Astronet > Zvezdnye skopleniya

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Zvezdnye skopleniya << 7.1 Prostranstvennoe raspredelenie sharovyh skoplenii Galaktiki | Oglavlenie | 7.3 Podsistema rasseyannyh skoplenii i spiral'naya struktura Galaktiki >>

7.2 Kinematicheskie harakteristiki i galaktocentricheskie orbity sharovyh skoplenii Galaktiki

V 1920-h gg. Slaifer (1918; 1922; 1924) opredelil luchevye skorosti 18 sharovyh skoplenii po ih integral'nym spektram. Dispersiya etih skorostei okazalas' ogromnoi, znacheniya skorostei zaklyuchalis' v predelah ot -350 do +315 km/s. Dvizhenie Solnca otnositel'no sharovyh skoplenii okazalos' napravlennym pod pryamym uglom k napravleniyu na centr Galaktiki.

Lundmark (1924) togda zhe interpretiroval eto kak ukazanie na vrashenie Mestnoi sistemy v Galaktike otnositel'no sistemy sharovyh skoplenii, obrazuyushei kak by nepodvizhnuyu sistemu otscheta dlya izucheniya etogo vrasheniya.

V 1946 g. Meiall (194G) opredelil luchevye skorosti 50 sharovyh skoplenii k severu ot skloneniya δ = -40°; po ih integral'nym spektram, poluchennym s obratnoi dispersiei 430 A/mm u H_γ. Meiall nashel, chto skorost' centroida (centra mass) okolosolnechnoi gruppy zvezd otnositel'no sistemy sharovyh skoplenii blizka k 200 km/s. Analiziruya dvizheniya vnegalakticheskih tumannostei i znacheniya postoyannyh Oorta v formulah galakticheskogo vrasheniya, Meiall zaklyuchil, chto skorost' dvizheniya centroida vokrug centra Galaktiki ravna 280-300 km/s. Iz sravneniya etih chisel on prishel k vyvodu, chto vsya sistema sharovyh skoplenii v celom, dolzhno byt', vrashaetsya vokrug centra Galaktiki so skorost'yu 80-100 km/s (na okolosolnechnom rasstoyanii ot centra Galaktiki) i poetomu dolzhna byt' neskol'ko splyusnuta. Odnako on ne smog naiti priznakov differencial'nogo vrasheniya v etoi sisteme.

V 1959 g. Kinman (1959a) izmeril luchevye skorosti eshe 20 (yuzhnyh) skoplenii i proizvel novyi analiz luchevyh skorostei uzhe po vsem prakticheski dostupnym 70 predstavitelyam sistemy sharovyh skoplenii. Kinman (1959v) nashel, chto centroid dvizhetsya otnositel'no nih so skorost'yu 167 ± 30 km/s. Takim obrazom, vsya sistema na rasstoyanii Solnca vrashaetsya so skorost'yu 100-130 km/s.

Sharov i Pavlovskaya (1961) peresmotreli dannye Kinmana, obnaruzhiv rost dispersii skorostei sharovyh skoplenii s uvelicheniem rasstoyaniya ot centra Galaktiki. Etot rezul'tat protivorechit teorii stacionarnoi Galaktiki. Ob'yasnit' ego mozhno libo razlichiem uslovii vozniknoveniya skoplenii vo vnutrennih i vneshnih oblastyah Galaktiki, libo tem, chto k periferiinym sharovym skopleniyam Galaktiki primeshivaetsya nekotoroe kolichestvo mezhgalakticheskih sistem, obladayushih parabolicheskimi i giperbolicheskimi skorostyami otnositel'no Galaktiki.

Novyi peresmotr etih dannyh s tochki zreniya sovremennyh predstavlenii o stroenii podsistemy sharovyh skoplenii (sm. ris. 107) pozvolil Sharovu (1976) zaklyuchit', chto modul' dispersii luchevyh skorostei |σ (V_r)| 24 skoplenii klassov F8,5 - G, otnosyashihsya k diskovoi sostavlyayushei Galaktiki, raven 82 ± 8 km/s, togda kak dlya 26 skoplenii klassov F2 - F8, vhodyashih v sfericheskuyu sostavlyayushuyu Galaktiki, |σ (V_r)| = 122 ± 11 km/s.

Rassmotrim teper' vopros o galaktocentricheskih orbitah sharovyh skoplenii. Zaranee mozhno ozhidat', chto mnogie sharovye skopleniya imeyut vytyanutye, a ne krugovye orbity, tak kak dispersiya ih skorostei ( ± 120 km/s) poryadka krugovoi skorosti Solnca (250 km/s).

Pust' na ris. 108 O - centr Galaktiki, S - Solnce, S - skoplenie, s = OS, R = OS, r = CS, u - luchevaya skorost' skopleniya, ispravlennaya za dvizhenie Solnca otnositel'no centroida i skorost' dvizheniya centroida vokrug centra Galaktiki. O forme orbit skoplenii mozhno sudit' po raspredeleniyu velichin i v zavisimosti ot uglov θ: v sluchae vytyanutyh (pryamolineinyh) orbit maksimal'nye znacheniya i dolzhny vstrechat'sya pri θ = 0 i 180°; , a pri θ = 90°; u = 0. .Esli orbity blizki k krugovym, znacheniya i budut maksimal'ny pri θ = 90°; , a pri θ = 0 i 180°; u = 0. Etot metod analiza predlozhil Edmondson (1935). K sozhaleniyu, v ego rasporyazhenii v to vremya byli luchevye skorosti vsego 26 sharovyh skoplenii, k tomu zhe ne ochen' tochnye. Ih raspredelenie, kazalos', svidetel'stvovalo o tom, chto orbity skoplenii yavlyayutsya krugovymi. K sovershenno inomu vyvodu prishel Herner (1955), ispol'zovavshii luchevye skorosti 50 skoplenii, opublikovannye Meiallom (1946), i sushestvenno detalizirovavshii metod Edmondsona. Rasstoyaniya skoplenii ot Solnca byli prinyaty im soglasno Lomanu (1952). Herner prinyal, chto s = 9 kps, a granica Galaktiki prohodit pri R = 14 kps, prichem raspredelenie mass v nei takovo, chto pri R > 6 kps mozhno schitat', chto skoplenie dvizhetsya pod deistviem odnoi central'noi massy, t. e. dvizhenie ego yavlyaetsya keplerovym. V sootvetstvii s etim, skopleniya byli razbity na tri gruppy: a - s R < 6 kps (17 skoplenii), b - 6 < R < 14 kps (18 skoplenii) i v - s R > 14 kps (13 skoplenii). Vvedem oboznacheniya: u_k(R) ≡ u_k - krugovaya skorost' na rasstoyanii R ot centra Galaktiki, s = $u_{\mbox{k}} (s) \sqrt s$ , u₀ = u/u_k - normirovannye luchevye skorosti (vyrazhennye v edinicah krugovoi skorosti na dannom R). Esli vsya massa M sosredotochena v centre Galaktiki, to

$u_K^2(R) = \frac{GM}{R}, \qquad u_K^2(s) = \frac{GM}{s},$ (7.2)

gde G - postoyannaya tyagoteniya. Togda

$u_K = \frac{c}{\sqrt R}.$ (7.3)

Prinimaya u_k(s) = 250 km/s, s = 9 kps, nahodim s = 750 km/s · kps^½. Vychisliv po formule (7.3) znacheniya u_k, mozhno postroit' zavisimost' mezhdu u₀ i θ (dlya 0 < θ < 90°;), predstavlennuyu na ris. 109 (Herner, 1955). Krestiki sootvetstvuyut skopleniyam gruppy (b), kruzhki skopleniyam gruppy (v). Skopleniya gruppy (a) ne rassmatrivayutsya, ibo dlya nih dopushenie o keplerovom haraktere orbit mozhet byt' nevernym.

Ris. 109. Shema, pozvolyayushaya sudit' o haraktere orbit sharovyh skoplenii v Galaktike (Herner, 1955).

Vernemsya k ris. 108. Dlya krugovyh orbit v ploskosti chertezha

$u = u_K\sin\theta, \quad u_0 = \sin\theta.$ (7.4)

Na ris. 109 etoi zavisimosti sootvetstvuet sploshnaya krivaya K, predstavlyayushaya verhnyuyu granicu znachenii u₀ dlya krugovyh orbit, ibo dvizhenie mozhet byt' ne tol'ko v ploskosti chertezha, no i v lyuboi drugoi, prohodyashei cherez pryamuyu OS.

Esli orbity pryamolineiny (skorosti dvizheniya po nim na ris. 108 predstavlyayutsya vektorom v), to

$u = v\cos\theta .$ (7.5)

No esli skoplenie prinadlezhit Galaktike, to v ne mozhet byt' bol'she parabolicheskoi skorosti $V_P = \sqrt {2} u_K$ . Takim obrazom, dlya pryamolineinyh orbit

$u \le \sqrt{2} u_K\cos\theta, \quad u_0\le \sqrt{2}\cos\theta \approx 1,4\cos\theta.$ (7.6)

Sledovatel'no, verhnyaya granica dlya pryamolineinyh orbit na ris. 109 izobrazitsya krivoi G.

Nakonec, dlya ellipticheskih orbit verhnei granicei u₀ na ris. 109 pri lyubom θ sluzhit pryamaya E(u₀ ≤ $\sqrt{2}$ ), tak kak dlya nih

$0 \le u \le \sqrt{2} u_K.$ (7.7)

Vne pryamoi E u Hernera lezhalo lish' odno skoplenie (NGC 5694), kotoroe poetomu schitalos' im gravitacionno ne svyazannym s Galaktikoi. Nedavno Harris i Hesser (1976) takzhe prishli k zaklyucheniyu, chto NGC 5694 pokidaet Galaktiku.

Ris. 109 pokazyvaet, vo-pervyh, chto vse orbity sharovyh skoplenii mogut byt' ellipticheskimi; vo-vtoryh, chto ne vse oni mogut byt' krugovymi, ibo pochti polovina vseh tochek lezhit vyshe krivoi K. V to zhe vremya, poskol'ku pochti vse tochki lezhat nizhe krivoi G, pochti vse orbity mogut byt' pryamolineinymi pli ochen' vytyanutymi.

Poslednyuyu vozmozhnost' v svoyu ochered' mozhno proverit', privlekaya dopolnitel'nyi kriterii. Esli dvizhenie skopleniya yavlyaetsya keplerovym po pochti pryamolineinoi orbite, to skorost' skopleniya dolzhna byt' men'she v apogalaktii, chem v perigalaktii.

Pust' a = AO na ris. 108 - maksimal'noe udalenie skopleniya ot centra Galaktiki. V tochke A skorost' ego ravna nulyu. Pust' teper' skoplenie nachinaet padat' k centru Galaktiki, v kotorom sosredotochena massa M. Togda na rasstoyanii R ot centra skorost' skopleniya v opredelyaetsya vyrazheniem

$v^2 = \frac{2GM(a - R)}{aR}$ (7.8)

ili, poskol'ku $GM = Ru_K^2$ ,

$v^2 = 2u_K^2 - 2\frac{R}{a} u_K^2.$ (7.9)

Otsyuda nahodim, chto

$\frac{R}{a} = 1 - \frac{1}{2}\left(\frac{u_0}{\cos\theta}\right)^2.$ (7.10)

Otnoshenie R/a oboznachim cherez R i nazovem fazoi skopleniya. Esli R = 1, skoplenie v apogalaktii, esli R = 0 ono nahoditsya v centre Galaktiki, fazy vychislyayutsya po formule (7.10).

Keplerovu dvizheniyu po pryamolineinym orbitam dolzhna sootvetstvovat' sovershenno opredelennaya funkciya raspredeleniya faz f(R), kotoraya opredelyaetsya iz usloviya, chto veroyatnost' nahozhdeniya skopleniya v intervale (R, R + dP) ravna otnosheniyu vremeni prebyvaniya skopleniya v etom intervale k periodu ego orbital'nogo dvizheniya. Mozhno pokazat', chto pri sluchainom raspredelenii skoplenii na ih orbitah

$f(P)dP = N\frac{2}{\pi}\sqrt{\frac{P}{1-P}}dP,$ (7.11)

gde N - chislo skoplenii.

Ris. 110 (Herner, 1955) pokazyvaet ochen' horoshee soglasie mezhdu nablyudaemym raspredeleniem faz i teoreticheskim raspredeleniem, vychislennym po formule (7.11).

Ris. 110. Raspredelenie faz R sharovyh skoplenii Galaktiki (Herner, 1955).

Dalee Herner opredelil dolyu Q skoplenii, dvizhushihsya po krugovym orbitam. Dlya skoplenii gruppy (b) Q = 0,28 ± 0,27, dlya skoplenii gruppy (v) Q = 0,00 ± 0,22.

Vse eto pozvolyaet schitat', chto orbity sharovyh skoplenii s malym soderzhaniem metallov, udalennyh ot centra Galaktiki, sil'no vytyanuty, i eti skopleniya v processe svoego orbital'nogo dvizheniya mogut prohodit' cherez bolee plotnye central'nye oblasti Galaktiki, smeshivayas' so skopleniyami diska.

Skopleniya s bol'shim soderzhaniem metallov, raspolozhennye v okolocentral'nyh oblastyah Galaktiki i v okruzhayushem eti oblasti diske, po-vidimomu, dvizhutsya po menee vytyanutym ili dazhe krugovym orbitam, ibo vse oni nablyudayutsya tol'ko v etom raione i, ochevidno, vsegda ostayutsya tam; v protivnom sluchae oni vstrechalis' by i na bol'shih rasstoyaniyah ot centra Galaktiki.

Kinman (1959v) podtverdil vyvody Hernera, povtoriv ego rabotu na bol'shem materiale i neskol'ko izmeniv ishodnye parametry (prinyav s = 8,2 kps i krugovuyu skorost' Solnca 216 km/s).

V zaklyuchenie rassmotreniya rabot po kinematike sharovyh skoplenii sleduet upomyanut' o rabotah, posvyashennyh opredeleniyu ih sobstvennyh dvizhenii. Pervye popytki takogo roda sdelali van Maanen (1925; 1927) i Balanovskii (1928). Nebol'shaya raznost' epoh sravnivaemyh plastinok i malost' samih sobstvennyh dvizhenii etih dalekih ob'ektov ne pozvolili v to vremya dostich' opredelennyh rezul'tatov.

Vpervye real'nye znacheniya sobstvennyh dvizhenii vos'mi sharovyh skoplenii (ot 0",003 do 0",010 v god pri veroyatnyh oshibkah ± 0",001 - 0",002 v god) nashla Gamalei (1948) putem izmereniya snimkov, poluchennyh s Pulkovskim normal'nym astrografom s raznost'yu epoh Δ t ≥ 40 let. Tangencial'nye lineinye skorosti etih ob'ektov okazalis' v srednem v 2-2,5 raza bol'she ih luchevyh skorostei. No esli vspomnit', chto Gamalei pol'zovalas' yavno preuvelichennymi rasstoyaniyami sharovyh skoplenii, schitaya, chto <M_V> peremennyh tipa RR Liry ravna nulyu, to mozhno dumat', chto ispravlenie shkaly rasstoyanii etih ob'ektov privelo by k luchshemu soglasiyu upomyanutyh komponentov skorostei mezhdu soboyu.

Za rabotoi Gamalei posledovali raboty Brauna (1951; 1955), a na Pulkovskoi observatorii s teh por bylo vypolneno eshe neskol'ko rabot, pozvolivshih uzhe govorit' ne tol'ko o nadezhnom opredelenii sobstvennyh dvizhenii izuchennyh sharovyh skoplenii, no i ob otdelenii vozmozhnyh chlenov etih sistem ot bolee blizkih zvezd fona. Eto raboty Kadly (1966a) i Zhukova (1966; 1971). Togda zhe analogichnye raboty nachali vypolnyat'sya na Grinvichskoi observatorii pod rukovodstvom Vulli (1966). V nastoyashee vremya poyavlyayutsya issledovaniya, avtory kotoryh opredelyayut uzhe po sobstvennym dvizheniyam zvezd v raionah sharovyh skoplenii veroyatnosti prinadlezhnosti otdel'nyh zvezd k etim sistemam (sm., naprimer, Kadvors, 1976a; 1976b; 1979; Kadvors, Mone, 1979).

<< 7.1 Prostranstvennoe raspredelenie sharovyh skoplenii Galaktiki | Oglavlenie | 7.3 Podsistema rasseyannyh skoplenii i spiral'naya struktura Galaktiki >>

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 >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce