Факторы, обеспечивающие динамическую эволюцию звездных скоплений

• Парные сближения звезд è «испарение» звезд, потеря энергии, сжатие

• Приливные силы со стороны Галактики и приливные «удары» è ускорение распада

• Динамическое трение в звездном фоне è изменение орбиты, приближение к центру галактики, ускорение распада

Некоторые характеристики подсистем гало и диска

Т,10⁹ лет <z>,кпк [Fe/H]

Гало Экстремальная подсистема 15-18 25 < -1,0

Гало Промежуточная подсистема 10-12 2 -1,0― -0,5

Диск Подсистема старого населения 5-8 0,8 -0,5― -0,1

Диск Плоская подсистема (молодое население) <1 0,4 > -0,1

Корона ? Диск Галактики. Межзвездная среда

Газ и пыль составляют до 10% диска по массе и участвуют в общем вращении диска.

Газ в основном состоит из водорода –

атомарного HI

молекулярного H₂

ионизованного HII (H⁺)

Холодная фаза(облака) 70К 20см^-3 ~10пк

Горячая фаза(межобланый газ) 7000 0.2

Молекулярные облака 10 10³(до 10⁶) до 4000

ГМО Д=40пк

Сверхгорячая фаза ~10⁶ ‹10^-2 0.5

а - распределение атомарного (HI) и ионизованного (НII) водорода в диске Галактики в зависимости от расстояния до центра Я. Слева по оси дано число гигантских зон HII, справа - число атомов водорода N_H на единицу поверхности диска Галактики;

б - распределение усреднённой концентрации атомарного (HI) и молекулярного (Н2) водорода, а также полной концентрации атомов водорода n(Н).

Спиральная структура Галактики

Распределение

в плоскости Галактики молодых звёздных скоплении, областей

HII и переменных звёзд –

цефеид с большими периодами. Цифры

н а краях рисунка - галактические долготы.

Распределение гигантских зон

HII в плоскости Галактики. Оно лучше

всего соответствует модели

двухрукавной спиральной структуры.

Штриховыми линиями отмечены те

участки, где нет надёжного определения

п оложения ветвей. Указаны положение

Солнца (О) и центр Галактики (+).

Распределение нейтрального

водорода в Галактике в модели двухрукавной спиральной структуры, построенной на основе теории волн плотности. Видно, что модель достаточно хорошо отражает распределение нейтрального водорода в Галактике.

Эволюция Галактики и формирование подсистем.

Сопоставление возрастов, кинематики, хим. состава подсистем Галактики (Г) и их пространственной структуры дало возможность построить картину эволюции Г. Взаимосвязь между указанными характеристиками удалось объяснить в предположении, что Г. сформировалась из протогалактики - медленно вращающегося водородно-гелиевого газового облака, начальные размеры которого в десятки раз превосходили современные размеры Г. Это облако практически свободно сжималось под действием собственной гравитации (коллапсировало), и в процессе сжатия рождались первые звёзды. Характерное время стадии свободного сжатия, когда рождалось население гало, составляет, по современным оценкам, примерно 1 млрд. лет. Для дальнейшей эволюции важным оказалось различие в изменении энергии у звёздной и у газовой составляющих Г. Выделяющаяся при сжатии гравитационная энергия переходила в кинетическую энергию движения звёзд и газа. Рост кинетической энергии звёздной составляющей довольно быстро остановил её сжатие.

Поэтому старые звёзды, родившиеся в начале сжатия протогалактики, в значительной степени сохранили сфероидальное распределение в пространстве, характерное для вещества протогалактики, а также начальное распределение момента вращения. Эти звезды образовали слабовращающееся гало. Газ же терял приобретаемую кинетическую энергию в столкновениях газовых облаков: энергия превращалась в теплоту и уносилась в конце концов в виде излучения. Поэтому газ продолжал свободно сжиматься. Но постепенно в газовой среде нарастали центробежные силы, т. к. вследствие сохранения момента вращения при уменьшении размеров системы увеличивалась её скорость вращения. Когда размеры газовой составляющей уменьшились примерно в десять раз, эти силы уравновесили силу гравитации и остановили сжатие газа в плоскости вращения. Вдоль оси вращения сжатие продолжалось, и в итоге сформировался тонкий газовый диск. Родившиеся в нём звёзды и образовали быстровращающуюся дисковую подсистему.

Параллельно с формированием подсистем идёт обогащение межзвёздной среды тяжёлыми элементами. Звёзды диска образуются из вещества, участвовавшего в термоядерных реакциях в недрах звёзд и обогащённого тяжёлыми элементами. Поэтому звёзды диска в целом богаче тяжёлыми элементами, чем образовавшиеся ранее звёзды гало. По той же причине молодое население диска содержит больше тяжёлых элементов, чем старое.

Ряд данных указывает на то, что в галактиках после формирования гало происходит выделение огромного количества энергии (по-видимому, в результате взрыва большого числа сверхновых звёзд или образования квазара в ядре галактики), приводящего к разогреву газа до Т ~10⁷K. В таких условиях звездообразование останавливается на несколько млрд. лет, чем можно объяснить разрыв между возрастами звёзд гало и диска.

Неправильные галактики

Классификация:

По степени сжатия По степени закрученности ветвей

и относительной яркости ядра

Отличия:

Цвет: желто-оранжевые желто-белые бело-голубые

Наличие МЗС: нет возрастает от Sа к Sс до 50% массы Встречаемость:

Закон Хаббла

Хаббл в 1929 г. вывел из данных наблюдений закон пропорциональности между величиной z и расстоянием до далёкой галактики r:

z = H·r/c, где z = (λн – λо)/λо

(При z ≥ l пользоваться формулой z =V/c нельзя)

Отсюда следует, что чем дальше расположена галактика, тем с большей лучевой скоростью она движется:

V_r = H·r

Значение Н (постоянная Хаббла) не зависит от направления на небесной сфере и от расстояния до галактики. По современным оценкам, Н=70км/(с·Мпк) (точность ±10%). Обратная величина имеет размерность времени и равна t_H = 1/H = 13.7 млрд. лет.