Коваль В.В.

КАК РЕАЛЬНО ИЗМЕНЯЮТСЯ ДИСПЕРСИИ
СКОРОСТЕЙ ЗВЕЗД С ВОЗРАСТОМ В
ГАЛАКТИЧЕСКОМ ДИСКЕ.
аспирант
В.В. Коваль
Соавторы: д.ф.-м.н. Марсаков В.А.
к.ф.-м.н. Боркова Т.В.
• B. Fuchs, C. Dettbarn, H. Jahreiss, R. Wielen, Dynamics of star clusters and
the Milky Way, ASP Conf. Ser., 228, 235, eds. S. Deiters, B.Fuchs, A.Just,
R.Spurzem, R.Wielen (2001), p. 235.
• J. Holmberg, B. Nordstrom, J. Andersen, Astron. and Astrophys. 475, 519
(2007)
• B. Nordstrom, M. Mayor, J. Andersen et al., Astron. and Astrophys. 418.
989 (2004).
• R.S. De Simone, X.Wu, S.Tremaine, Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 350,
627 (2004) 0.2 < γ < 0.7
• D. Chakrabarty, Astron. and Astrophys. 467, 145 (2008)
• J. Hanninen, C. Flynn, Monthly Notices Roy. Astron. Soс. 347, 732 (2002)
• J. Binney, W. Dehgen, G. Bertelli, Monthly Notices Roy. Astron. Soс. 328.
658 (2000)
• G.M. Seabroke, G. Gilmor, Monthly Notices Roy. Astron. Soс. 380, 1358
(2007)
и т.д.
σi ~ tγ
В среднем по работам значение гамма получается:
(0,34 - 0,50)
Как пытаются обьяснить подобную величину
• Численным моделированием нагревания стохастическими
спиральными волнами плотности удается объяснить наблюдательную
форму зависимости «возраст – дисперсия скоростей» в широком
диапазоне показателя степени (0.2 < γ < 0.7).
R.S. De Simone, X.Wu, S.Tremaine, Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 350, 627 (2004)
• Другим возмутителем скоростей может быть бар, расположенный в
центре Галактики.
D. Chakrabarty, Astron. and Astrophys. 467, 145 (2008)
Однако спиральные волны и бар «работают» только в
тонком слое галактического диска, тогда как увеличение
вертикальной составляющей скорости объяснить они не в
состоянии.
• Для этого привлекают молекулярные облака, которые могут
объяснить показатель степени по оси Z вплоть до γ ≈ 0.26
D. Chakrabarty, Astron. and Astrophys. 467, 145 (2008)
• А для более высоких значений показателя степени – скопления
темной материи от распадающихся галактик-спутников под действием
приливных сил нашей Галактики
A.J. Benson, C.G. Lasey, C.S. Frenk, et al., Monthly Notices Roy. Astron. Soс. 351, 1215 (2004)
Тонкий диск
•
В.А. Марсаков, Т.В. Боркова, Письма в Астрон. Журн. 33, 419 (2006)
Vост = (U2 + V2 + W2)1/2 < 85 км/с,
где U, V, W и Vост – компоненты пространственной скорости и остаточная скорость звезды
относительно локального центроида соответственно.
(Z2max+4e2)1/2 < 1.05,
где Zmax – величина максимального удаления точек орбиты от галактической плоскости,
выраженная в килопарсеках, а е – эксцентриситет орбиты звезды.
•
T. Bensby, S. Feldzing, I. Lungstrem, Astron. and Astrophys. 410, 527 (2003)
3
В.А. Марсаков, Т.В. Боркова, Письма в
Астрон. Журн. 33, 419 (2006)
+ 4*e
2
2
Z
2
max
T. Bensby, S. Feldzing, I. Lungstrem, Astron.
and Astrophys. 410, 527 (2003)
1
0
50
100
150
Vost, км/с
3
2
Z
2
max
+ 4*e
2
•Двойные звезды
•Далеко проэволюционировавшие звезды
(MV > 3m)
•Ограничили диапазон Teff (5200 – 7000) K
•Звезды с неуверенно определенными
возрастами (t > 3 млрд. лет)
•Звездные потоки
1
0
50
100
150
Vost, км/с
Зависимости параметров эллипсоидов скоростей от возраста
кривые – аппроксимации зависимостей степенным законом
надписи на панелях – величины показателей степени с ошибками
бары – ошибки определения соответствующих величин
60
i
V = 0,27  0,02
V
V = 0,24  0,02
V
50
1
1
40
1= 0,22  0,02
1= 0,25  0,02
30
2 = 0,29  0,02
20
3 = 0,32  0,03
2
2 = 0,26  0,02
2
3
3
3 = 0,27  0,03
10
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
t, млрд.лет
Зависимости от металличности
Сплошные линии – прямые регрессии
Цифры – коэффициенты корреляций.
компонент скорости Солнца
относительно
соответствующих центроидов
величин полуосей
эллипсоидов скоростей
30
60
i
UVW
50
V
25
rV= -0,88  0,07
rV=0,98  0,01
V
40
1
r1=-0,85  0,08
30
rW =-0,0006  0,30
2
U
10
3
r3= -0,83  0,09
10
rU=0,19  0,29
15
r2=-0,81  0,10
20
20
W
5
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
[Fe/H]
Радиальные миграции звезд
M. Grenon. in Age des Etoiles, Proceedings of IAU Colloq. 17, Paris, France tds. G.
Caurel de Strobel, A.M. Delpface, 55 (1972)
Зависимости от возраста компонент скорости Солнца относительно
соответствующих центроидов звезд тонкого диска из четырех
диапазонов средних радиусов орбит (указаны сверху).
сплошные линии –прямые регрессии
цифры – коэффициенты корреляций с ошибками
бары –ошибки определения соответствующих величин
Rm < 7,37
60
7,37 < Rm < 7,72
V
50
40
rU= -0,02  0,29
rV= 0,99  0,01
rW = -0,45  0,23
30
20
rU= 0,32  0,26
rV= -0,07  0,29
rW = -0,05  0,29
rU= -0,69  0,15
rV= 0,85  0,08
rW = -0,56  0,20
rU= -0,27  0,27
rV= 0,77  0,12
rW = 0,17  0,28
UVW
Rm > 8,10
7,72 < Rm < 8,10
V
U
V
W
10
W
W
W
0
U
U
V
U
-10
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
t, млрд.лет
Зависимости параметров эллипсоидов скоростей от возраста в
узком диапазоне средних радиусов орбит (7.70 < Rm <8.40) кпк.
60
0,8
20
в)
б)
а)
i
s = 0,26  0,03
r = 0,30  0,22
i / j
0,6
10
L,B
50
0,4
rB= -0,37  0,21
0
L
40
0,2
B
r = -0,69  0,13
rL= -0,46  0,19
1 = 0,26  0,04
0,0
-10
отношения полуосей
30
30
г)
2= 0,32  0,03
д)
rL= 0,60  0,16
rV= 0,61  0,15
20
L
120
U,V,W
V
10
L,B
rW = -0,42  0,20
20
3 = 0,07  0,03
координаты вертекса
160
rU= -0,58  0,16
80
W
10
0
40
величины полуосей
0
0
2
4
6
8
10
компоненты скорости Солнца
12
rB= -0,61  0,15
U
-10
0
2
4
6
8
t, млрд.лет
10
12
B
апекс Солнечного движения
0
0
2
4
6
8
10
12
Зависимости от среднего радиуса орбит компонент скоростей
Солнца относительно соответствующих центроидов
100
UVW
rU= -0,76  0,12
80
rV= -0,99  0,01
V
60
rW = 0,04  0,23
40
U
20
0
W
-20
-40
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
Rm
8,5
9,0
9,5
Выводы
•
С увеличением возраста эллипсоид скоростей звезд тонкого диска, рожденных на солнечном
галактоцентрическом расстоянии, увеличивается в размерах только в плоскости диска, тогда как в
перпендикулярном ему направлении остается практически неизменным. Форма его все время
остается далека от равновесной, а направление его большой полуоси не меняется с возрастом
•
Внутри тонкого диска угловой момент звезд нельзя использовать в качестве статистического
индикатора их возраста. Эта величина для близко расположенных звезд диска оказалась, скорее,
показателем галактоцентрического расстояния их места рождения – скорость вращения вокруг
галактического центра у таких звезд на солнечном галактоцентрическом расстоянии уменьшается
с уменьшением среднего радиуса их орбит.
•
Показатели степени зависимостей от возраста величин большой, средней и малой полуосей стали
равными 0.26 ±0.04, 0.32 ±0.03 и 0.07 ±0.03 соответственно. То есть величины γ1 и γ2 остаются
естественно объясняемыми релаксационными процессами, связанными со стохастическими
спиральными волнами плотности
•
Малая величина показателя степени для дисперсии скоростей перпендикулярных к галактической
плоскости теперь дает возможность предположить, что и для этой компоненты актуальным может
оказаться «разогревание» только спиральными волнами плотности.
•
Компоненты скорости Солнца относительно местного стандарта покоя (U , V , W)МСП = (5.1 ±0.4,
7.9 ±0.5 и 7.7 ±0.2) км/с, полученные в работе методом интерполяции на солнечное
галактоцентрическое расстояние, несколько отличаются от обычно используемых.