Збагачення міжгалактичної речовини (Lyб-хмар) важкими елементами - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення

В розділі досліджується можливість збагачення міжгалактичного газу важкими елементами за рахунок постачання їх галактиками на ранніх етапах галактичної еволюції.

Відомо, що на ранніх етапах формування галактики зоретворення було інтенсивнішим, ніж в сучасну епоху. Оскільки інтенсивність галактичного вітру пов'язана з інтенсивністю зоретворення, постає питання, чи могли галактики на ранніх стадіях їх еволюції викидати важкі елементи в оточуючі їх хмари міжгалактичного газу.

Спектри квазарів демонструють велику кількість Lyб-ліній поглинання (або абсорбції) зі значеннями червоного зміщення між 0 і zem квазара. Зі спостережень було виділено дві групи абсорбційних систем, що утворюють Lyб-лінії поглинання в спектрі:

Дамповані (damped) Lyб-системи (тут і надалі DLA-системи) і Лайман-ліміт - системи (Lyman limit або LL-системи), які, як вважається, є попередниками сучасних галактик;

Хмари міжгалактичного газу або Lyб-ліс, які, як вважається, являють собою ущільнені газові утворення в міжгалактичному середовищі.

Історично склалось так, що абсорбційні системи з вимірюваними значеннями стовпцевої густини водню (тобто густини атомів водню у стовпці променя зору у напрямку на досліджувану систему) N(HI) < 1017.2 см-2 називають Lyб-лісом, системи зі значеннями 1017.2 < N(HI) < 1020.3 см-2 ? LL-системами, а системи з N(HI) ? 10 20.3 см-2 - DLA-системами.

Lyб-абсорбційні профілі DLA-систем характеризуються протяжними (proeminent) затухаючими (damped) крилами (звідси й назва) і вони завжди пов'язані з вузькою абсорбцією металів. Так що визначення DLA-систем як абсорбційних систем зі значеннями з N(HI) ? 1020.3 см-2 є досить штучним і вводиться для того, щоб відшукати ці системи в спектрах з низькою роздільною здатністю. LL-системи - це абсорбційні системи, що є оптично товстими на HI-Лайманівскій границі (912 Е), тому що вони мають значення стовпцевої густини N(HI) > 1017.2 см-2.

Термін "Lyб-ліс" застосовується до багаточислених Lyб-абсорбційних ліній в спектрі квазару. Концентрація хмар Lyб-лісу на промені зору є досить високою: Lyб-хмари налічуються сотнями на 1000 Е на значеннях червоного зміщення z = 2 - 4.

В сучасну епоху в міжгалактичному газі знаходять ознаки присутності важких елементів. Важкі елементи (або метали) можуть бути синтезовані тільки в зорях, тому виникає питання, в яку епоху і яким чином відбувалося збагачення міжгалактичної речовини важкими елементами.

Одним з можливих варіантів є постачання важких елементів у Lyб-хмари попередниками галактик, що знаходяться поблизу них. Тестування достовірності такого сценарію збагачення міжгалактичного газу важкими елементами базується на наступній простій ідеї. Якщо Lyб-хмари є хмарами міжгалактичного газу і важкі елементи, що знаходяться в них, було викинуто галактиками, то слід чекати, что Lyб-хмари, у яких присутні метали, будуть розташовані поблизу галактик, тоді як далекі від галактик Lyб-хмари будуть мати первинний хімічний склад.

З літератури було зібрано значення стовпцевої густини і значення червоного зміщення для ліній водню та металів в хмарах Lyб-лісу та систем з металами (включаючи DLA - та LL-системи) в діапазоні значень z від 0 до ~ 4.3 в напрямку на 19 квазарів. Аналіз спостережних даних показав, що з восьми знайдених в вибірці DLA-систем, чотири є непридатними для дослідження через низьку роздільну здатність спостережень. Чотири DLA-системи, що залишились, оточені системами з абсорбцією металів, які знаходяться досить близько біля DLA-систем, щоб можна було розглядати і DLA-системи і системи з металами в комплексі. Для оцінки відстаней між компонентами комплексів було використане співідношення:

При H0 = 75 км / (c-Мпк), яке відповідає космологічній моделі з q0 = 1. Оцінені відстані від DLA-систем до компонентів комплексів в усіх випадках змінюються від ~ 6 до ~ 140 кпк, а загальні розміри комплексів знаходяться в межах від ~ 0.5 до ~ 1 Мпк. Було також виявлено три LL-системи, поблизу яких знаходяться системи з абсорбцією металів. Оцінені відстані від LL-систем до сусідніх з ними систем з металами складають від ~ 2 до ~ 50 кпк.

Порівняння розташування хмар Lyб-лісу та систем з металами в одних і тих же напрямках (в напрямку на 6 квазарів) показало, що збагачений металами Lyб-ліс (тобто хмари газу зі значеннями стовпцевої густини водню N(HI) ? 1016 см-2) присутній незалежно від того, чи є поряд галактики. Але промінь зору може проходити в околицях галактики, не перетинаючи при цьому саму галактику. В такому випадку ми можемо бачити Lyб-хмари з металами, які не будуть явно пов'язaні з галактиками.

Присутність металів в хмарах міжгалактичного газу, що оточує абсорбційні системи з високими значеннями стовпцевої густини водню також може правити за вказівку на те, що масивні системи можуть ініціювати зоретворення в хмарах газу, що їх оточують. Аналіз спостережних даних показав, що основна частина сусідів систем з абсорбцією металів має невисокі значення стовпцевої густини водню (хоча вони вищі, ніж у сусідів "чистих" Lyб-хмар) і лише дуже невелика кількість таких систем має значення стовпцевої густини водню вищим за logN(HI) = 17.00. Судячи з дуже невеликої кількості масивних сусідів поблизу систем з металами, процес ініціації зоретворення масивними системами в сусідніх з ними Lyб-хмарах уявляється малоймовірним.

Отже, в околицях DLA-систем спостерігаються хмари міжгалактичного газу, збагаченого важкими елементами; подібна картина спостерігається і для деяких LL-систем, що входять у склад комплексів. Відповідно, якщо попередники сучасних галактик і не збагачують металами все міжгалактичне середовище, то в усякому разі локально вони можуть "забруднювати" оточуючий простір важкими елементами.

Похожие статьи




Збагачення міжгалактичної речовини (Lyб-хмар) важкими елементами - Моделювання та аналіз впливу обміну речовиною на хімічну еволюцію галактик та їх оточення

Предыдущая | Следующая