Главная - Задачи астрономии - Распределение звезд в Галактике


Распределение звезд в Галактике
Наука - Задачи астрономии

Знание расстояний до звезд позволяет подойти к изучению их распределения в пространстве, а следовательно, и структуры Галактики. Для того чтобы охарактеризовать количество звезд в различных частях Галактики, вводят понятие звездной плотности, аналогичное понятию концентрации молекул. Звездной плотностью называется количество звезд, находящихся в единице объема пространства. За единицу объема обычно принимают 1 кубический парсек.

Проще всего звездную плотность найти в непосредственной окрестности Солнца, так как для всех близких к нам звезд известны надежные значения тригонометрических параллаксов.

Результаты подсчетов показывают, что в окрестностях Солнца звездная плотность составляет около 0,12 звезды на кубический парсек, иными словами, на каждую звезду в среднем приходится объем свыше 8 пс3; среднее же расстояние между звездами - около 2 пс.

Чтобы узнать, как меняется звездная плотность в различных направлениях,

подсчитывают число звезд на единице площади (например, на 1 квадратном градусе)

в различных участках неба.

Первое, что бросается в глаза при таких подсчетах, необычайно сильное увеличение

концентрации звезд по мере приближения к полосе Млечного Пути, средняя линия

которого образует на небе большой круг. Наоборот, по мере приближения к полюсу этого круга концентрация звезд быстро уменьшается. Этот факт уже в конце XVIII в. позволил В.Гершелю сделать правильный вывод о том, что наша звездная система имеет сплющенную форму, причем Солнце должно находиться недалеко от плоскости симметрии этого образования.

Второй важный вывод можно сделать, если производить подсчет не сразу всех звезд, а последовательно до каждого значения видимой звездной величины т, т.е. сначала найти число звезд, у которых видимая звездная величина т pound; k, затем число звезд N k+1 с т pound; k  + 1 и т.д. Тогда обнаруживается, что с увеличением видимой звездной величины число звезд Nm возрастает в геометрической прогрессии. Если бы звездная плотность не менялась с расстоянием и все звезды имели бы одинаковую светимость, то это увеличение числа слабых звезд было бы простым следствием увеличения геометрических размеров областей, которые с больших расстояний проектируются на одну и ту же область неба. Действительно, все звезды с видимой звездной величиной, меньшей или равной т, проектирующиеся на некоторую область неба, находятся внутри шарового сектора, радиус которого определяется по формуле (11.6)

lg rm =1 + 0,2 (m frac34;  M),

так как мы предположили, что абсолютная звездная величина М всех звезд

одинакова. Аналогичное выражение получится для радиуса шарового сектора, в

котором находятся все звезды с видимой звездной величиной, не превышающей m + 1. Вычитая их друг из друга, получим

При постоянной звездной плотности количества звезд должны быть пропорциональны объему пространства, т.е. кубу радиуса. Поэтому

Однако из наблюдений следует, что в действительности количество звезд возрастает с увеличением т не так быстро, а именно, для небольших значений т отношение близко к 3, а с увеличением т оно уменьшается, и для звезд 17m равно, примерно,

2.

Если бы светимости всех звезд были одинаковыми, то по наблюдаемому отношению

легко было бы определить изменение звездной плотности по мере удаления от

Солнца. Действительно, при  = 4, с увеличением расстояния в 1,6 раза (что

соответствует переходу от звездной величины т к т + 1) звездная плотность была

бы постоянна, а при = 3 она убывала бы в отношении 3:4. Наблюдаемое отношение говорит о том, что по мере удаления от Солнца в каждом данном направлении

звездная плотность убывает. Если в этом направлении межзвездное поглощение света, о котором мы будем говорить в sect; 167, несущественно, то можно оценить протяженность нашей звездной системы в этом направлении. В результате оказывается, что Галактика ограничена.

Описанный принцип лежит в основе решения значительно более сложной задачи, учитывающей, что в действительности звезды имеют различные светимости, а наблюдения сильно искажены межзвездным поглощением света. Чтобы охарактеризовать, сколько в данной области пространства содержится звезд различных светимостей, вводят функцию светимости j (М), которая показывает, какая доля от общего числа звезд имеет данное значение абсолютной звездной величины, скажем, от M до М + 1.

Если бы функция светимости нам была известна, то, несмотря на большую математическую сложность, задача определения звездной плотности на различных расстояниях принципиально ничем не отличалась бы от рассмотренного случая одинаковых светимостей звезд.

На практике в звездной астрономии приходится иметь дело с еще большими трудностями и на основании результатов подсчетов звезд находить как функцию светимости, так и зависимость звездной плотности от расстояния в данном направлении.

Зная звездную плотность на разных расстояниях и в различных направлениях, можно составить представление о структуре Галактики.

На рис. 220 представлена схема общей структуры Галактики. Из него видно, что она действительно является сплюснутой системой, симметричной относительно главной плоскости, называемой плоскостью Галактики. Большой круг, по которому она пересекается с небесной сферой, называется галактическим экватором. Он почти совпадает со средней линией Млечного Пути. Центр этой системы - центр Галактики

- при наблюдении из Солнечной системы проектируется в созвездие Стрельца, в

точку с координатами a = 265± и d = - 29±. По направлению к центру Галактики, а

также по мере приближения к ее плоскости звездная плотность возрастает.

Таким образом, распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные

тенденции: во-первых, очень сильно концентрироваться к галактической плоскости; во-вторых, концентрироваться к центру Галактики. Последняя тенденция усиливается по мере приближения к центральной части Галактики, называемой центральным сгущением Галактики или ядром.

Определяя расстояния, на которых происходит существенное падение звездной плотности, получаем представления о размеpax Галактики и о том месте, где примерно находится Солнце. Установлено, что Солнце удалено от центра Галактики на расстояние около 10 000 пс (10 кпс), а ее граница в направлении на антицентр находится на расстоянии 5000 пс от Солнца. Таким образом, диаметр Галактики составляет около 2 (10 000 + 5000) = 30 000 пс или 30 кпс. Точнее указать размеры Галактики нельзя, поскольку по мере удаления от ее центра звездная плотность убывает постепенно и не существует резкой границы.

Солнце расположено близ плоскости Галактики и удалено от нее к северу на расстояние около 25 пс.

Следующим шагом в изучении Галактики является применение метода подсчета к объектам различного типа с целью найти их распределение в Галактике.

Большинство галактических объектов занимает пространство в пределах тонкого плоского слоя. К ним относятся звезды ранних спектральных классов О и В, цефеиды, не принадлежащие шаровым скоплениям, сверхновые звезды второго типа, рассеянные звездные скопления, звездные ассоциации (см. sect; 164) и темные (пылевые) туманности. О всех этих объектах говорят, что они образуют плоскую подсистему (или составляющую) Галактики (см. рис. 220). К ней концентрируется большинство звезд, образующих звездный диск. Как правило, это все молодые объекты.

Однако если из всей Галактики выделить некоторые другие объекты, например,

звезды типа RR Лиры, W Девы и m Цефея, сверхновые первого типа, субкарлики и

шаровые звездные скопления (см. sect; 164), то окажется, что все они занимают объем

эллипсоида, для которого галактическая плоскость является диаметральным

сечением. Поэтому перечисленные объекты принято относить к сфероидальной (иногда

говорят сферической) подсистеме Галактики. Объекты сфероидальной составляющей

имеют ярко выраженную тенденцию концентрироваться к центру Галактики.

Наконец остальные объекты, например, новые звезды, звезды типа RV Тельца, долгопериодические переменные, белые карлики, звезды спектральных классов С и S, а также планетарные туманности располагаются в пределах более или менее сплюснутых эллипсоидов. Их выделяют в промежуточные подсистемы, так как предельными случаями эллипсоидов их распределения служат обе предыдущие составляющие.

Объекты, принадлежащие всем этим подсистемам, различаются также своими кинематическими характеристиками, т.е. средними значениями индивидуальных скоростей. Подобно тому как в более горячей атмосфере газ поднимается на большую высоту, так и в Галактике быстрее движущиеся объекты занимают объем менее сплюснутого эллипсоида.

В заключение важно отметить, что некоторые объекты (например, горячие звезды классов О и В) встречаются не всюду в плоскости Галактики, но преимущественно на определенных расстояниях от ее центра, образуя спиральную структуру, подобную структуре туманности Андромеды. Спиральное строение нашей Галактики подтверждается также результатами изучения распределения в ней диффузного вещества и магнитного поля.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Фотосфера

News image

Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 RD (200-300 км), пл...

Поверхность Венеры

News image

Для исследования характера поверхности Венеры под толстым слоем облаков астрономы ис...

Солнечная атмосфера

News image

Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как ...

Солнечное пятно

News image

Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже  (области с ...

В космосе...

Космонавтика энтузиастов

News image

Настойчивость и упорство ученых, энтузиастов и пропагандистов ракетной техники Н.И.Тихомирова, Ф....

Обнаружена сверхновая, обладающими свойствами гамма-всп

News image

Астрономам удалось обнаружить сверхновую, обладающими свойствами гамма-всплеска. Причем этот объект ученые нашли, не используя детекторы гамма-излучения. Работа специалистов опубликована в жу...

Астрономы увидели рекордно удаленный взрыв звезды

News image

Астрономам удалось увидеть взрыв звезды, которая оказалась самым удаленным космическим объектом, обнаруженным телескопами. Гамма-всплеск произошел 13,1 миллиарда лет назад - сп...

Приземление

News image

Приземление было поистине земным. Вчера ровно в 14.00 инженер дежурной бригады открыл люк марсолета . Обычным ключом - о...

Авторизация



Новости космонавтики:

Заказать vps сервера (HostPro): советы п

News image

В задаче по выбору хостеров у клиентов, в большинстве случаев, доступен всего один выбор интерфейса панели управления. Несомненно, в подобном вопросе нашлось место исключениям и ...

Жилье в Карпатах и преимущества горного

News image

Не так просто найти в Украине место, которое бы по своим особенностям напоминало прекрасные и кристально чистые Карпаты. Украинские Карпаты влекут к себе гостей из ...

Коррекция прикуса у детей: возможности с

News image

Здоровые зубы - это не просто важно, а обязательно. Проблем с зубами существует достаточно много, и практически каждая из них не отличается легкостью в лечении. ...

Работа помощник бурильщика эрбс и что с

News image

Газонефтяные залежи можно отыскать как на суше, так и под морским дном. В зависимости от объемов сырья привлекается различное число тяжелой техники и масштаб подготовки ...