Основні положення теорії хімічної еволюції галактик. - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення
Теорія хімічної еволюції галактик вивчає зміну з часом хімічного складу галактик. Зміна з часом хімічного складу галактик обумовлена еволюцією зір різної маси, які за час свого існування синтезують хімічні елементи та викидають їх у міжзоряний простір. На початку своєї еволюції галактика повністю складається з газу, який має певний хімічний склад. Це так званий догалактичний хімічний склад речовини Всесвіту - водень, гелій, дейтерій, літій. Під час першого спалаху зоретворення частина галактичного газу перетворюється у зорі. Це так звані зорі першого покоління. Проеволюціонувавши, вони повертають частину газу, що збагачений важкими елементами, в міжзоряне середовище, а частина газу залишається у зоряних залишках (мається на увазі остання стадія еволюції зір різної маси - білі карлики, чорні дірки, нейтронні зорі) і не приймає подальшої участі в хімічній еволюції галактики. Наступні покоління зір утворюються вже з газу, збагаченого важкими елементами, що були викинуті в оточуюче середовище попередніми поколіннями зір. Таким чином, маса газу в міжзоряному середовищі галактики поступово зменшується, а кількість важких елементів весь час зростає.
Основними складовими хімічної еволюції галактики є початкові умови, синтез та викид важких елементів зорями у міжзоряне середовище наприкінці їх життя, початкова функція мас зір, темп зоретворення та притік (акреція) чи відтік (галактичний вітер) газу з галактики.
У хімічній еволюції галактик розглядається та враховується синтез хімічних елементів надновими II та Ia типів, маломасивними зорями та зорями проміжної маси.
Вміст елементів, що синтезуються і вносяться популяцією одиночних зір (тобто надновими II типу, маломасивними зорями та зорями проміжної маси) у міжзоряне середовище, залежить від:
Синтезу елементів зорями, що мають різні маси та металічності;
Кількості зір, що знаходяться у певному інтервалі мас, тобто від початкового спектру мас зір.
Спалахи наднових Ia типу відбуваються у системах подвійних зір. Базисною моделлю для наднових Ia типу є модель термоядерного руйнування білого карлика внаслідок акреції речовини на його поверхню. Білий карлик, що внаслідок акреції досягає критичного стану, може бути гелієвим, киснево-неоновим або вуглецево-кисневим. Маса білого карлика за рахунок акреції досягає межі Чандрасекара, внаслідок цього виникає вибухове горіння вуглецю, яке призводить до повного руйнування зорі.
Кількість важких елементів, які зоря постачає в оточуюче середовище, складається з двох частин - з важких елементів, що знаходились у речовині зорі на момент її формування (тобто початкової металічності речовини зорі) та елементів, що синтезуються зорею в процесі її еволюції. Останні відіграють головну роль у хімічній еволюції галактик.
Початкова функція мас зір описує масу зір, що знаходиться в інтервалі m, m + dm. Солпітер визначив початкову функцію мас зір виходячи з сучасної функції світності зір, і описав її таким виразом:
Ц(m) m dm = ц0 m - A+1 dm,
Де ц0 є коефіцієнтом нормування. Він виявив, що коефіцієнт A дорівнює 2.35.
Загальна маса галактики Mgal складається з маси газу Mgas та маси зір Mstar, тобто:
Mgal = Mgas + Mstar.
Частку газу в галактиці позначимо як м і запишемо її у вигляді:
М = Mgas / Mgal,
А масу зір можна записати як:
Mstar = (1 - м) Mgal.
Рівень астрації s (в англомовній літературі astration level) речовини галактики показує, яка частка газу галактики перетворилась у зорі; він пов'язаний з часткою газу (яка зменшується в процесі еволюції галактики) наступним виразом:
S =1 - м.
Масова частка (або вміст за масою) елементу i позначається наступним чином:
Zi = Mi / Mgas,
Де Mi - маса i-того елементу.
На початку своєї еволюції (в момент часу t = 0) галактика буде складатись повністю з газу з первинним хімічним складом, тобто початкові умови запишуться у вигляді Mgas(0) = Mgal та zi(0) = 0.
Зоретворення у галактиці можна описати серією "спалахів зоретворення", тобто в певний момент часу народжується популяція зір з певним значенням початкової металічності. Історія зоретворення є важливим параметром хімічної еволюції. Під історією зоретворення мається на увазі зміна темпу формування зір у галактиці впродовж її еволюції.
Темп зоретворення описує швидкість, з якою газ в галактиках перетворюється в зорі. Темп зоретворення в хімічній еволюції зазвичай апроксимується або як експоненційно спадаюча функція часу:
Ш ( t ) ~ exp (? t / ф),
Або як степеневий закон залежності від повної густини газу або густини молекулярного газу.
Акреція позагалактичного газу грає важливу роль в хімічній еволюції галактик - в моделях необхідно враховувати акрецію газу на диск, щоб уникнути появи надлишку зір з низькою металічністю в розподілі за металічностями G-карликів сонячної околиці Галактики (так звана "проблема G-карликів"). Також акреція газу впливає на відношення вмісту первинних та вторинних продуктів зоряного нуклеосинтезу. Газ, що осідає на диск галактики, може бути вільним від важких елементів або мати невелику частку важких елементів, тобто поступати з газового гало, зовнішньої частини диску чи з карликових галактик-супутників. Темп притоку газу на диск в моделі хімічної еволюції галактик можна прийняти постійним в просторі та в часі або (що більш реалістично) експоненційно змінним з часом чи залежним від радіусу R галактики. Залежність темпу притоку газу від часу задається математичною функцією, наприклад:
A(t) ~ exp(?t / ф (R)),
Де значення ф(R) є постійним або змінюється вздовж диску галактики.
В моделях хімічної еволюції вводиться галактичний вітер, пропорційний темпу зоретворення галактики. В теорії хімічної еволюції розглядається два типи галактичного вітру: звичайний, коли галактику залишає деяка кількість міжзоряного газу, та збагачений, коли в міжгалактичному газі, що викидається з галактики, присутня якась частка важких елементів, синтезованих в наднових, що призвели до появи галактичного вітру.
Похожие статьи
-
В розділі розглянуто хімічну еволюцію підсистем диску Галактики. Сучасні дослідження кінематики та віку зоряного населення диску нашої Галактики...
-
Вступ - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення
В дисертації викладені результати дослідження впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення. Актуальність теми. Дослідження...
-
Висновки - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення
Міжгалактичний хімічний зоретворення експоненційний В дисертаційній роботі було проведено дослідження впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію...
-
В розділі досліджується можливість утворення зоряного населення гало галактик в окремих фрагментах до їх злиття. Старе зоряне населення галактик несе в...
-
1. Никитюк Т. Об обогащении металлами Lб - облаков // Кинематика и физика небесных тел. - 2001.- т. 17, N 3. - С. 223 - 232. 2. Никитюк Т. Формирование...
-
В розділі досліджується можливість збагачення міжгалактичного газу важкими елементами за рахунок постачання їх галактиками на ранніх етапах галактичної...
-
Молочний Шлях і Галактика - Будова та еволюція Всесвіту. Наша Галактика
Довгий шлях пройшла наука, перш ніж було встановлено структуру навколишнього Всесвіту. Тільки на початку XX ст. остаточно доведено, що всі видимі на небі...
-
Прихована маса - Сучасна космологія і проблема прихованої маси у Всесвіті
Космологія прихована маса всесвіт Існуючі у Всесвіті тіла і скупчення речовини астрономи знаходять в основному по їх випромінюванню. Це може бути видимий...
-
Гигантская спиральная система, называемая Млечным Путем входит в местную систему и является одной из самых больших галактик системы. В мире галактик наш...
-
МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК Галактики -- это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики,...
-
Структура Млечного пути - О нашей Галактике Млечный Путь
Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика...
-
Введение - Размеры и структура нашей Галактики
Галактика состоит из двух основных подсистем диска и гало, вложенных одна в другую и гравитационно-связанных друг с другом. Первая - сферическое гало, ее...
-
Галамктика (др.-греч. ГблбоЯбт -- молочный, млечный) -- гигантская, гравитационно-связанная система из звезд и звездных скоплений, межзвездного газа и...
-
Виды галактик - Звездные системы галактики
Галактики во Вселенной не похожи друг на друга. Некоторые из них ровные и круглые, другие имеют форму уплощенных разметавшихся спиралей, а у некоторых не...
-
О нашей Галактике. Млечный Путь - О нашей Галактике Млечный Путь
"...Мироздание предохранено от разрушения и способно существовать вечно... ... Тем, кто рассматривает различные области природы целенаправленно и...
-
Основные сведения о галактиках - Мир галактик
Солнце - одна из ста миллиардов звезд, образующих гигантскую звездную систему, Галактику, которая представляется нам на небе широкой полосой млечного...
-
Галактика - История астрономических знаний
С XVII века важнейшей целью астрономов стало изучение Млечного Пути - этого гигантского собрания звезд, которые Галилей увидел в свой телескоп. Усилия...
-
СОСТАВ ГАЛАКТИК - Свойства галактики
Межзвездные газ и пыль. Распределение газа в галактике может сильно отличаться от распределения звезд. Иногда газ прослеживается до значительно больших...
-
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ГАЛАКТИК - Свойства галактики
Многообразие наблюдаемых форм галактик вызвало у астрономов желание объединить похожие объекты и разбить галактики на ряд классов по их внешнему виду (по...
-
Строение Галактики. Виды Галактик - Происхождение Вселенной
Окружающие Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления звезд и туманностей, которую называют Галактикой. Галактика имеет...
-
ОБЩИЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК - Свойства галактики
Галактики - сложные по составу и структуре системы. Самые маленькие из них по числу звезд сопоставимы с большими звездными скоплениями в нашей Галактике,...
-
Рух Сонячної системи, Обертання Галактики - Будова та еволюція Всесвіту. Наша Галактика
На початку XIX ст. В. Гершель за власними рухами небагатьох близьких зір установив, що відносно них Сонячна система рухається в напрямі сузір'я Ліри і...
-
Виды галактик и их строение, Спиральные галактики - Виды галактик и их строение
Многообразны формы галактик. Большинство галактик относят к нескольким основным типам (по характерным внешним признакам, а мелкие различия галактик...
-
СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ - Размеры и структура нашей Галактики
Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов...
-
ДИСК - Размеры и структура нашей Галактики
По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля...
-
ГАЛО - Размеры и структура нашей Галактики
Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч...
-
Размеры Галактики - Размеры и структура нашей Галактики
Основываясь на результатах своих подсчетов, Гершель предпринял попытку определить размеры Галактики. Он заключил, что наша звездная система имеет...
-
Звезды Галактики - Размеры и структура нашей Галактики
Вращение звезд Галактики не подчиняется и закону Ньютона. Этот необъяснимый факт привел к новым удивительным открытиям, связанным с понятием темной...
-
Модель образования и эволюции галактик
Введение Предлагаемая модель образования и эволюции галактик построена на предположении, что все звездное население галактики рождено из вещества ее...
-
Реактивний рух, Застосування - Реактивний рух та його застосування
Реактивний рух -- рух, що виникає за рахунок відкидання частини маси тіла із певною швидкістю. За законом збереження імпульсу, при відокремленні від тіла...
-
Характеристика Меркурія - Планета Меркурій
Меркурій - найближча до Сонця планета Сонячної системи, астрономічний знак. Серед великих планет має найменші розміри: її діаметр 4865 км (0,38 діаметри...
-
Характеристика Меркурія - Меркурій
Меркурій - найближча до Сонця планета Сонячної системи, астрономічний знак. Серед великих планет має найменші розміри: її діаметр 4865 км (0,38 діаметри...
-
Геометрія і механіка Всесвіту - Космологія. Проблеми космології
В основі теорії однорідного ізотропного Всесвіту лежать два постулати: 1. найкращим відомим описом гравітаційного поля є рівняння Ейнштейна; з цього...
-
"Непорожній" Всесвіт - Сучасна космологія і проблема прихованої маси у Всесвіті
Повернемося до проблеми критичної густини. Яке ж значення критичної густини? Сформулюємо найважливішу задачу наглядової космології: яка середня густина...
-
Етапи розвитку Всесвіту, Гіпотеза Канта-Лапласа - Гіпотези походження Всесвіту
Назва ери Вид матерії Тривалість Квантової космології Не з'ясований < 10-42 c Адронна Баріони, мезони 10-42 - 10-4 Лептонна Мюони Електрони Позитрони,...
-
Вступ, Еволюція зірок - Еволюція зірок
Дивлячись на всіяне зорями небо, людина приходить у захват, не залишаючись байдужим до того, що бачить. "Відкрилася безодня, зірок повна. Зіркам числа...
-
Космологія Великого Вибуху - Космологія. Проблеми космології
Бельгійський астроном Жорж Ламетрі, який вивчав зірки, висловив припущення, що 15 мільярдів років тому Всесвіт був маленьким і дуже щільним. Це стан...
-
Вступ, Приблизні розміри планет відносно одна одної та Сонця - Сонячна система
У Сонячну систему входить Сонце, вісім великих планет з більш ніж 100 супутниками, декілька малих планет, більше 100 000 астероїдів, порядку 1011 комет,...
-
Эволюция и строение галактик - Эволюция Вселенной
Поэт спрашивал: "Послушайте! Ведь, если звезды зажигают -- значит -- это кому-нибудь нужно?". Мы знаем, что звезды нужны, чтобы светить, и наше Солнце...
-
Галактики сейчас привлекают большой интерес астрономов, чем звезды. Это можно объяснить тем, что, с одной стороны, в общих чертах свойства звезд уже...
Основні положення теорії хімічної еволюції галактик. - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення