ee spektral'nom klasse lish' pri uslovii ispravleniya nablyudaemogo pokazatelya cveta za izbytok cveta. V svoyu ochered' dlya tochnogo opredeleniya izbytka cveta nuzhno bylo znat', yavlyaetsya li zvezda gigantom ili karlikom. Zvezdy s pokazatelyami cveta, zaklyuchennymi v predelah ot - 0^m,40 do - 0^m,01, otnosilis' k cvetovym klassam b0 - b9, ot 0^m, 00 do +0^m,39 k a0 - a9, . . ., ot +1^m,60 do + 1^m,99 k m0 - m9.

Mozhet pokazat'sya udivitel'nym, chto sam Shepli dolgo ne stroil diagramm velichina-pokazatel' cveta, ogranichivayas' publikaciei velichin i pokazatelei cveta zvezd skoplenii i tablic, v kotoryh davalis' chisla zvezd, popadayushih v uzkie predely velichin i cvetovyh klassov. Eti tablicy, pozvolyavshie sudit' o raspredelenii velichin i pokazatelei cveta zvezd v tom ili inom skoplenii, i nazyvalis' Shepli posledovatel'nostyami cvet-velichina zvezd v dannom skoplenii.

Dlya nahozhdeniya rasstoyanii skoplenii diagrammy velichina-pokazatel' cveta zvezd skoplenii dovol'no dolgo ispol'zovalis' ves'ma svoeobrazno. Za vidimyi modul' rasstoyaniya skopleniya m - M prinimalas' raznost' mezhdu srednei vidimoi velichinoi zvezd skopleniya, otnosyashihsya k nekotoromu cvetovomu klassu, srednei absolyutnoi velichinoi zvezd sootvetstvuyushego spektral'nogo klassa. Imenno tak Graff i Kruze (1921) opredelili rasstoyanie do skopleniya NGC 6633, a Ceipel' i Lindgren (1921) - do skopleniya M 37.

Vpervye diagrammy velichina-pokazatel' cveta zvezd chetyreh izuchennyh Shepli skoplenii (po dannym Shepli) i skopleniya M 37 (po dannym Ceipelya i Lindgrena, 1921) opublikoval Bruggenkate (1924). On nazyval ih Resselovskimi diagrammami. Na ris. 16 i 17 my vosproizvodim dve iz nih - dlya sharovogo skopleniya M 1; i rasseyannogo skopleniya M 37. Obrativ vnimanie na shodstvo poslednei diagrammy s chast'yu diagrammy Hercshprunga-Ressela (Heil, 1921), postroennoi Habblom po dannym Adamsa i dr. (1921), Bruggenkate popytalsya opredelit' parallaks etih skoplenii po raspolozhennoi v raione zvezd s absolyutnoi velichinoi M_V = +2^m,0 tochke otkloneniya posledovatel'nosti gigantov ot posledovatel'nosti karlikov. Schitaya, chto svetimost' zvezd, nahodyashihsya v etoi oblasti diagrammy, odinakova dlya vseh skoplenii, Bruggenkate nashel moduli rasstoyaniya skoplenii M 3, M 13, M 11, M 37 i M 67. Dlya sharovyh skoplenii M 3 i M 13 on mog opredelit' takim putem lish' verhnie granicy parallaksov, tak kak posledovatel'nost' karlikov ne byla eshe vidna na ih diagrammah, no Bruggenkate byl ubezhden, chto ona dolzhna poyavit'sya s perehodom k bolee slabym zvezdam, tak kak v sharovyh skopleniyah soderzhitsya ogromnoe kolichestvo slabyh zvezd.

Ris. 16. Pervaya diagramma velichina-pokazatel' cveta zvezd sharovogo skopleniya M 13,
postroennaya po dannym Shepli (Bruggenkate, 1924).

Ris. 17. Pervaya diagramma velichina-pokazatel' cveta zvezd rasseyannogo skopleniya M 37,
postroennaya po dannym Ceipelya i Lindgrena (Bruggenkate, 1924).

Vozrazhaya protiv togo, chto Bruggenkate pridaval slishkom bol'shoe znachenie detalyam diagramm na ris. 16 i 17, Shepli (1930, s. 26) otmechal, chto ego opredeleniya velichin i pokazatelei cveta zvezd ne nastol'ko tochny, chtoby postroenie takih diagramm bylo opravdannym.

Tem ne menee, diagrammy velichina - pokazatel' cveta bystro voshli vo vseobshee upotreblenie, ibo oni pozvolyali sudit' o fizicheskom sostave skoplenii s pomosh'yu lish' fotometricheskih izmerenii. Nepreryvnost' shkaly pokazatelei cveta vygodno otlichalas' ot diskretnosti shkaly spektral'nyh klassov. Pokazateli cveta slabyh chlenov dalekih i koncentrirovannyh skoplenii, o spektral'noi klassifikacii kotoryh mozhno bylo tol'ko mechtat', poddavalis' opredeleniyu. Ispol'zovanie poluchennyh fotometricheskim putem diagramm velichina-pokazatel' cveta zvezd skoplenii dlya raspoznavaniya gipoteticheskih spektral'nyh klassov, a sledovatel'no, i vozmozhnoi absolyutnoi velichiny etih zvezd, sozdavalo uzhe predposylki dlya razvitiya chisto fotometricheskih metodov opredeleniya rasstoyanii do skoplenii-opredeleniya tak nazyvaemyh fotometricheskih parallaksov.

V 1926 g. Mal'mkvist (1926) sravnil vidimye velichiny m, sootvetstvuyushie dvum maksimumam na krivoi raspredeleniya vidimyh velichin yarkih zvezd skopleniya NGG 752, pokazateli cveta kotoryh byli zaklyucheny v predelah ot 0^m,0 do +0^m,24, s absolyutnymi velichinami M dvuh analogichnyh maksimumov, nablyudaemyh na krivoi raspredeleniya absolyutnyh velichin zvezd polya teh zhe pokazatelei cveta (Mal'mkvist, 1927). Obrazovav raznosti t - M., on nashel takim obrazom rasstoyanie do skopleniya. Metodom Mal'mkvista pol'zovalsya takzhe Vallen-kvist (1927; 1929b; 1931) dlya opredeleniya rasstoyanii do skoplenii M 36, M 35 i M 7.

V metode Mal'mkvista ispol'zuyutsya strukturnye osobennosti diagramm velichina-pokazatel' cveta, yavleniya okuchivaniya zvezd opredelennoi svetimosti na etih diagrammah, otrazhayushie osobennosti obrazovaniya zvezd raznyh mass v zvezdnyh skopleniyah, kotorye lish' teper' nachinayut privlekat' k sebe vnimanie lic, zanimayushihsya zvezdnoi kosmogoniei. V 1929 g. Hercshprung (1929) popytalsya ispol'zovat' poluchennuyu im diagrammu velichina-pokazatel' cveta zvezd Pleyad dlya opredeleniya rasstoyaniya do Pleyad, sravniv srednyuyu vidimuyu velichinu chlenov Pleyad, imeyushih srednii pokazatel' cveta zvezd, pohozhih na Solnce, so srednei absolyutnoi velichinoi vos'mi takih zvezd v okrestnostyah Solnca i srednei absolyutnoi velichinoi podobnyh zvezd v skoplenii Giady. Sootvetstvuyushie znacheniya parallaksa skopleniya Pleyad okazalis' ravnymi 0",005 i 0",007, t. e. razlichayushimisya pochti v poltora raza.

Po mere nakopleniya nablyudenii vyyavlyalis' zametnye razlichiya mezhdu vidom diagramm velichina-pokazatel' cveta razlichnyh skoplenii i voznikali voprosy, kakie mesta diagramm sleduet ispol'zovat' dlya nailuchshego opredeleniya istinnogo znacheniya m - M. Pri etom chasto vyyasnyalos', chto formy diagramm zametno iskazhayutsya oshibkami opredeleniya shkal i nul'-punktov fotograficheskih i fotovizual'nyh zvezdnyh velichin i zavisyat ot razlichiya sistem etih velichin.

Dlya illyustracii tochnosti klassicheskih metodov opredeleniya rasstoyanii do rasseyannyh skoplenii, dostignutoi k nachalu sorokovyh godov nashego veka, mozhno obratit'sya k sostavlennoi Binnendeikom (1946) tablice, v kotoroi soderzhatsya 19 znachenii parallaksa (ya) Pleyad, poluchennyh raznymi avtorami s 1907 po 1942 gg. Vosproizvodit' zdes' etu tablicu net neobhodimosti. Dostatochno skazat', chto parallaksy Pleyad, poluchennye s pomosh'yu naimenee gipoteticheskih metodov (trigonometricheskie, dinamicheskie), a takzhe vytekayushie iz predpolozheniya, chto srednee dvizhenie skopleniya yavlyaetsya otrazhennym dvizheniem Solnca, okazyvayutsya sistematicheski bol'shimi (v srednem 0",013 ± 0",006), chem parallaksy, osnovannye na primenenii fotometricheskogo metoda, i spektral'nye parallaksy (v srednem 0",008 ± 0",002). Takim obrazom, uzhe na rasstoyanii poryadka 100 ps ot Solnca raznye opredeleniya parallaksa skopleniya razlichayutsya v poltora raza. Pravda, tochnost' geometricheskih metodov v dannom sluchae men'she, chem fotometricheskih, i v predelah sluchainyh oshibok mozhno soglasovat' mezhdu soboi razlichnye opredeleniya, no sistematicheskie razlichiya trudno ostavit' bez vnimaniya.

Gretton (1938) popytalsya ob'yasnit' ih, predpolozhiv, chto chleny Pleyad deistvitel'no imeyut ponizhennuyu svetimost' po sravneniyu so zvezdami polya v okrestnostyah Solnca i chlenami Giad, v svyazi s chem ih fotometricheskii modul' rasstoyaniya preuvelichivaetsya, a parallaks, opredelyaemyi fotometricheskim metodom, okazyvaetsya preumen'shennym. Ob'yasnenie Grettona, podryvavshee osnovy fotometricheskogo metoda opredeleniya rasstoyanii, opiralos' na interpretaciyu diagrammy Hercshprunga - Ressela, predlozhennuyu nezadolgo do etogo B. Stremgrenom (1932; 1933) i podkreplennuyu, kak togda schitalos', rabotami Koipera (1936; 1937).

V nachale tridcatyh godov schitali, chto zvezdy v osnovnom sostoyat iz smesi tyazhelyh elementov i vodoroda. Nalichiem geliya prenebregali. Opirayas' na vychisleniya koefficienta neprozrachnosti zvezdnoi materii dlya zvezd s horosho izvestnymi znacheniyami massy, svetimosti i radiusa, B. Stremgren (1932) prishel k vyvodu, chto soderzhanie vodoroda v zvezdah dolzhno korrelirovat' s ih polozheniem na diagramme Hercshprunga - Ressela. Sootvetstvuyushie krivye postoyannogo soderzhaniya vodoroda (X = const) pokazany na ris. 18 (B. Stremgren, 1933). Soderzhanie vodoroda ukazano u pravogo nizhnego konca kazhdoi krivoi. Preryvistye linii - eto linii ravnyh mass (vyrazhennyh v edinicah massy Solnca), znacheniya logarifmov kotoryh pomesheny u levyh koncov etih linii.

Na ris. 19 (Koiper, 1936) privedena pervaya kombinirovannaya, ili svodnaya, diagramma Hercshprunga - Ressela, postroennaya dlya zvezdnyh skoplenii (vklyuchaya dva sharovyh). Sploshnymi liniyami shematicheski predstavleny osnovnye posledovatel'nosti zvezd, nablyudaemyh v raznyh skopleniyah. Otrezki ih fiksirovany chislami i bukvami (sm. podpis'). Bukvami s otmecheno polozhenie posledovatel'nosti dolgoperiodicheskih cefeid. Krestik sootvetstvuet polozheniyu vos'mi krasnyh gigantov v skopleniyah Giady i Yasli.

Obrashaya vnimanie na shodstvo mnogih iz etih krivyh s krivymi, izobrazhennymi na ris. 18, Koiper (1936; 1937) zaklyuchil, chto spektral'nye posledovatel'nosti zvezd v skopleniyah sut' posledovatel'nosti zvezd s odinakovym soderzhaniem vodoroda, prichem glavnye posledovatel'nosti raznyh skoplenii na diagramme Hercshprunga - Ressela mogut byt' smesheny odna otnositel'no drugoi, v zavisimosti ot etogo soderzhaniya. Chem bol'she soderzhanie vodoroda, tem levee na diagramme raspolozhena glavnaya posledovatel'nost' skopleniya, tem men'she svetimost' zvezd etoi posledovatel'nosti dannogo spektral'nogo klassa.

Gretton (1938), otdav predpochtenie parallaksam skoplenii, opredelyaemym s pomosh'yu geometricheskih metodov, prinyal, chto dlya Pleyad π = 0",010 ± 0",001 (r. e.) i glavnaya ih posledovatel'nost' dolzhna lezhat' nizhe posledovatel'nosti zvezd-karlikov v okrestnostyah Solnca i zvezd glavnoi posledovatel'nosti skoplenii Giady i Bol'shoi Medvedicy, svidetel'stvuya, v sootvetstvii s vyvodami B. Stremgrena i Koipera, ob anomal'no vysokom soderzhanii vodoroda u chlenov Pleyad.

Ris. 18. Krivye postoyannogo soderzhaniya vodoroda (X = const) na diagramme Hercshprunga - Ressela
po predstavleniyam astronomov 30-h godov (B. Stremgren, 1933).
Znacheniya X ukazany u pravogo nizhnego konca kazhdoi krivoi. Preryvistye krivye - linii ravnyh mass.

Sam Koiper (1937), pravda, otmetil, chto dlya zvezd srednei chasti glavnoi posledovatel'nosti (absolyutnye bolometricheskie velichiny kotoryh zaklyucheny v predelah ot +2 do +6) eto smeshenie neveliko i ne pozvolyaet sudit' ob ih himicheskom sostave, ibo zvezdy Giad, soderzhanie vodoroda v kotoryh poluchalos' ochen' nizkim (X = 0,13), raspolagalis' na diagramme neskol'ko levee i nizhe zvezd okrestnostei Solnca s X = 0,34.

Ris. 19. Pervaya svodnaya diagramma Hercshprunga - Ressela dlya zvezdnyh skoplenii (Koiper, 1936).
1 - NGC 2244, 2 - NGC 2264, 3 - NGC 663, 4 - NGC 2362, 5 - NGC 1502, 6 - NGC 1647, 7 - NGC 1960, 8 - NGC 2422, 9 - NGC 869, 10 - Pleyady, 11 - NGC 2168, 12 - NGC 1039, 13 - Volosy Veroniki, 14 -NGG 752; a - sharovoe skoplenie M 22, b - M 68.

Cherez neskol'ko let nachalos' izmenenie predstavlenii o himicheskom sostave zvezd, vodorod i gelii zanyali otvedennye im v nastoyashee vremya mesta, i pervoe teoreticheskoe obosnovanie vozmozhnosti sushestvennogo razlichiya polozhenii zvezd glavnoi posledovatel'nosti na diagramme Hercshprunga - Ressela utratilo smysl. "Hotya zakony, kotorye my stremimsya otkryt', byt' mozhet, i sovershenny, no chelovecheskii razum dalek ot sovershenstva: predostavlennyi samomu sebe, on sklonen zabluzhdat'sya, chemu my vidim pechal'noe podtverzhdenie sredi beschislennyh primerov proshlogo", - pisal M. Shvarcshil'd (1961, s. 17).

Eshe v 1946 g. Binnendeik (1946) prinimal v kachestve parallaksa Pleyad znachenie, predlozhennoe Grettonom (1938). Poka ne yasno, real'no li razlichie znachenii fotometricheskogo i trigonometricheskogo parallaksov Pleyad. Ne isklyucheno, chto nekotoruyu rol' v etom razlichii mozhet igrat' neitral'noe pogloshenie sveta zvezd pylevoi tumannost'yu, associirovannoi s etim skopleniem.

Lish' razvitie fotoelektricheskih metodov nablyudenii, poyavlenie vozmozhnosti ustanovleniya fotoelektricheskih standartov zvezdnyh velichin v raione issleduemoi oblasti neba i vnedrenie novyh sistem zvezdnyh velichin pozvolili poluchat' deistvitel'no nadezhnye diagrammy velichina-pokazatel' cveta zvezd skoplenii i izuchat' tonkie effekty, svyazannye s real'nymi razlichiyami etih diagramm.

---

<< 3.5 Metod diametrov. Otkrytie neobhodimosti i vozmozhnosti ucheta mezhzvezdnogo poglosheniya sveta | Oglavlenie | 3.7 Problema vydeleniya vozmozhnyh chlenov 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 >>