Кинематические особенности галактики по нейтральному водороду тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

gif

НЩЮНШК»*! ЛОДЕГ.ПИ К4УК ИКОИКИКЯ КАЗАХСТАН ШЮТИТУТ 1Г0Н0СЯН?Ы

' Ü ОД lía стадах -.укопэтя

7ЛК 5S4.5-3S7

ЕЛ СТАСОВА Н.-.з^ра Кабду.тсг.на

юш.'«;касш! оссклассти

ПО ЕЙТРАЛЕНО'-'У ВОДОРОДУ

Спг:нп.1Т,«оогь 01.03.0?. -потг-о"г:г,;г.

АБТОРГЛГРЛТ дзосэртр.щл па оояскяндо учгко^ лтссзях

«УАТЫ -

1994

Работа выполнена Е лстрофизачэсксгл институте пм.В.Г.Сосоы-кох;а Нецг.г)Н8Льной ¿кадз!4Ш! Наук Республинш Казахстан

Научна© руководители - члэп-коррзепондепт 11АН Рй

доктор физико-математических наук Т.Е.Омаров

кандидат физико-математических паук И.В.Потровская

С^сщцьлькко оппскэпи: - доктор физпко-матецатнческпх паук

ттрофэсоор И.Л.Гвшат кандидат флзкко-математических наук О.В.Чуыак

оргаказадая - Главная дстроцошческая Обсерватория Российской Академии Наук в Пулково

Эсафгга со стоите л " 1 " ЬсЛСил. 1294г. в /^3°чаоов иа аасэдашш Регионального спэциализировапного совета Д 53.07,01 в Института Ионосфера НАН РК по адресу: 4Е0СЕС,г.Длглати,Кёмонскоо плато.

С диссертацией иоиио ознакомиться а библиотеке института

Автореферат разослан " 1994г.

Б.А.Туркеева

Ученый секрэтарь Регионального

специализированного совота кандидат физико-математических наук

- з -

ОБЩАЯ ХШШЗИРИСТИКЛ. РАБОМ

А;;туалъиооть проблема,.

Исвлэдопанна язяучзпяя нейтрального водорода в лтети 21см да о т гоггогглосгь получлть капзматячоекиэ я д^нешгевстао гарватврясгакп Галактики э пспболов протязсипой 00 области. Сор?.!а профиля лптстн 21 си определяется глоекш образом вркэдппе» Гаясюткн. Крпзая враяоняя Галактики, опродэлоннзя по псйтралыго;,^ водороду, явллзтся налСолоо точной и нодоггкоЗ» по сразиопгт о гсртгкл.сп вра™ання, получошшын по оптичоскгл: объекте* я мое-эт бить опрвдэлэно на Сояьгш. расстояниям от галлгстнчосгого цэктрз, что веяно для мгспк дписнччэсхнг задач, ггапрпшр, при оцэнко полной нпсси Галактики. СупэотЕовонпо облирних корен галактик язляотся ос.т.'зпрпзнатга фактом. Доказательств существования иатертпт во зпозтаз: частя:: галактш: ( далеко за прэделелгл, достушшш оптически.« методам) Сил;; найдэш шэш!о родаоастрспотлгчоскпма иотодага. Одно пз доказательств состоит в той, что кривая прещзтая, опродэляомря по нейтральному водороду, но показиваот ут.гэшяошт скорости ррецепшг о увэличэппои расстояния. При пзучоши спиральной структуру помимо оптических . катодов яегсользушся Л радиоастроиомячо окно, В силу де^зротиздьиого вро^эвпя Галаетшл! лшия 21см будэг смгцвна согласно принципу Доппяорэ. Ото позволяет рзгиотрирсззть профили дазпж от сзсьна удалеголгх сблсков 1П. Оятячэсгсто даишэ дйкт кризу» праг.зшит только в огрос-т.'юсти Солнца, гдо |К-П0|<31ллс.

Основная трудность срн пяторпрэтацлп ггрофаяпЛ лтшп! 31см состоя? п иовооымязсоул прлкшс йзшрэнлЛ расстояний. В

связи с otmj возшгкаот необходимость в до по .1131? о ль iiux предоолокэниях отиосител ыю поля скоростей водорода и распределения его плотности. Шаче говоря, веобходаго задать ¡«которую кшюиатическу» ыодоль, в рш::ах которой кпторпротпруится набявдеияя. Конэчный рэзультат сяяьво seGncjrr ох шбраипой'модели сг.ороотой и распродаяокця газа. Хороxsm критордаи ксыематичаской модели лзляотся сэдгэгрвл коеочного результата, т.к. логична очитвть, что в Гвяавтаю виозт шото крупномасштабная свода трля Форш и дащюшя.

К наотошцаму Epeuaiui разработаны еяосэдо кшюиатачоокЕЭ издает, в ршл:ах гсоторых питорпраторуются радооваблэдошш патрульного водорода в лздши Qlcu, в продлоЕзш лошо ыэтоди обработка просишй лшаш 21 см» Из ньСдэдешй roposo пзвостпп ociiocizw ссобэнкоатп в fpzz-oizzz облаков нэйтральяого водорода и в распродвлонаа ого плоиюетя. ИйЗяздазтся евачитодьшз . радааяыл:э скорости облаков нзйтрашгаго водорода в области Галактика внутри солкэчаого srayra, кояорио uosuo хштерпратировать» как сбгдса расиароигэ ггадезотега юСтрельного водорода со скоростью, оадхедэдй о? расаюяЕоЯ до галактического доитра. Другш новосипша «йвяадательнам £а:-стсш • ебшэтся от1уюаошю водородного елок от гиюсг.остц «вшэтрга Галактика в сторону полоззтолышг а к соворпой часта Галактика и в сторону _ отркцателышх z в гллюй оо области. Втп • особенности в кр;тагоиасгпгабг5оь! распродояошш водорода в Галактика и и подо оо скоростей казяз caoo отражоиго в рядо работ по ¡шторяраТацзм нрофалой 21см. . В работах Корро.Хауда показано суцоотвэншо вляянке радаояыдЕ дагазивй газа. lio

здесь использовался нзтод тоигвганальпой точка профмя .сптля 2Ic'j, icoTopLTfí позволю?- спродэдп?» icprayï) граг,гш:я только•в огранячошюп области плоскости Гэлаетгл-я до рзсетогпсй, по npoEi^ajrçir расгтоята» Солпцэ от гг.ла::тпчоо::сго цэптра К<Р.э. лтекянсм, Пэтрозс::оЛ„ с-зевшсэ Л:л разработай л затем усопорго'лстЕОЗЕН Штрогсгсоа мэтод шпорпрэтаца радтапа&эдепкй яздугопи изйтрадьного водорода, кспользугцгй вгеь гтрс^пль .-г-.:-—i 21c:j, а по одну точку теоротэтэсмэго i'.'Kzrz-vjttn хштонсптиостх: я поэлояшг^й получать крязуп вра^з:тл для рвсехоягггЗ от галсг.тпчзского цоптра.о пэ то лысо для

П<Ко, a Ессягдохть заитс»» e?s скорости праг,оаяя о?

п-ксордклзти. Пргз.(э:тэ12!.1 отого бола? объективного погода дев? гоггзгяозть учеот иэлжэЯнооть ввзясгеюота с::сростп прс,.т,?:гггя от агрсуатрэа. Лгохяко« л др. аэ?орь?а я обдаотл |я|>0 воЗ&зво пгягпотэ скорости о росгсм |я| для даух раеегожЯ

от галмскэтэскогс ц-эигра Я=1.2Г!о II ПзгргпезсоЛ з

плоа'гзотл 1"ал5!«п:с!. г.-О ггепгая грг_",зякя Сила потравло::а ла пззглб водородного гкл.

Юг^сгря на н-лпчглз годного т.злп иоомдогвг^Я пэ œnc? taraco nvcnoTsœ нтЛтрагзкого г:одор?да Галл^тая, ocïc-orss 'оясиоЗ ггрглзя для sjtcacr: областей

Гллагстгпстт, что вгггго д."" ;:::orzz яшгмзч'оегссЕ пгп cl*");:;:»

еолпсГ: Гг.тяг^г.пт, пзогр5отл1 галатгиггэского погасила яа»

рэсарэ-эдогтя погретая я Галактпке. Плою гесдедовая такгя дгрэктер екорзста ?ряг:?пяя с

""-С. з ' os/rnr; a продзтот^лякт

глторэе рссс;.т2'гршае:"а с дпссортацга кйкзмагачвеге» модолт.

учитывазздю ооновше особенности в распредолошщ водородной плотпостп и в шло скоростей Н1, и ггоэволяхщцо ниболое полно описать картину измэкекил скорости врацецая' подсзстеш нейтрального водорода Галактики и уточнить крзтузо врадошш Галактики.

Цзль работы.

Исслодоьагь зависимость от раоотояшЛ до галактического центра и до галактической плоскости сгсоготрпп скорооти арздэиия иодспотош контрольного водорода в Галактика по радаонасяадекиш с лшнз! 21 см в ргаясал разлачша «одалей. В пркиошэшз иодэлях учесть ооиошию особошестк 2 крупномасштабно:,: 1 а распределит

1;оЛтрали:ого годорода а Гелгктлко. При отом щкзашгохся ».ю^^иэдрсЕажихЗ иотод киераротацда гфофзлзй ллзхш 21 си, котсрий псиояъоуот боо точки профиля лики, а па одну таигонгвйльау» точку.

Научная новизна раоотц.

В прадсолог;о1пи кпиамагичоекоа модели с палячкен радиалыагг ды^ошхй цонтроцдов нейтрального водорода получено кривая врадоная в илоскоои: Галактика. Показано, что раос:,:отрош:о такой модэли приводит к устраиокг» скамэтркз кр;аи2 врацоши, подучошшх отдолько для северной п изной оОластса галактической плоскости, что являетея гороскы кр::тор:;см справедливости сделанных прадаоло-отай относительно кгмыатика Н1.

Исследован характер пзыоконая скорости враагюя на различном удало к; с: от плоскости а рашеах гетгеиатдчоскш:

моделей, учитывающих основные особенности в движении и распределении нейтрального водорода в Галактике, а именно: радиальные движения во внутренних областях Галактики и отклонение слоя Н1 от плоекооти симметрии 2=0 во внешних областях.

Практическая и научная значимость со стоит в том, что проведенное исследование содержит новые важные сведения теоретического и практического характера в вопросах, связанных о кинематикой подсиотемы нейтрального водорода в Галактике. Результаты могут быть использованы в теоретических исследованиях, связанных о вопросами кинематики, динамики и отроения Галактики.

На зсситу выносятся:

1.Новая кривая вращения Галактики полученная по наблюдениям нейтрального водорода в рамках кинематической модели о учетом общего расширения подсистема П1.

2.Результаты исследования скорости врацонпя Галактики в пространственной задача в модели чисто кругового движения центроидоз нейтрального водорода для виеших галактических областей и о учетом существования радиальных скоростей водородных облаков .зависящих от расстояния до плоскости симметрия Галактики, для ое внутренних областей.

3.Результаты исследования скорости врадзнпя внешних областей Галактики в зависимости от а-коорданати о учетом отклонения слоя иэйтрального водорода от галактической плоскосги симметрии.

- о -

Апробация.

Результаты реботы докладывались и обсуздались: на Всесоюзных совещаниях "Волновые процесса в Галактике в их наблюдательные проявления" -(г.Волгоград, 1985г.); "Динамика грзвитируюсрх слотом в метода аналитической небесной механики" (г.Длыа-Дта,1987г.); "Проблемы физики е динамики звездных скотом" (г.Топконт,1989г.); на международной конференции "Mathematical Methods In Studying The Struoture And. Dynamics OX Gravitating Systemn" (г.Петрозаводск,1993r.); на научных семинарах лаборатории динамики гравитурухцих систем ДФй и кафедры небесной механики и звездной астрономии Санкт-Иоторбургского Государственного Университета, а также на других конференциях п семинарах.

Структура а объем работы. Диссертация состоит из взедення, чотцрох глав, заключения, списка литературы из 62 наименований. Общдй объем работы 93 страница, в том число 16 рисунков, б таблиц.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях.

КРАТКОЕ СОДЕЕШМЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы5 формулируется цель реботы, отмечоны новизна, теоретическая is практическая ценность, перечислены положения, выноиаш© ¿второй на зациту.

В порзой главе рассматривается задача определения

кривой вращения в плоскости Галактики о использованием кинематической модели, предполагающей кроме вращательного движения вокруг галактического центра существование радиальных движений центроидов нейтрального водорода и ососимметричное распределение его плотности. Задача реиалась с использованием наблюдательных данных, охватывающих все направления по галактическим долготам в плоскости Галактики за исключением направлений на центр. Получена новая формула, связывакгцая наблюдаему» лучезугэ скорость излучающей точки и расстояние до нее. Проведен сравнительный анализ предлагаемых различная! авторами законов изменения радиальной скорости подсистема нейтрального водорода Галактики и сравнение кривых вращения, полученных отдельно для саверной и кетюй полови:! Галактики. Показано, что учет радиальных скоростей по формуле, предложенной Корром, приводит к устранению аспммэтрии в кр:шых вращэния северной и пгжой областей Галактики, что язляотся хороша.! критерием правильности выбранной кинеыатнческой модели при интерпретация наблюдательных данных.

So второй главе исследуется зависимость функции Ксш от расстояния до галактической плоскости симмэтрия. Используется кинематическая модель а ротационно симметричным распределением плотности нейтрального водорода и исключительно вращательным даикением. Рассмотрены области Галактики, лекащие за продолами солнечного круга. Показано, что угловая скорость как з северной области Галактик:!, так л в йеной области уменьшается с удалением от плоскости z~0 и градиент изменения скорости составляет -1Скм/в за ICO парсек. Па основании

получении: результатов сделан вывод о . той, что при рассмотрении внешних областей Галактики надо усложнить кинематическую модель введенной зависящего от галактической долготы отклонения слоя максимальной плотности нейтрального водорода от плоскости а=0.

Глава три посвящена исследованию изменения угловой скорости п зависимости от в- координаты во внешних областях Галактики с учетом несимметричного отклонения сдоя нейтрального водорода от плоскости в=0. В такой кинематической подоли получен градиент изменения угловой скорооти с удалением от плоскости я=0 в два раза провнзающзй значение, полученное в предыдущей главе

В главо четыре рассматривается кинематическая модель, в которой поверхности равных угловых скороотей апроксимируются частями поверхностей вращения второго порядка и учитывается наличке радиальных движения во внутренних областях Галактики. Исоледовал характер стих поверхностей для различных областей ¡£¡>0.

В заключении приведены основные результаты, полученные в диссертации:

1.Для модели .учитывающей радиальные скорости , кеправлошшо от центра Галактики, определена функция Камма в галактической плоскости до расстояний порядка двух солнечных. Получены поправки к скорооти и координатам посылаетих излучение точек, возникавшие в связи с наличном радиальной компоненты скорости во внутренних по относэшга к Солнцу областях галактической плоскости.

2.В ршках модели о круговой симметрией распределения плотности нэйтральиого водорода относительно галактического центра я симметрия относительно галактпчэской плоскости определено зависгмость функции Ка:л!а для подсистеш HI от R я z координат и опроделэп средний .градиент измэпоеил П с удалением от галактической плоскости.

З.Опрэдэлепо измэпэппэ угловой скорости в проетранстЕЭнной задача о учотом общего расширения подсиот::л1 HI. Получе формула, связипс^^ил кг.блндасмуп лучевуп скорость пзсплакг.ой излучение точки о расстоянием до нее с учотсм радиального компонента скорости и ссотвэтстзугсяэ поправ:;:: к ко ординат г.м наблвдаемой точга.

4. Для уточнения зависимости йуикцна Кглтга от з-коордяиатп Сила использована гзхаематичэская модель, учятазгет?ая ызвостнсо онигонеизэ водородного слоя от плоскости сп'згэтрг^ Гзлпктнкл л сторону пологпгольних з в Северной части Галактика и а сторону отрицатэлызах г, в Егшой во пасти. Спрзделза средний грядизп? угловой скорости врещгппл ПОДСПСТКЛ! III по я-коорязнато.

3. Сделан вкьод о геэбходимостя учета радиальных скоростей и изгиба водородного слоя для осредзкия кривой вралопня Галактики по радяонаблядениян нейтрального водорода з лилия 2iCM. О

5.Проведен сравтктолыпга анализ различна законоз измзпонил радиальной скорости в Галактика и сделан вывод о то?.!6 что зякси Хзррэ Уц" вполне соответствует :.?.!згггл".ся каблвдательшал даикм п показано, что учет ого при определении

кривой вращения Галактики позволяет устранить всвммотркв кривых вращоник Северной п Юсшой половик галактпчоской плоскости.

Ochobiho результаты дсссортсцаи опубликованы в работах:

1.Боктссова Н.К, .Петровская И.В. Закон вроцошз» подсистеш нейтрального водорода в Галсктшсо с у та том раширопия.//Труда АО ЛГУ.1083.Т.3S,о. 127-142.

г.Взктасова U.K. 00 учете оозхааного расаирония Галактики Л. //¿.Ц. 1Й80,т39,с.1-£. .

3.Боктасова II.К. .Петровская К.Б. Учэт общего расзирэшш Галактики прл исследовании газаспыостзг скорости вращения пэдсистсш кэйтральвдго водорода от с-1;оорденаты.//Вэстгп2; ЛГУ.ЮВО.ВЫП, С,о.76-83.

4.Воктасоаа К.К. Со' учет;,' еозиоезого расщграпа: Галактики S. //Труда Л«:,1Э37,т. й?,с.79-С2.

5.Вок7ьсовз Н.К. Пссягдодаико гашзыаткчоскпх свойств Гелактпкп по кгйтралькоцу водороду,//Ыаторааяз; Всесоюзного соаощалгл "Дшаытаа граилгирук?а сиотин и ыотод;: сваяатсчоской полоской изгоина:", Наука.Алма-Ата,1037,с.I7-1S.

6.ВоктасоваН.К..Патровгкая И.В. Послодоспзгз закона Ерщакип Галактагз прл различных е.//Труда AKI, 1CS3,t,CS,c.

7.Бактасов£ К.К. Наслэдованко вращайся пэдагстск^ £с-й.?раяьиогэ водорода в Голаитхасо крп раэлячшх в./ДЬтериз-с: Воесовзсого соьещгшя «П4«бл«ю Сззют и двпасза: овэздет: систем",Тшкент, J2CD.

О.Бзитьсова Й.П. Kpsssc вращокая в ялоекэсзп Гелекиш:.//"Труда ¿£11, 10£2,т.50.с.28-аз.

Бектассза Назира Кабдолкдеы

Гапактшаныц кинематикалык ерекаел!ктер1н бсйтарап сутег1 бсйлиа зерттеу.

Бул диссертация 21 см-л1к радиобакылаулар бойынша Галакти-каящ оц какузды ккисматикат^ скпаттгыасанин- 51р1-а!"з;алу г.ылда.чдьть!Н зерттеуго арналгаи. Зсрттеу барысында сутег!н1^ 21 см-л1к сызынтармньп* про;.члъдср1;:1ц кариба издан ката-логтары пайдапъяда. Кгжпгсн галжтикальщ, емд1к бо-

йика - 35-тсн -»-35-го деМн бейлифы бойынша тек

орталык ен1рдси баска еймага алыкггн.

Зерттеу максаткнда ер турл! га;номатгаалхк модельдер цол-дгка открыл. Гапш;т!асгльп4 айпалу гшдаад-гьзед орталыщтсн асно С!М/.етркя га2ксп.тк!гн кзжгпггжа байлш-мстнлыга агллн-дн. Колдагеллып стырггл :г,'рдол1 медсльдер бейтаргл сутег.1 ткгкзд^тптьи Галактггкадагы тарадамккыц аонз гылдгмдасгар ер1с1н1ц ерс;аел1ктер! сскср1лд1. Бул ерекпел!ктерге ба!<ыла-улар нзтегес1нде <5елг1л1 деректер гатады:

- Кун 1:е1;6ср1н!ц 1пс! ейлагшда сутег1и!ц едэу!р шлпердэ радиол багштагы ^озга^-слет? бар болуы;

- Кун сгцберМц тея^ри аЯмзгында <зутсг! набаты Галакти-нгдан С5п?.:етрил/гг; Еагиигтанал ауыткуда болуы.

Bektasova Nazira

THE KIKEMTIC PECULIARITIES OF THE SALftXY FROK THE UEUTRfiL HYDROCEii OBSERUATIOHS

iieutral hydrogen Zi ca line observations say be used for ths study of clobal tcinesatic characteristics of the Galaxy, it is used the lethod which provides the possibility for deriving the rotation curve not only in the internal solar circle but outside also. FutherEoro this nethod provides the possibility of detcraining th8 dependence of the rotation velocity froa s-coordinatc.

The kinecatic podels have been considered with a basic essusption that the structure and KGtions of tho Galaxy are sya-EOtrical on large scale. In the inner region of the, Calais, ths isoael that takes both rotation and expansion into account uas used to obtain the rotation curve in tho galactic plane and to investigate tho surfaces of cquel circular velocities above tha plane z=0.

It is «ell known that the HI layer is uarping above the galactic pleno of syucetry in the Korth and beloa the plane in the South beyond the solar circle. Z-cradlent of the rotation velocity-corrected for the bending of the HI layer has been ob-tainsd also in this uork.