Автореферат (1149371)
Текст из файла
На правах рукописиМарчук Александр АлександровичДИНАМИЧЕСКИЙ СТАТУС ГАЗОВЫХ ДИСКОВСПИРАЛЬНЫХ ГАЛАКТИК С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ КРИТЕРИЯДВУХЖИДКОСТНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИСпециальность 01.03.02 ––«Астрофизика и звездная астрономия»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург — 2018Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наукСотникова Наталья ЯковлевнаОфициальные оппоненты:Сильченко Ольга Касьяновна,доктор физико-математических наук,Государственный астрономический институт имени П.
К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова,заведующая отделом физики эмиссионных звезд игалактик ГАИШ МГУХоперсков Александр Валентинович,доктор физико-математических наук, профессор,Волгоградскийгосударственныйуниверситет, Институт математики и информационныхтехнологий,заведующий кафедрой Информационных систем икомпьютерного моделированияВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук»Защита состоится 19 июня 2018 года в 15 ч. 30 мин.
на заседании диссертационного совета Д 212.232.15 на базе Санкт-Петербургского государственногоуниверситета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., д. 28, ауд. 405 (Математико-механический факультет).С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., 7/9 и на сайте https://disser.spbu.ru/files/disser2/disser/fXKV7WzvqL.pdfАвтореферат разослан «__» _________ 2018 года.Ученый секретарьдиссертационного советаканд. физ.-мат. наукЮлия Владимировна МилановаОбщая характеристика работыГалактики являются сложными по структуре системами, в которых происходит множество процессов.
Одна из самых протяженных подсистем галактикэто газовые диски. При этом физическое состояние газовых дисков (плотность,температура, прозрачность) определяет темп крупномасштабного звездообразования. Указанная связь между состоянием газа и темпом звездообразованиялежит в основе большинства моделей эволюции и формирования галактик.Крупномасштабное звездообразование в галактиках детектируется побольшому количеству молодых звезд высокой светимости.
Показатели цветатаких галактик более голубые, в них наблюдается большое количество яркихобластей ионизованного водорода HII, которые распознаются по излучению вспектральной линии Hα. Современный средний темп звездообразования в нашей Галактике оценивается в 3––5 M⊙ год−1 . Эта величина сильно варьируетсявдоль хаббловской последовательности: она меньше для галактик ранних типови возрастает для галактик поздних типов.Впервые механизм образования новых звезд в однородной газовой средебыл объяснен Джинсом в классической работе 1902 года.
Согласно схеме Джинсазвезды рождаются в газовых облаках, коллапсирующих под действием гравитационной (джинсовской) неустойчивости. Джинсовский механизм запускаетсявозмущениями, амплитуда которых зависит от времени и может для выделенныхмасс облаков нарастать экспоненциально. Джинсовская неустойчивость работает как в пределах отдельного газового облака, так и в пределах всей галактики.Непосредственно из наблюдений многими авторами отмечалась связьмежду темпом крупномасштабного звездообразования и количеством газа вгазовом галактическом диске.
Очень долгое время темп крупномасштабногозвездообразования описывался эмпирическим законом Шмидта, полученным имdMsd∝ (Σg ) , где Ms — масса звезд, Σg — поверхноств 1959 году [1] в формеdtная плотность газа, d ≈ 2.В 1965 году Голдрейх и Линден-Белл в работе [2] исследовали устойчивость галактического газового диска. Ими было найдено, что для простогоосесимметричного диска критерий его устойчивости можно сформулироватьв форме Q > 1, где Q — безразмерный параметр, учитывающий вращение,температуру и плотность газового диска. Этот критерий называется одножидкостным или простым одножидкостным критерием.
Кенникатт в работе 1989года [3] исследовал закон Шмидта для большой выборки галактик. Для тех областей галактик, в которых газа много, он получил показатель степени d ≈ 1.3.Однако гораздо более важным результатом была продемонстрированная связьмежду звездообразованием и неустойчивостью газового диска согласно критерию, предложенному в 1965 году. Было показано, что радиус области, гденайденный эмпирический закон Шмидта выполняется и где наблюдается значительное звездообразование, совпадает с радиусом области, неустойчивой с точкизрения модифицированного одножидкостного критерия Q < 1.5.
Кенникатт3дал физическое обоснование такой модификации. Поскольку классический одножидкостный критерий применим только для осесимметричных возмущений,но в диске всегда присутствуют возмущения и других мод (неосесимметричные),диску нужно иметь больший запас прочности, чтобы оставаться устойчивым, тоесть эмпирически полученная модификация исправляет одножидкостный критерий за возмущения других мод.Таким образом, в работе [3] впервые на основе наблюдательных данныхбыл физически обоснован механизм крупномасштабного звездообразования иобъяснена связь темпа звездообразования с поверхностной плотностью газа. Впоследующем полученная пороговая связь между темпом звездообразования игравитационной неустойчивостью газового диска неоднократно исследоваласьи подтверждалась во многих работах [4].Полученный в работе [3] критерий гравитационной неустойчивости хорошо работает для объяснения наблюдаемого звездообразования в центральныхобластях и для тех мест в галактике, где имеется большое количество межзвездного газа.
Однако для примерно половины исследованных галактик в [4] простойодножидкостный критерий не может служить объяснением наблюдаемого на периферии и во внешних газовых кольцах крупномасштабного звездообразованиячерез механизм гравитационной неустойчивости. Одна из причин этого заключается в том, что газовый диск должен рассматриваться совместно с звезднымдиском.
В статье Джог и Соломона 1984 года [5] было продемонстрировано, как именно присутствие звездного диска может изменять динамическоесостояние газового диска, делая его заметно менее устойчивым в некоторыхслучаях. Обновленный критерий гравитационной неустойчивости называетсядвухжидкостным, поскольку для описания звездного диска в [5] использовалисьгидродинамические уравнения.
В наиболее корректной форме с использованиембесстолкновительного уравнения Больцмана критерий был рассмотрен в работеРафикова 2001 года [6] и там же были найдены решения.Несмотря на большое число работ, посвященных исследованию динамического статуса дисков в галактиках и его связи с звездообразованием, многиесущественные детали процесса все еще не ясны. Так, нет согласия относительноисправления гравитационного критерия за неосесимметричные возмущения иотносительно предсказательной силы критерия в целом.
Причин этому несколько. Основная из них связана с отсутствием необходимых наблюдательныхданных, сложностью их получения и замещением их не всегда обоснованными предположениями, а также вытекающим отсюда отсутствием корректнойпроверки моделей на примере реальных галактик. Данная работа посвященаисследованию и решению этих вопросов.Актуальность темы. Для корректного анализа гравитационной неустойчивости важное значение имеет информация о дисперсии скоростей звезд в дискегалактики, поскольку величина дисперсии скоростей в радиальном направленииопределяет запас устойчивости диска относительно возмущений в его плоскости,а в вертикальном — толщину диска и степень его «динамического» разогрева в4вертикальном направлении. К сожалению, прямым измерениям так называемыйэллипсоид скоростей доступен только в непосредственной окрестности Солнца.Для внешних галактик его приходится восстанавливать косвенным образом изспектральных данных о звездах.
Было предложено несколько методик восстановления через параметризацию профилей дисперсии скоростей [7, 8, 9, 10], сиспользованием уравнения асимметричного сдвига [11, 12], а также с помощьюN -body моделирования и последующего построения маржинально устойчивыхмоделей дисков, наилучшим образом приближающих спектральные данные [13].К сожалению, проведенный в этих работах анализ использует большое количество предположений, а иногда и вовсе является некорректным.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
