Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики

Мельник, Анна Маратовна

Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Мельник, Анна Маратовна АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики»

Автореферат диссертации на тему "Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики"

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Государственный астрономический институт имени

4841

176

МЕЛЬНИК АННА МАРАТОВНА ^^С^с/

КИНЕМАТИКА ВНЕШНИХ ПСЕВДОКОЛЕЦ И СПИРАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ГАЛАКТИКИ

Специальность: 01.03.02 - астрофизика и звездная астрономия

АВТОРЕФЕРАТ диссертациии на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 2011

2 !■: (.¡АР 2011

4841176

Работа выполнена в отделе изучения Галактики и переменных звезд Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук

профессор Корчагин Владимир Иванович (Научно-исследовательский институт физики Южный Федеральный Университет)

Доктор физико-математических наук Бобылев Вадим Вадимович (Главная астрономическая обсерватория РАН Пулково)

Доктор физико-математических наук

Сильченко Ольга Касьяновна

(отдел Физики эмиссионных звезд и галактик

Государственного астрономического института

им. П.К. Штернберга

МГУ им. М.В. Ломоносова)

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится 07 апреля 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, шифр Д501.00Х.86.

Адрес: 119991, Москва, Университетский проспект, 13, ГАИШ МГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга МГУ (Москва, Университетский проспект, 13, ГАИШ МГУ).

Автореферат разослан "____"___________2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета/7

доктор физ.-мат. наук________________¿¿¿г^уС^С.О.Алексеев

Актуальность работы

К концу 1990-х г. накопилось много данных, указывающих на присутствие бара в Галактике (Блиц и др., 1993). Первоначально размер бара оценивался на уровне Щат « 2-3 кпк, но на сегодняшний день оценки его полудлины увеличились до Л^ = 3-5 кпк. Некоторые исследователи считают, что радиус коротации бара расположен на расстояниях Л = 3-4 кпк (Инглмайер и Гер-хард, 1999; Хэбин и др., 2006; и ссылки в этих работах), тогда как другие полагают, что Галактика имеет более длинный бар с большой полуосью а = 4-5 кпк (Вейнер и Селвуд, 1999; Бен-жамин и др., 2005; Кабрера-Лаверс и др., 2007; и ссылки в этих работах). Большое количество данных свидетельствует, что большая ось бара ориентирована в направлении 9ь = 15-45° так, что ближайший к Солнцу конец бара находится в первом квадранте (Блиц, 1993; Вейнер и Селвуд, 1999; Бенжамин и др., 2005; Инглмайер, Герхард, 2006; Кабрера-Лаверс и др., 2007). Различия в оценке позиционного угла бара (галактоцентрический угол между большой осью бара и направлением на Солнце) могут указывать на то, что внутренняя часть бара в действительности является трехосным балджем (Кабрера-Лаверс и др., 2007). С другой стороны, такая неопределенность может быть частично вызвана нашим неблагоприятным положением рядом с плоскостью диска, которое затрудняет изучение многих аспектов галактической морфологии.

нение к спиралям диск может включать внутреннее кольцо или псевдокольцо, окружающее бар, которое проявляется в виде так-называемого "трехкилопарсекового" спирального рукава (Дейм и Тадцеуш, 2008; Чечвел и др., 2009). Кроме того, выдвинута гипотеза о существовании ядерного кольца с большой полуосью 1.5 кпк в Галактике (Родригез-Фернандез и Ком, 2008). Различные типы колец: ядерные, внутренние и внешние - часто наблюдаются в дисковых галактиках, особенно в галактиках с барами (Бута и Ком, 1996). Таким образом, присутствие внешнего кольца в Галактике также возможно (Калнайс, 1991).

Бута (1995) проделал огромною работу по классификации галактических кольцевых структур. Его каталог южных кольцевых галактик (Catalog of Southern Ringed Galaxies) содержит более 2050 галактик, имеющих какие-либо детали внешних колец, из которых 42% (860 объектов) классифицированы как кольца или псевдокольца (разомкнутые кольца) резонансного типа. Далее мы будем интересоваться только резонансными кольцами. Моделирование показало, что внешние кольца/псевдокольца обычно лежат вблизи внешнего линдбладовского резонанса бара (OLR), тогда как внутренние кольца находятся вблизи внутреннего резонанса 4/1, а ядерные кольца - вблизи внутреннего линдбладовского резонанса (ILR) (Шварц, 1981; Берд и др., 1994; Раутиай-нен и Сало, 1999, 2000). Положение резонансов в диске определяется отношением эпициклической частоты к, и угловой скорости движения звезд по орбите относительно бара fl(R) — Пь, где Г2(Д) - угловая скорость кругового вращения на данном расстоянии, а Оь - угловая скорость бара. На расстояниях OLR и ILR, а также в областях резонансов более высокого порядка должны выполняться следующие условия:

гmk'2!1 l,LR)'

(-4/1),

{ОЬЩ

(4/1),

(Контопулос и Гросбол, 1989; Бинни и Тремейн, 2008). Очевидно, что резонансы ±4/1 находятся ближе к радиусу коротации (СЯ), чем линдбладовские резонансы (±2/1).

Внешние кольца обычно наблюдаются в галактиках ранних типов. Среди галактик с малым красным смещением частота появления внешних колец составляет 10% от всех типов спиральных галактик. Но для ранних типов она увеличивается до 20% (Бута и Ком, 1996). Выделяются два основных класса внешних колец и псевдоколец: кольца (псевдокольца Я[), вытянутые перпендикулярно бару, и кольца Вг (псевдокольца Д^), вытянутые параллельно бару. В дополнении существует смешанный морфологический тип Д^Д2, который демонстрирует элементы обоих классов. Исследование Буты (1995) показало следующее распределение по основным типам внешних колец: 18% (ДД

37% (ДЦ меньше 1% (Д2), 35% (]%) и 9% (Д^). Кольца

часто демонстрируют "ямочки" около концов бара. Существует также большое количество колец/псевдоколец, которые не могут быть отнесены к перечисленным классам из-за неопределенности их морфологических характеристик или наклона, мешающего детальной классификации (Бута, 1995; Бута и Крокер, 1991; Бута и др., 2007). Малая доля правильных колец Дг может быть вызвана эффектами селекции - они лишены заметных особенностей, например, "ямочек", поэтому их точная классификация может быть затруднена неопределенностью в ориентации.

Для нашего исследования важное значение имеет положение ОЬН бара в Галактике. Плоская кривая вращения дает следующее

соотношение между радиусом коротации и радиусом 01^:

Лоьл = (1 + ^)Лол «

Хотя угловая скорость бара определяется из наблюдений плохо, но положение его радиуса коротации в пределах Нсв. = 3.5-5 кпк соответствует положению 01^ в диапазоне Коьк = 6-8.5 кпк и угловой скорости бара Пь = 42-60 км/с/кпк. Таким образом, 01.13 бара в Галактике должен лежать в окрестности Солнца: \Rolr - < 1-5 кпк. На это также указывают исследования Калнайса (1991), Инглмайера и Герхарда (1999), Вейнера и Сел-вуда (1999), Денена (2000), Фукса (2001), Чакрабарти (2007), Минчева и др. (2009), а также Герхарда (2010). Поэтому попытка связать систематические движения молодых звезд в окрестности Солнца с присутствием внешних колец является актуальной задачей.

Было предпринято много попыток построить динамическую модель спирального узора Галактики. Первая удачная аналитическая модель была получена Лином, Шу, и Юанем (1969). Они предложили двухрукавную модель спирального узора с углом закрутки спиральных рукавов (угол между касательной к рукаву и касательной к окружности в данной точке) г = 6° и угловой скоростью вращения спирального узора = 13.5 км/с/кпк. Эта модель имела много наблюдательных приложений, главное из которых - это объяснение кинематики молодых объектов в области Персея (Роберте, 1972; Бертон, Баниа, 1974; Бранд, Блиц, 1993; Мельник, 2003; Ситник, 2003).

Работы Робертса и его коллег (Роберте, 1969, 1972; Роберте и Юань, 1970) открывают эпоху численного моделирования спиральной структуры Галактики. Их модели учитывают влияние ударных волн на движение газовых частиц. Более поздние работы (Роберте и Хосман, 1984; Роберте и Стюарт, 1987) посвящены исследованию движения молекулярных облаков в возмущенном

потенциале Галактики. Они убедительно показали, что неупругие столкновения между облаками приводят к резкому увеличению их концентрации в узкой полосе, расположенной вблизи минимума потенциала - явление, эквивалентное ударному фронту в газовой среде.

Наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне впервые предоставили прямые доказательства существования бара в Галактике. Эксперимент DIRBE(Diffuse Infrared Background Experiment), проведенный на спутнике СОВЕ (Cosmic Background Explorer), дал новый толчок построению динамических моделей Галактики. Две работы заслуживают особого внимания. Инглмайер и Герхард (1999), а также Вейнер и Селвуд (1999) построили динамические модели газовой среды, движущейся в галактическом потенциале, возмущенном баром. Обеим группам удалось воспроизвести так называемые "параллелограммы" на диаграммах долгота-скорость в центральной области Галактики |i| < 5°. Диаграммы долгота-скорость демонстрируют распределение скоростей газа Visr (лучевые скорости, исправленные за движение Солнца к апексу) вдоль галактической долготы I, усредненное в некотором диапазоне галактических широт Ь. В подходе двух групп есть некоторые отличия: различные гидродинамические коды и различные аналитические выражения для потенциала бара. Вейнер и Селвуд (1999) нашли, что наилучшее согласие модельных и наблюдаемых (Z, У^5д)-диаграмм HI и СО в области (—11 < I < 13°) соответствует позиционному углу бара вь = 35 ± 5°, вращающемуся с угловой скоростью Пь — 42 км/с/кпк. Их модель включает достаточно длинный бар с большой полуосью а — 3.6 кпк, радиус коротации которого лежит на расстоянии Rqr — 4.6 кпк. Инглмайер и Герхард (1999) показали, что наилучшее согласие с наблюдаемыми (/, 1/г,йл)-диаграммами СО в области долгот |i| < 60° дают следующие параметры модели: Qb = 60 км/с/кпк, Rcr = 3.5 ± 0.5 кпк. Обе работы оказали большое влияние на моделирование диска Галактики.

В последнее десятилетие стало очевидным, что для объяснения поведения газа в центральной области и на периферии Галактики необходимо присутствие в диске как минимум двух узоров или двух мод, вращающихся с разной угловой скоростью. Быстро вращающийся бар (Пь — 60-40 км/с/кпк) и связанный с ним внутренний спиральный узор могли бы объяснить кинематику молодых объектов во внутренней области, а медленный спиральный узор (П^ = 10-25 км/с/кпк) - кинематику молодых звезд и газа вне солнечного круга (Мельник, 2006). Бис-санз, Инглмайер и Герхард (2003), развивая модель Инглмайера и Герхарда (1999), добавили к бару медленный спиральный узор = 20 км/с/кпк), но сравнение с наблюдениями опять ограничили внутренней областью Галактики 10 < < 50°, игнорируя область Персея (I = 104-135°), расположенную вне солнечного круга.

Применить к Галактике двух-модную модель оказалось гораздо сложнее, чем ожидалось. С одной стороны, существует много моделей, где помимо бара в диске формируется узор, вращающийся медленнее, чем бар (Селвуд и Спарк, 1988; Массет и Таггер, 1997; Раутиайнен и Сало, 1999, 2000). С другой стороны, радиус коротации медленного узора лежит внутри ОШ бара и медленный узор не доминирует внутри своего круга коротации. Другими словами, медленный узор вращается все же недостаточно медленно (П5р и 30 км/с/кпк, Глава 4), чтобы объяснить кинематику молодых звезд в области Персея.

Отметим другое важное направление в исследовании спиральной структуры Галактики - изучение распределения индикаторов спиральных рукавов по галактическому диску. Жоржелин и Жоржелин (1976), опираясь на распределение 100 НИ областей -газовых облаков, ионизованных молодыми горячими звездами, - предложили четырехрукавный спиральный узор со средним углом закрутки спиральных рукавов 12°. Их модель является наиболее популярной и по сей день (см. обзоры Балле, 2005, 2008).

Она оказалась такой удачной еще и потому, что хорошо объясняет существование так называемых тангенциальных направлений, которые соответствуют максимумам в тепловом излучении радио-континуума, эмиссии Н1 и СО и ассоциируются с направлениями, касательными к спиральным рукавам.

В диссертации показано, что модель Галактики с внешним кольцом класса Я1Я2 позволяет без привлечения медленных спиральных мод объяснить остаточные скорости в области Персея, а двухкомпонентное внешнее кольцо воспроизводит многие крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики.

Цели работы

• Исследование поля пространственных скоростей молодых звезд. Анализ систематических движений.

• Построение динамических моделей, воспроизводящих наблюдаемые остаточные скорости молодых звезд в окрестности 3 кпк от Солнца. Получение информации о структуре Галактики путем сравнения наблюдаемых и модельных скоростей.

Научная новизна

• Впервые представлен каталог лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций, исследовано поле пространственных скоростей, выявлены систематические движения ОВ звезд в окрестности 3 кпк от Солнца.

• Впервые исследована кинематика внешних колец и псевдоколец. Предложено объяснение резонансной кинематики. Исследован процесс формирования внешних колец в серии моделей с различной массой бара.

• Впервые построены динамические модели Галактики (модели с аналитическими барами), которые воспроизводят кинематику молодых звезд в областях Персея и Стрельца, Эти модели удовлетворяют широкому набору наблюдательных ограничений (плоская кривая вращения, длина и ориентация бара).

• Впервые построены 1\1-Ьос1у модели Галактики, которые воспроизводят кинематику молодых звезд в областях Персея, Стрельца и Местной системе. Исследованы биения между бар-модой и самой сильной из медленных мод в окрестности 01-К бара. Исследована периодичность в колебаниях плотности и скорости на периферии галактических дисков.

• Впервые представлена спирально-кольцевая модель Галактики.

Научная и практическая значимость результатов работы

Результаты данной работы могут быть использованы для:

- построения динамических моделей Галактики;

- исследования распределения газа в плоскости Галактики, в том числе процессов накопления газа в центральной области и истечения газа на периферию;

- исследования структуры Галактики (длина и ориентация бара, морфология и кинематика внутреннего и ядерного кольца, отождествление спиральных рукавов с сегментами колец);

- исследования локальной кинематики в солнечной окрестности, анализа локальных гравитационных возмущений, исследования солнечной орбиты;

- построения динамических моделей других галактик;

- изучения процессов звездообразования.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Составлен каталог лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций. На основе каталога вычислены систематические движения ОВ-ассоциаций в плоскости Галактики, средние значения остаточных скоростей в звездно-газовых комплексах (таблица 1.3), параметры кривой вращения, в том числе большое значение угловой скорости вращения Галактики на расстоянии Солнца По = 31 ± 1 км/с/кпк. Установлено, что кривая вращения Галактики является практически плоской в окрестности 3 кпк от Солнца, а все результаты мало зависят от способа редукции данных со спутника НфрагсоБ.

2. Показано, что модели Галактики с внешним кольцом класса Д2Д2 (модели с аналитическими барами) воспроизводят остаточные скорости ОВ-ассоциаций в звездно-газовых комплексах Персея и Стрельца: различие модельных и наблюдаемых скоростей не превышает Д^ = 3 км/с. Дано объяснение резонансной кинематики, наблюдаемой в правильных кольцах : резонанс между эпициклическим и орбитальным движением создает систематические некруговые движения, направление которых зависит от позиционного угла точки относительно большой оси бара и от класса внешнего кольца. Выявлены различия в кинематике правильных колец и псевдоколец.

3. Установлено, что скорости газовых частиц в 1\1-Ьос1у моделях, усредненные на большом интервале времени (1 млрд лет), воспроизводят направления остаточных скоростей ОВ-ассоциаций в звездно-газовых комплексах Персея, Стрель-

ца и Местной системе: среднее различие модельных и наблюдаемых скоростей равно ДУ = 3 км/с. Показано, что движение газовых частиц в области ОИЗ барз определяется биениями между бар-модой и самой сильной из медленных мод. Биения проявляются в колебаниях плотности и скорости.

4. Выведено оптимальное значение позиционного угла Солнца относительно большой оси бара вь = 45 ± 5°, обеспечивающего наилучшее согласие модельных и наблюдаемых скоростей. Модели с аналитическими барами и Г\1-Ьос1у модели дают одинаковый результат.

5. Впервые предложена спирально-кольцевая модель Галактики, способная объяснить многие крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики. Модель включает два внешних кольца, вытянутых перпендикулярно и параллельно бару, внутреннее кольцо, вытянутое параллельно бару, и два малых фрагмента спиральных рукавов. Показано, что наблюдаемый рукав Киля-Стрельца может состоять из двух восходящих сегментов внешних колец В.1 и которые практически стыкуются друг с другом вблизи области Киля. Установлено, что расстояния до большинства гигантских комплексов звездообразования согласуются в пределах ошибок с заданной моделью.

6. Проведен Фурье анализ распределения ОВ-ассоциаций, имеющих одинаковые кинематические характеристики, по спиральным гармоникам. Обнаружено присутствие лидирующего компонента в спиральной структуре Галактики. Показано, что этот результат согласуется с положением Солнца вблизи нисходящего сегмента кольца Д2, который можно представить в виде фрагмента лидирующей спирали.

Список публикаций автора по теме диссертации

1. P. Rautiainen, A.M. Mel'nik/ N-body simulations in reconstruction of the kinematics of young stars in the Galaxy. Astron. Astro-phys. 519, 70-82 (2010).

2. A.M. Mel'nik, P. Rautiainen/ Kinematics of the Outer Pseudorings and the Spiral Structure of the Galaxy, Proceedings of the B.V. Kukarkin Centenary Conference "Variable Stars, the Galactic Halo, and Galaxy Formation", C. Sterken, N. Samus and L. Szabados (Eds.), 2010, Published by Sternberg Astronomical Institute of Moscow University, Moscow, Russia, pp. 137-140.

3. A.M. Mel'nik, A.K. Dambis/Kinematics of OB-associations and the new reduction of the Hipparcos data. MNRAS 400, 518— 523 (2009).

4. A.M. Мельник, П. Раутиайнен/ Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики. Письма в Астрой. жури. 35, 676-692 (2009).

5. A.M. Мельник/ Внешнее псевдокольцо в Галактике. Письма в Астрой, журн. 32, 9-15 (2006).

6. A.M. Mel'nik/ Outer Pseudoring in the Galaxy, Astron. Nachr. 326, 599 (2005).

7. A.M. Мельник/ Лидирующая волна как компонент спиральной структуры Галактики. Письма в Астрой, журн. 31, 91-98 (2005).

8. A.M. Мельник/ Особенности поля скоростей ОВ-ассоциаций и спиральная структура Галактики. Письма в Астрон. журн. 29, 349-355 (2003).

9. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник, В.В. Правдикова/ Потоковые движения молекулярных облаков, ионизованного водорода

и OB звезд в рукаве Лебедя. Астрон. журн. 78, 40-51 (2001).

10. A.M. Мельник, А.К. Дамбис, А.С. Расторгуев/ Периодическая структура поля остаточных скоростей ОВ-ассоциаций. Письма в Астрон. журн. 27, 611-624 (2001).

11., A.M. Mel'nik, А.К. Dambis, A.S. Rastorguev/ Periodic Pattern in the Residual Velocity Field of OB-Associations. Astron. Astrophys. Trans. 20, 107-110 (2001).

12. А.К. Дамбис, A.M. Мельник, А.С. Расторгуев/ Тригонометрические параллаксы и кинематически согласованная шкала расстояний до ОВ-ассоциаций. Письма в Астрон. журн. 27, 68-75 (2001).

13. А.К. Dambis, E.V. Glushkova, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev/ The Distance Scale and the Rotation Curve of Young Supergiants and Open Clusters. Astron. Astrophys. Trans. 20,161-164 (2001).

14. A.M. Мельник, А.К. Дамбис, А.С. Расторгуев/ Периодическая структура поля пространственных скоростей цефеид и спиральные рукава Галактики. Письма в Астрон. журн. 25, 602-610 (1999).

15. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник/ Волновая природа рукава Лебедя-Ориона. Письма в Астрон. журн. 25, 194-208 (1999).

16. A.M. Мельник, Т.Г. Ситник, А.К. Дамбис, Ю.Н. Ефремов, А.С. Расторгуев/ Кинематические свидетельства волновой природы спирального рукава Киля-Стрельца. Письма в Астрон. журн. 24, 689-698 (1998).

17. E.V. Glushkova, А.К. Dambis, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev/ Investigation of the kinematics of young disk populations. Astron. Astrophys. 329, 514-521 (1998).

18. Yu.N. Mishurov, I.A. Zenina, A.K. Dambis, A.M. Mel'rik, A.S. Rastorguev/ Is the Sun located near the corotation circle? Astron. Astrophys. 323, 775-780 (1997).

19. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник/ Остаточные движения OB ассоциаций и связанных с ними молекулярных облаков. Письма в Астрон. журн. 22, 471-480 (1996).

20. А.К. Дамбис, A.M. Мельник, А.С. Расторгуев/ Кривая вращения системы классических цефеид и расстояние Солнца от центра Галактики. Письма в Астрон. журн. 21, 331— 347 (1995).

21. A.M. Мельник, Ю.Н. Ефремов/ Новый список ОВ ассоциаций в Галактике. Письма в Астрон. журн. 21, 13-30 (1995).

22. A.M. Mel'nik/ The Absolute proper motions of 79 stars from Humphreys's list of stars in associations. Astron. Astrophys. Trans. 5, 243-247 (1994).

23. A.M. Mel'nik/ Description of the catalog "Line-of-sight velocities and proper motions of OB-associations", VizieR on-line Catalog, Cat74000518 (2009).

24. A.M. Valitova (Mel'nik), D.K. Karimova, E.D. Pavlovskaya/ The catalogue of proper motions for High Luminosity Stars, Bull. Inform. CDS 37, 177-178 (1989).

25. A.M. Валитова (Мельник), Е.Д. Павловская, Д.К. Каримова/ Каталог собственных движений звезд высокой светимости спектральных классов О и В. В сборнике: Каталог измерений лучевых скоростей. Каталог собственных движений. М. МГУ, 1990, стр. 70-91.

Апробация работы

Основные результаты, полученные в диссертации, неоднократно докладывались на семинарах по звездной астрономии ГАИШ МГУ, а также на следующих российских и международных конференциях:

• Международная конференция "Dynamics and Evolution of Disk Galaxies", Пущино-Москва, Россия, май 2010 г.

• Всероссийский астрономический семинар "Современная звездная астрономия", посвященный 100-летию Петра Григорьевича Куликовского, Москва, июнь 2010 г.

• Международная конференция "Variable Stars, the Galactic Halo, and Galaxy Formation", Звенигород, Россия, октябрь 2009 г.

• Всероссийская астрономическая конференция "Звездные системы" (к 100-летию Павла Петровича Паренаго), Москва, май 2006 г.

• Всероссийская астрономическая конференция "Передние рубежи астрофизики", Москва, май 2005 г,

• Международная конференция "From cosmological structures to the Milky Way", Прага, Чешская республика, сентябрь 2004 г.

• Международная конференция JENAM-2003, Будапешт, Венгрия, август 2003 г.

• Семинар ESO "Stellar Complexes and the Gould Belt", Мюнхен, Германия, октябрь 2001 г.

• Международная конференция JENAM-2000, Москва, май 2000 г.

• Международная конференция JENAM-1999, Тулуза, Франция, сентябрь 1999 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 164 страницах, включает 16 таблиц и 45 рисунков. Список литературы содержит 231 наименование.

Содержание работы

Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, формулируются цели, обосновывается научная новизна работы, а также ее научная значимость, и формулируются выносимые на защиту положения.

Первая глава посвящена каталогу лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций, выделенных Блаха и Хам-фрис (1989) на основе фотометрических данных. Сравниваются собственные движения, выведенные для старой и новой редукции каталога Hipparcos. Мы определяем параметры кривой вращения в окрестности 3 кпк от Солнца и вычисляем остаточные скорости в пяти областях интенсивного звездообразования, которые практически совпадают со звездно-газовыми комплексами, выделенными Ефремовым и Ситник (1988). Анализ лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций, показал, что кривая вращения Галактики является практически плоской в окрестности 3 кпк от Солнца и соответствует большому значению угловой скорости вращения на расстоянии Солнца, fio = 31 ± 1 км/с/кпк. Мы вычислили параметры кривой вращения, компоненты движения Солнца и коэффициент шкалы расстояний к для различных значений галактоцентрического расстояния Солнца Ro = 7.1-9.0 кпк. Значения По, щ, vq и к практически не зависят от выбора Ra. Параметры fi'0 и fió' заметно меняются с изменением Ro, но при этом значение постоянной Оорта А = — 0.5-Rofió остается практически на одном уровне А = 17.3-17.9 км/с/кпк. Показано, что шкала расстояний Блаха и Хамфрис требует сокращения

на 10-20%, Все результаты мало зависят от способа редукции данных со спутника Шррагсоз (Мельник и Дамбис, 2009).

Во второй главе представлена попытка интерпретировать систематические движения молодых звезд в рамках модели спирального узора. Исследуется периодическая структура поля остаточных скоростей ОВ-ассоциаций. Мы определяем длину волны А периодических изменений скорости вдоль галактического радиус-вектора, которая в первом приближении равна расстоянию между рукавами. Именно значение Л, а не угол закрутки рукавов, непосредственно определяется из анализа кинематики звезд в окрестности 3 кпк от Солнца. Для вычисления угла закрутки необходима дополнительная информация о числе спиральных рукавов. Для двухрукавной и четырехрукавной модели спирального узора полученное значение Л = 2 ±0.2 кпк соответствует углу закрутки спиральных рукавов соответственно г = 5° и г = 10° (Мельник и др., 2001). Совпадение положений минимумов в колебаниях радиального и азимутального компонентов скорости указывает на присутствие ударной волны в диске Галактики (Мельник, 2003). Две особенности спиральной структуры Галактики - присутствие ударной волны и тугозакрученный спиральный узор - заставляют нас отказаться от концепции квазистационарного спирального узора,

Мы попытались определить очертания глобального спирального узора, исследуя распределение объектов, демонстрирующих одинаковые направления радиального компонента остаточной скорости. Области Персея, Лебедя и Киля с систематическими некруговыми движениями, направленными к центру Галактики. могли бы принадлежать одному и тому же, возможно клочковатому, спиральному рукаву. Фурье анализ распределения молодых объектов с одинаковыми кинематическими характеристиками по логарифмическим спиралям выявил присутствие лидирующего компонента в спиральной структуре Галактики, что свидетельствует о существовании кольцевой структуры в ней (Мельник, 2005).

Третья глава посвящена моделям с аналитическими барами, в которых газовые диски формируют внешние кольца под влиянием вращающегося бара, потенциал которого задан аналитическим выражением. Показано, что кинематика внешних колец и псевдоколец определяется двумя процессами: резонансной настройкой и вытеканием газа. Резонансная кинематика отчетливо наблюдается в правильных кольцах, тогда как кинематика вытекающего газа проявляет себя в псевдокольцах. Резонанс между эпициклическим и орбитальным движением в системе отсчета, вращающейся со скоростью бара, приводит к настройке эпициклических движений частиц в соответствии с вращением бара. Это регулирование создает систематические некруговые движения, направление которых зависит от позиционного угла точки относительно большой оси бара и от класса внешнего кольца. Модели Галактики с псевдокольцом класса хорошо воспроизводят радиальные и азимутальные компоненты остаточных скоростей ОВ-ассоциаций в областях Персея и Стрельца: различие модельных и наблюдаемых скоростей не превышает 3 км/с. Кинематика ОВ-ассоциаций в области Персея указывает на присутствие кольца Лг в Галактике, тогда как скорости в области Стрельца свидетельствуют о существовании кольца Л1. Азимутальные скорости в области Стрельца точно определяют позиционный угол Солнца относительно большой оси бара вь = 45 ±5° (Мельник и Раутиайнен, 2009).

В четвертой главе анализируются М-Ьос1у модели, в которых бары формируются под действием гравитационной неустойчивости. Галактический диск в наших моделях включает две подсистемы: звездная подсистема моделировалось с помощью 8 миллионов гравитирующих частиц, а газовая - с помощью 40 тысяч негравитирующих частиц, которые могут неупруго сталкиваться друг с другом. Показано, что модельный звездный диск быстро формирует бар, начальная угловая скорость которого достаточно велика. Она быстро уменьшается на начальной стадии и выхо-

дит на плато, удерживая П w 50 км/с/кпк в течении нескольких миллиардов лет. Чтобы уменьшить влияние медленных мод и случайных возмущений, мы усредняем мгновенные скорости газовых частиц, расположенных внутри границ звездно-газовых комплексов, и сравниваем их средние скорости с наблюдаемыми скоростями. Мы также изучаем периодичность в колебаниях скоростей, зависимость средних скоростей от позиционного угла Солнца и эволюционные аспекты кинематики. Рассмотренная N-body модель воспроизводит кинематику ОВ ассоциаций в областях Персея и Стрельца и в Местной системе. Скорости газовых частиц, усредненные на большом интервале времени (1 млд. лет), воспроизводят направление радиального и азимутального компонентов остаточных скоростей в этих областях. Среднее различие модельных и наблюдаемых скоростей составляет ДУ = 3.3 км/с. Успех N-body моделей в Местной системе вероятно вызван учетом гравитации от звездного кольца Ri, которая игнорировалась в моделях с аналитическими барами (Раутиай-нен и Мельник, 2010).

В рассмотренных N-body моделях OLR бара расположен вблизи Солнца и всегда вне солнечного круга (Rolr — 8-1 кпк при До = 7.5 кпк). В целом, это согласуется с результатами исследований кинематики звезд в малой окрестности Солнца, г < 250 пк (Денен, 2000; Фукс, 2001; Минчев и др., 2009), хотя в этих работах OLR бара всегда оказывается лежащим внутри солнечного круга. Оптимальное значение позиционного угла Солнца вь, обеспечивающего наилучшее согласие модельных и наблюдаемых скоростей, составляет вь = 45 ± 5°. Наши модели формируют достаточно длинный бар (Я^ ~ 4.0 кпк), но его длина и ориентация согласуются с результатами исследований распределения красных гигантов {К-М 111) в центральной области Галактики, основанных на наблюдениях в среднем и ближнем инфракрасном диапазонах (Бенжамин и др., 2005; Кабрера-Лаверс и др., 2007).

Пятая глава посвящена морфологии спирального узора Галактики. Мы сравниваем распределение частиц в модельных дисках с наблюдаемой спиральной структурой. Модель Галактики с кольцом Л1Л2 может объяснить некоторые крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики. Рукав Киля-Стрельца вполне может состоять из двух восходящих сегментов внешних колец Лх и Дг. которые практически стыкуются друг с другом вблизи области Киля. Рукава Персея и Южного Креста можно частично отождествить с нисходящими сегментами кольца Яг- Модель двухкомпонентного внешнего кольца также может объяснить существование некоторых тангенциальных направлений. Исследуется спирально-кольцевая модель Галактики, включающая два внешних кольца, внутреннее кольцо и два малых фрагмента спиральных рукавов, соединяющих внутреннее и внешнее кольца. Показано, что расстояния до большинства гигантских комплексов звездообразования каталога Руссейл (Руссейл, 2003; Руссейл и др., 2007) согласуются в пределах ошибок с заданной моделью.

В Заключении кратко изложены основные результаты диссертации.

Работа с соавторами

В работах с Пертти Раутиайненом мне принадлежит равная доля участия в постановке задачи, визуализации и интерпретации моделей и написании статей. Моделирование полностью выполнено П. Раутиайненом. В работе с другими соавторами мне принадлежит равная доля участия в работе над статьями.

Краткий список литературы

1. Бенжамин и др. (R.A. Benjamin, Е. Churchwell, B.L. ВаЫег et al.), Astrophys. J. 630, L149 (2005).

2. Берд и др. (G. Byrd, P. Rautiainen, H. Salo, R. Buta, D.A. Crocker), Astron. J. 108, 476 (1994).

3. Бертон, Баниа (W.B. Burton, T.M. Bania), Astron. Astrophys. 33, 425 (1974).

4. Бинни, Тремейн (J. Binney, S. Tremaine), Galactic Dynamics, Princeton Univ. Press, 2008.

5. Биссанэ и др. (N. Bissantz, P. Englmaier, О. Gerhard), MNRAS 340, 949 (2003).

6. Блаха, Хамфрис (С. Blaha, R.M. Humphreys), Astron. J. 98, 1598 (1989).

7. Блиц и др. (L. Blitz, J. Binney, K.J. Lo, J. Bally, P.T.P. Ho), Nature 361, 417 (1993).

8. Брэнд, Блиц (J. Brand, L. Blitz), Astron. Astrophys. 275, 67 (1993).

9. Бута (R. Buta), Astrophys. J. Suppl. Ser. 96, 39 (1995).

10. Бута, Ком (R. Buta, F. Combes), Fund. Cosmic Physics 17, 95 (1996).

11. Бута и др. (R. Buta, H.G. Corwin, S.C. Odewahn), The de Vaucouleurs Atlas oj Galaxies, Cambridge Univ. Press (2007).

12. Бута, Крокер (R. Buta, D.A. Crocker), Astron. J. 102, 1715 (1991).

13. Валле (J.P. Vallée), Astron. J. 130, 569 (2005).

14. Балле (J.P. Vallée), Astrophys. J. 135, 1301 (2008).

15. ван Льювен (F. van Leeuwen), Astron. Astrophys. 474, 653 (2007).

16. Вейнер, Селвуд (B.J. Weiner, J.A. Sellwood), Astrophys. J. 524, 112 (1999).

17. Герхард(0. Gerhard), Tumbling, twisting, and winding galaxies: Pattern speeds along the Hubble sequence, Eds. E. M, Corsini, V. P. Debattista, (2010 in press), arXiv: 1003.2489.

18. Дейм, Таддеуш (T.M. Dame, P. Thaddeus), Astrophys. J. 683, L143 (2008).

19. Денем (W. Dehnen), Astrophys. J. 119, 800 (2000).

20. Дриммел (R. Drimmel), Astron. Astrophys. 358, 13 (2000).

21. Ефремов Ю.Н., Астрон. журн. (в печати), arXiv:1011.4576 (2011).

22. Ефремов Ю.Н., Ситник Т.Г., Письма в Астрон. журн. 14, 817 (1988).

23. Жоржелин, Жоржелин (Y.M. Georgelin, Y.P. Georgelin), Astron. Astrophys. 49, 57 (1976).

24. Инглмайер, Герхард (P. Englmaier, О. Gerhard), MNRAS 304, 512 (1999).

25. Инглмайер, Герхард (P. Englmaier, О. Gerhard), Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 94, 369 (2006).

26. Кабрера-Лаверс и др. (A. Cabrera-Lavers, P.L. Hammersley, C. Gonzalez-Fernandez, M. Lopez-Corredoira, F. Garzon, and T.J. Mahoney), Astron. Astrophys. 465, 825 (2007).

27. Калнайс (A.J. Kalnajs), Dynamics of Disc Galaxies, Ed. B. Sundelius (Göteborgs Univ., 1991) p. 323.

28. Контопулос, Гросбол (G. Contopoulos, P. Grosbol), Astron. Astrophys. Review 1, 261 (1989).

29. Лин и др. (C.C. Lin, С. Yuan, F.H. Shu), Astrophys. J. 155, 721 (1969).

30. Лепин и др. (J.R.D. LSpine, Y.N. Mishurov, S.Y. Dedikov), Astrophys. J. 546, 234 (2001).

31. Массет, Таггер (F. Masset, M. Tagger), Astron. Astrophys. 322, 442 (1997).

32. Минчев и др. (I. Minchev, С. Boily, A. Siebert, 0. Bienayme), MNRAS 407, 2122 (2010).

33. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 29, 349 (2003).

34. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 31, 91 (2005).

35. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 32, 9 (2006).

36. Мельник A.M., Дамбис А.К. (A.M. Melnik , А,К. Dambis), MNRAS 400, 518 (2009).

37. Мельник A.M., Дамбис А.К., Расторгуев A.C., Письма в Астрон. журн. 27, 611 (2001).

38. Мельник A.M., Раутиайнен П., Письма в Астрон. журн. 35, 676 (2009).

39. Раутиайнен П., Мельник A.M. (P. Rautiainen, A.M. Melnik), Astron. Astrophys. 519, 70 (2010).

40. Раутиайнен, Сало (P. Rautiainen, H. Salo), Astron. Astrophys. 348, 737 (1999).

41. Раутиайнен, Сало (P. Rautiai'nen, H. Salo), Astron. Astrophys. 362, 465 (2000).

42. Рейд, Ментен, Женг и др. (M.J. Reid, K.M. Menten, X.W. Zheng, et al.), Astrophys. J. 700, 137 (2009).

43. Роберте (W.W. Roberts), Astrophys. J. 158, 123 (1969).

44. Роберте (W.W. Roberts), Astrophys. J. 173, 259 (1972).

45. Роберте, Юань (W.W. Roberts, C. Yuan), Astrophys. J. 161, 887 (1970).

46. Роберте, Стюарт (W.W. Roberts, G.R. Stewart), Astrophys. J. 314, 10 (1987).

47. Роберте, Хоеман (W.W. Roberts, M.A. Hausman), Astrophys. J. 277, 744 (1984).

48. Родригез-Фернандез, Ком (N.J. Rodriguez-Fernandez, F. Combes), Astron. Astrophys. 489, 115 (2008).

49. Руееейл (D. Russeil), Astron. Astrophys. 397, 133 (2003).

50. Руееейл и др. (D. Russeil, С. Adami, Y.M. Georgelin), Astron. Astrophys. 470, 161 (2007).

51. Ситник Т.Г., Письма в Астрон. журн. 29, 356 (2003).

52. Селвуд, Спарк (J.A. Seilwood, L.S. Sparke), MNRAS 231, 25 (1988).

53. Фукс (R. Fux), Astron. Astrophys. 373, 511 (2001).

54. Хоу и др. (L.G. Hou, Jl. H an, W.B. Shi), Astron. Astrophys. 499, 473 (2009).

55. Хэбин и др. (H.J. Habing, M.N. Sevenster, M. Messineo, G. van de Ven, and К. Kuijken), Astron. Astrophys. 458, 151 (2006).

56. Чакрабарти (D. Chakrabarty), Astron. Astrophys. 467, 145 (2007).

57. Чечвел и др. (E. Churchwell, B.L. Babler, M.R. Meade et a!.), PASP 121, 213 (2009).

58. Шварц (M.P. Schwarz), Astrophys. J. 247, 77 (1981).

59. The Hipparcos and Tycho Catalogs, ESA SP-1200 (1997).

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж ¡ОС экз. Заказ № / О

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Мельник, Анна Маратовна

Введение

Глава 1. Кинематика ОВ-ассоциаций

1.1 Введение

1.2 Новая редукция данных каталога Ніррагсов

1.2.1 Собственные движения ОВ-ассоциаций

1.2.2 Дисперсия собственные движений звезд в ОВ-ассоциациях

1.2.3 Тригонометрические параллаксы ОВ-ассоциаций

1.3 Ошибки в определении расстояний до ОВ-ассоциаций

1.4 Кривая вращения в окрестности 3 кпк от Солнца

1.5 Движения по г-координате

1.6 Остаточные скорости в плоскости Галактики

1.7 Выводы

Глава 2. Систематические движения и их интерпретация в рамках модели спирального узора

2.1 Введение

2.2 Поле скоростей в тугозакрученной спиральной волне без учета влияния ударных волн

2.3 Поле скоростей на фронте ударной волны

2.4 Периодическая структура поля остаточных скоростей ОВ-ассоциаций

2.4.1 Постановка задачи

2.4.2 Подход к решению

2.4.3 Результаты

2.5 Присутствие ударной волны во фрагментах рукавов Лебедя и Персея

2.6 Положение радиуса коротации

2.7 Лидирующая волна как компонент спиральной структуры Галактики

2.7.1 Фурье анализ спиральной структуры Галактики в окрестности Солнца

2.7.2 Результаты

2.8 Выводы

Глава 3. Кинематика внешних колец и псевдоколец.

Модели с аналитическими барами

3.1 Введение

3.1.1 Существование бара в Галактике

3.1.2 Наблюдения и моделирование внешних колец

3.2 Модели

3.3 Кинематика внешних колец и псевдоколец

3.3.1 Резонансная кинематика

3.3.2 Орбитальная кинематика в резонансной области

3.3.3 Кинематика вытекающего газа

3.4 Сравнение с Галактикой

3.4.1 Положения звездно-газовых комплексов относительно внешних колец

3.4.2 Сравнение моделей с наблюдениями

3.4.3 Модельные и наблюдаемые ОВ-ассоциации

3.5 Выводы

Глава 4. N-body модели в реконструкции кинематики молодых звезд в Галактике

4.1 Введение

4.2 Модели

4.2.1 Параметры модели

4.2.2 Эволюция звездной подсистемы

4.2.3 Морфологические изменения в газовой подсистеме

4.3 Кинематика газовых частиц. Сравнение с наблюдениями

4.3.1 Мгновенные и средние скорости

4.3.2 Скорости звездно-газовых комплексов при различных значениях позиционного угла Солнца

4.3.3 Анализ периодичности в колебаниях мгновенных скоростей

4.3.4 Эволюционные аспекты кинематики на интервале времени 3-6 млрд лет

4.4 Выводы

Глава 5. Двухкомпонентное внешнее кольцо и наблюдаемая спиральная структура

5.1 Введение

5.2 Комплексы звездообразования Руссейл

5.3 Тангенциальные направления и названия спиральных рукавов

5.4 Кольцо Я\В!2 и распределение гигантских комплексов звездообразования

5.5 Кольцо и тангенциальные направления

5.6 Модель спирально-кольцевой структуры Галактики и отклонение от нее

5.7 Выводы 142 Заключение 147 Список литературы

Введение диссертация по астрономии, на тему "Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики"

Актуальность темы

К концу 1990-х г. накопилось много данных, указывающих на присутствие бара в Галактике (Блиц, Спержел, 1991; Блиц и др., 1993). Первоначально размер бара оценивался на уровне Кь11Г « 2-3 кпк, по на сегодняшний день оценки его полудлины увеличились до Яъаг = 3-5 кпк. Некоторые исследователи считают, что радиус коротации бара расположен на расстояниях Я = 3-4 кпк (Севенстер, 1999; Инглмайер, Герхард, 1999, 2006; Хэбин и др., 2006; и ссылки в этих работах), тогда как другие полагают, что Галактика имеет более длинный бар с большой полуосью а = 4-5 кпк (Вейнер, Селвуд, 1999; Бенжамин и др., 2005; Кабрера-Лаверс и др., 2007, 2008; и ссылки в этих работах). Большое количество данных свидетельствует, что большая ось бара ориентирована в направлении вь — 15-45° так, что ближайший к Солицу конец бара находится в первом квадранте (Блиц, 1993; Койкен, 1996; Вейнер, Селвуд, 1999; Бенжамин и др., 2005; Инглмайер, Герхард, 2006; Кабрера-Лаверс и др., 2007, 2008; и другие работы). Различия в оценке позиционного угла бара (галактоцентрический угол между большой осыо бара и направлением на Солнце) могут указывать па то, что внутренняя часть бара в действительности является трехосным балджем (Кабрера-Лаверс и др., 2007). С другой стороны, такая неопределенность может быть частично вызвана нашим неблагоприятным положением рядом с плоскостью диска, которое затрудняет изучение многих аспектов галактической морфологии.

Что касается спирального узора Галактики, то предлагаемые модели и схемы содержат от 2 до 6 спиральных рукавов (обзоры Балле 2005, 2008 и новые работы: Хоу и др., 2009; Рейд, Ментен, Жепг и др., 2009; Ефремов, 2011). Также рассматривается возможность, что двухрукав-ная спиральная структура доминирует в старом звездном диске, а черы-рехрукавный спиральный узор - в молодом населении диска, включающем газ и молодые звезды (Дриммел 2000; Ленин и др., 2001; Чечвел и др., 2009). В дополнение к спиралям диск может включать внутреннее кольцо или псевдокольцо, окружающее бар, которое проявляется в виде так-называемого "трехкилопарсекового" спирального рукава (Дейм, Тадцеуш, 2008; Чечвел и др., 2009). Кроме того, выдвинута гипотеза о существовании ядерного кольца с большой полуосью 1.5 кпк в Галактике (Родригез-Фернандез, Ком, 2008). Различные типы колец: ядерные, внутренние и внешние - часто наблюдаются в дисковых галактиках, особенно в галактиках с барами (Бута и Ком, 1996). Таким образом, присутствие внешнего кольца в Галактике также возможно (Калнайс, 1991).

Бута (1986, 1995) проделал огромною работу по классификации галактических кольцевых структур. Его каталог южных кольцевых галактик (Catalog of Southern Ringed Galaxies) содержит более 2051 галактик, имеющих какие-либо детали внешних колец, из которых 42% (860 объектов) классифицированы как кольца или псевдокольца (разомкнутые кольца) резонансного типа. Далее мы будем интересоваться только резонансными кольцами. Внешние кольца/исевдокольца обычно лежат вблизи внешнего линдбладовского резонанса бара (OLR), тогда как внутренние кольца находятся вблизи внутреннего резонанса 4/1, а ядерные кольца - вблизи внутреннего линдбладовского резонанса (ILR) (Бута, 1995; Бута, Ком, 1996). Положение резонансов в диске определяется отношением эпициклической частоты к и угловой скорости движения звезд по орбите относительно бара П(Д) — где Q.(R) - угловая скорость кругового вращения па данном расстоянии, а — угловая скорость бара. На расстояниях OLR и ILR, а также в областях резонансов более высокого порядка выполняются следующие условия:

Контопулос, Гросбол, 1989; Бипни, Тремейн, 2008). Очевидно, что резо-нансы ±4/1 находятся ближе к радиусу коротации (CR), чем линдбла-довские резонансы (±2/1).

-4/1), оOLR),

ILR),

4/1), ранних типов она увеличивается до 20% (Бута, Ком, 1996). Выделяются два основных класса внешних колец и псевдоколец: кольца Дх (псевдокольца К[), вытянутые перпендикулярно бару, и кольца И? (псевдокольца В'2), вытянутые параллельно бару. В дополнении существует смешанный морфологический тип который демонстрирует элементы обоих классов. Исследование Буты (1995) показало следующее распределение по основным типам внешних колец: 18% (/¡4), 37% {Щ), меньше 1% (Я?), 35% (В'2) и 9% (Лх!^). Кольца П\ часто демонстрируют "ямочки" около концов бара. Существует также большое количество колец/псевдоколец, которые не могут быть отнесены к перечисленным классам из-за неопределенности их морфологических характеристик или наклона, мешающего детальной классификации (Бута, 1986; Бута, 1995; Бута, Крокер, 1991; Бута и др., 2007). Малая доля правильных колец может быть вызвана эффектами селекции - они лишены заметных особенностей, например, "ямочек", поэтому их точная классификация может быть затруднена неопределенностью в ориентации.

Положение ОЬЛ в Галактике приблизительно совпадает с галакто-центрическим расстоянием Солнца До (Калнайс, 1991; Инглмайер, Гер-хард, 1999; Вейнер, Селвуд, 1999; Депен, 2000; Фукс, 2001; Чакрабарти, 2007; Чакрабарти, Сидерис, 2008; Минчев и др., 2009; Герхард, 2010), поэтому попытка связать систематические движения молодых звезд в окрестности Солнца с присутствием внешних колец/псевдоколец является актуальной задачей.

Было предпринято много попыток построить динамическую модель спирального узора Галактики (например, Линдблад, 1964). Первая удачная аналитическая модель была получена Лином и Шу (1964), а ее полное описание применительно к Галактике опубликовано в работе Лина, Шу, и Юаня (1969). Они предложили двухрукавную модель спирального узора с углом закрутки спиральных рукавов (угол между касательной к рукаву и касательной к окружности в данной точке) г = — 6° и угловой скоростью вращения спирального узора Ир = 13.5 км/с/кпк. Эта модель имела много наблюдательных подтверждений, главное из которых - это объяснение кинематики молодых объектов в области Персея (Роберте, 1972; Бертон, Банпа, 1974; Бранд, Блиц, 1993).

Работы Робертса и его коллег (Роберте, 1969, 1972; Роберте, Юань, 1970) открывают эпоху численного моделирования спиральной структуры Галактики. Их модели учитывают влияние ударных волн па движение газовых частиц, а построить аналитическую модель глобального спирального узора с учетом ударных волн оказалось практически невозможным. Более поздние работы (Роберте, Хосман, 1984; Роберте, Стюарт, 1987) посвящены исследованию движения молекулярных облаков в возмущенном потенциале Галактики. Они убедительно показали, что неулругие столкновения между облаками приводят к резкому увеличению их концентрации в узкой полосе, расположенной вблизи минимума, потенциала, — явление, эквивалентное ударному фронту в газовой среде. Отметим, что первая модель спиральной структуры, включающая ударные волны, принадлежит Фуджимото (1968). В 70-х годах начинает активно развиваться другое направление в моделировании галактических дисков: исследование бар-спиральных структур, возникающих в холодных "дисках и приводящих к резкому увеличению дисперсии скоростей (Миллер, Прендергаст, Квирк, 1970; Хокни, Браунриг, 1974; Хол, 1975; Селвуд, Карлберг, 1984).

Инфракрасные наблюдения впервые предоставили прямые доказательства существования бара в Галактике (Блиц, Спержел, 1991). Эксперимент DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment), проведенный на спутнике СОВЕ (Cosmic Background Explorer), дал новый толчок построению динамических моделей Галактики (Веилэнд и др., 1994; Двек и др. 1995; Бинни, Герхард, Спержел, 1997) — присутствие бара в Галактике стало очевидным даже для скептиков. Две работы заслуживают особого внимания. Инглмайер и Герхард (1999), а также Вейнер и Селвуд (1999) построили динамические модели газовой среды, движущейся в галактическом потенциале, возмущенном баром. Обеим группам удалось воспроизвести так называемые "параллелограммы" на диаграммах долгота-скорость в центральной области |Z| < 5° Галактики. Диаграммы долгота-скорость демонстрируют распределение скоростей газа Vlsr (лучевые скорости, исправленные за движение Солнца к апексу) вдоль галактической долготы I, усредненное в некотором диапазоне галактических широт Ь. В подходе двух групп есть некоторые отличия: различные гидродинамические коды и различные аналитические выражения для потенциала бара. Вейнер и Селвуд (1999) нашли, что наилучшее согласие модельных и наблюдаемых (/, Т^^-диаграмм HI и СО в области (—11 < I < 13°) соответствует позиционному углу бара вь = 35 ± 5°, вращающемуся с угловой скоростью 0.ь = 42 км/с/кпк. Их модель включает достаточно длинный бар с большой полуосью а = 3.6 кпк, радиус коро-тации которого лежит на расстоянии Rcr = 4.6 кпк. Инглмайер и Герхард (1999) показали, что наилучшее согласие с наблюдаемыми (I, Vlsr)-диаграммами СО (Дейм и др., 2001) в области долгот \1\ < 60° дают следующие параметры модели: fij, = 60 km/c/kiik, Rcr — 3.5 ± 0.5 кпк. Обе работы оказали большое влияние на моделирование диска Галактики. Отметим огромную роль предшествовавших исследователей, которых наглядно показали, как эллиптические орбиты в центральной области Галактики могут создавать "параллелограммы" на (/, Vt.^-диаграммах (Петере, 1975; Лиз и Бертон, 1980; Бинни и др., 1991).

В последнее десятилетие стало очевидным, что для объяснения поведения газа в центральной области и на периферии Галактики необходимо присутствие в диске как минимум двух узоров или двух мод, вращающихся с разной угловой скоростью. Быстро вращающийся бар (Г2ь — 60-40 км/с/кпк) и связанный с ним внутренний спиральный узор могли бы объяснить кинематику молодых объектов во внутренней области, а медленный спиральный узор (0,зр — 10-25 км/с/кпк) - кинематику молодых звезд и газа вне солнечного круга (Мельник, 2006). Биссанз и Герхард (2002), а также Биссанз, Инглмайер и Герхард (2003), развивая модель Инглмайера и Герхарда (1999), добавили к бару медленный спиральный узор (Г2зр = 20 км/с/кпк), но но непонятным причинам, сравнение с наблюдениями опять ограничили внутренней областью Галактики 10 < |/| < 50°, игнорируя область Персея (/ = 104-135°), расположенную вне солнечного круга.

Применить к Галактике двух-моднуго модель оказалось гораздо сложнее, чем ожидалось. С одной стороны, существует много моделей, где помимо бара в диске формируется узор, вращающийся медленнее, чем бар (Селвуд, 1985; Селвуд, Спарк, 1988; Массет, Таггер, 1997; Раутиай-нен, Сало, 1999, 2000). С другой стороны, радиус коротации медленного узора лежит внутри ОЫ1 бара, и медленный узор не доминирует внутри своего круга коротации. Другими словами, медленный узор вращается все же недостаточно медленно (Пер ж 30 км/с/кпк), чтобы объяснить кинематику молодых звезд в области Персея — 10-25 км/с/кпк).

Отметим другое важное направление в исследовании спиральной структуры Галактики - изучение распределения индикаторов спиральных рукавов но галактическому диску. Жоржелин и Жоржелин (1976) построили распределение НИ областей - газовых облаков, ионизованных молодыми горячими звездами. Они использовали только зоны НИ с большим параметром возбуждения, но оказалось, что даже самые яркие объекты распределены в галактическом диске весьма случайным образом. Провести через них спиральные рукава было бы чрезвычайно трудно, не привлекай авторы дополнительную информацию о так называемых тангенциальных направлениях - направлениях, соответствующих максимумам в тепловом излучении радио-континуума, эмиссии НІ и СО, которые ассоциируются с касательными к спиральным рукавам. Модель Жорже-лина и Жоржелина (1976) является наиболее популярной и по сей день (см. обзоры Балле, 1995, 2002, 2005, 2008).

В диссертации показано, что модель Галактики с внешним кольцом класса І2іі2'2 позволяет без привлечения медленных спиральных мод объяснить остаточные скорости в области Персея, а двухкомпонентное внешнее кольцо воспроизводит многие крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики.

Цели работы

• Исследование поля пространственных скоростей молодых звезд. Построение кривой вращения. Анализ систематических движений.

Научная новизна

• Впервые представлен каталог лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциацип, исследовано ноле пространственных скоростей, выявлены систематические движения ОВ звезд в окрестности 3 кпк от Солнца.

• Впервые построены динамические модели Галактики (модели с аналитическими барами и 1Ч-Ьос1у модели), которые воспроизводят кинематику молодых звезд в областях Персея и Стрельца. Эти модели удовлетворяют широкому набору наблюдательных ограничений (плоская кривая вращения, длина и ориентация бара).

• Впервые построены М-Ьос1у модели Галактики, которые воспроизводят кинематику молодых звезд в областях Персея, Стрельца и Местной системе. Исследованы биения между бар-модой и самой сильной из медленных мод в окрестности ОЬЯ бара. Исследована периодичность в колебаниях плотности и скорости на периферии галактических дисков.

• Впервые представлена спирально-кольцевая модель Галактики.

Научная и практическая значимость результатов работы

Результаты данной работы могут быть использованы для:

- построения динамических моделей Галактики;

- построения динамических моделей других галактик;

- изучения процессов звездообразования.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Составлен каталог лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций. На основе каталога вычислены систематические дви- . жения ОВ-ассоциаций в плоскости Галактики, средние значения остаточных скоростей в звездно-газовых комплексах (таблица 1.3), параметры кривой вращения, в том числе большое значение угловой скорости вращения Галактики на расстоянии Солнца По — 31 ±1 км/с/кпк. Установлено, что кривая вращения Галактики является практически плоской в окрестности 3 кпк от Солнца, а все результаты мало зависят от способа редукции данных со спутника Шррагсоэ.

2. Показано, что модели Галактики с внешним кольцом класса /?1-й2 (модели с аналитическими барами) воспроизводят остаточные скорости ОВ-ассоциаций в звездно-газовых комплексах Персея и Стрельца: различие модельных и наблюдаемых скоростей пе превышает ДУ = 3 км/с. Дано объяснение резонансной кинематики, наблюдаемой в правильных кольцах : резонанс между эпициклическим и орбитальным движением создает систематические некруговые движения, направление которых зависит от позиционного угла точки относительно большой оси бара и от класса внешнего кольца. Выявлены различия в кинематике правильных колец и псевдоколец.

3. Установлено, что скорости газовых частиц в ]М-Ьос1у моделях, усредненные на большом интервале времени (1 млрд лет), воспроизводят направления остаточных скоростей ОВ-ассоциаций в звездно-газовых комплексах Персея, Стрельца и Местной системе: среднее различие модельных и наблюдаемых скоростей равно АУ — 3 км/с. Показано, что движение газовых частиц в области ОЬИ. бара определяется биениями между бар-модой и самой сильной из медленных мод. Биения проявляются в колебаниях плотности и скорости.

4. Выведено оптимальное значение позиционного угла Солнца относительно большой оси бара въ = 45 ±5°, обеспечивающего наилучшее согласие модельных и наблюдаемых скоростей. Модели с аналитическими барами и 1Ч-Ьос1у модели дают одинаковый результат.

5. Впервые предложена спирально-кольцевая модель Галактики, способная объяснить многие крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики. Модель включает два внешних кольца, вытянутых перпендикулярно и параллельно бару, внутреннее кольцо, вытянутое параллельно бару, и два малых фрагмента спиральных рукавов. Показано, что наблюдаемый рукав Киля-Стрельца может состоять из двух восходящих сегментов внешних колец Я\ и В.?, которые практически стыкуются друг с другом вблизи области Киля. Установлено, что расстояния до большинства гигантских комплексов звездообразования согласуются в пределах ошибок с заданной моделью.

6. Проведен Фурье анализ распределения ОВ-ассоциаций, имеющих одинаковые кинематические характеристики, по спиральным гармоникам. Обнаружено присутствие лидирующего компонента в спиральной структуре Галактики. Показано, что этот результат согласуется с положением Солнца вблизи нисходящего сегмента кольца Я2, который можно представить в виде фрагмента лидирующей спирали.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. P. Rautiainen, A.M. Mel'nik/ N-body simulations in reconstruction of the kinematics of young stars in tlie Galaxy. Astron. Astrophys. 519, 70-82 (2010).

2. A.M. Mel'nik, P. Rautiainen/ Kinematics of the Outer Pseudorings and the Spiral Structure of the Galaxy, Proceedings of the B.V. Kukarkin Centenary Conference "Variable Stars, the Galactic Halo, and Galaxy Formation", C. Sterken, N. SamusandL. Szabados (Eds.), 2010, Published by Sternberg Astronomical Institute of Moscow University, Moscow, Russia, pp. 137-140.

3. A.M. Mel'nik, A.K. Dambis/ Kinematics of OB-associations and the new reduction of the Hipparcos data. MNRAS 400, 518-523 (2009).

4. A.M. Мельник, П. Раутиайнеп/ Кинематика внешних псевдоколец и спиральная структура Галактики. Письма в Астрон. журн. 35, 676-692 (2009).

5. A.M. Мельник/ Внешнее псевдокольцо в Галактике. Письма в Астрон. журн. 32, 9-15 (2006).

6. A.M. Mel'nik/ Outer Pseudoring in the Galaxy, Astron. Nachr. 326, 599 (2005).

7. A.M. Мельник/ Лидирующая волна как компонент спиральной структуры Галактики. Письма в Астрон. журн. 31, 91-98 (2005).

9. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник, В.В. Правдпкова/ Потоковые движения молекулярных облаков, ионизованного водорода и ОВ звезд в рукаве Лебедя. Астрон. журн. 78, 40-51 (2001).

11. A.M. Mel'nik, А.К. Dambis, A.S. Rastorguev/ Periodic Pattern in the Residual Velocity Field of OB-Associations. Astron. Astrophys. Trans. 20, 107-110 (2001).

12. А.К. Дамбис, A.M. Мельник, А.С. Расторгуев/ Тригонометрические параллаксы и кинематически согласованная шкала расстояний до ОВ-ассоциаций. Письма в Астроп. журн. 27, 68-75 (2001).

13. А.К. Dambis, E.V. Glushkova, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev/ The Distance Scale and the Rotation Curve of Young Supergiants and Open Clusters. Astron. Astrophys. Trans. 20, 161-164 (2001).

14. A.M. Мельник, А.К. Дамбис, A.C. Расторгуев/ Периодическая структура поля пространственных скоростей цефеид и спиральные рукава Галактики. Письма в Астрой, журн. 25, 602-610 (1999).

15. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник/ Волновая природа рукава Лебедя-Ориона. Письма в Астрой, журн. 25, 194-208 (1999).

16. A.M. Мельник, Т.Г. Ситник, А.К. Дамбис, Ю.Н. Ефремов, А.С. Расторгуев/ Кинематические свидетельства волновой природы спирального рукава Киля-Стрельца. Письма в Астроп. журн. 24, 689698 (1998).

17. E.V. Glushkova, А.К. Dambis, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev/ Investigation of the kinematics of young disk populations. Astron. Astrophys. 329, 514-521 (1998).

18. Yu.N. Mishurov, I.A. Zenina, A.K. Dambis, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev/ Is the Sun located near the corotation circle? Astron. Astrophys. 323, 775-780 (1997).

19. Т.Г. Ситник, A.M. Мельник/ Остаточные движения ОВ-ассоциаций и связанных с ними молекулярных облаков. Письма в Астрон. жури. 22, 471-480 (1996).

20. А.К. Дамбис, A.M. Мелышк, А.С. Расторгуев/ Кривая вращения системы классических цефеид и расстояние Солнца от центра Галактики. Письма в Астрон. жури. 21, 331-347 (1995).

21. A.M. Мельник, Ю.Н. Ефремов/ Новый список ОВ-ассоциаций в Галактике. Письма в Астроп. журн. 21, 13-30 (1995).

22. A.M. Mel'nik/ The Absolute proper motions of 79 stars from Humphreys's list of stars in associations. Astion. Astrophys. Trans. 5, 243-247 (1994).

23. A.M. Mel'nik/ Description of the catalog "Line-of-siglit velocities and proper motions of OB-associations", VizieR on-line Catalog, Cat74000518 (2009).

24. A.M. Valitova (Mel'nik), D.K. Karimova, E.D. Pavlovskaya/ The catalogue of proper motions for High Luminosity Stars, Bull. Inform. CDS, 37, 177-178 (1989).

Апробация работы

Основные результаты, полученные в диссертации, неоднократно докладывались на семинарах по звездной астрономии ГАИШ МГУ, а также па следующих российских и международных конференциях:

• Международная конференция "Dynamics and Evolution of Disk Galaxies", Пущино-Москва, Россия, май 2010 г.

• Международная конференция "Variable Stars, the Galactic Halo, and Galaxy Formation", Звенигород, Россия, октябрь 2009 г.

• Всероссийская астрономическая конференция "Передние рубежи астрофизики", Москва, май 2005 г.

• Международная конференция "From cosmological structures to the Milky Way", Прага, Чешская республика, сентябрь 2004 г.

• Международная конференция JENAM-2003, Будапешт, Венгрия, август 2003 г.

• Семинар ESO "Stellar Complexes and the Gould Belt", Мюнхен, Германия, октябрь 2001 г.

• Международная конференция JENAM-2000, Москва, май 2000 г.

• Международная конференция JENAM-1999, Тулуза, Франция, сентябрь 1999 г.

Структура и объем диссертации

Заключение диссертации по теме "Астрофизика, радиоастрономия"

5.7 Выводы

Модель Галактики с кольцом Я\Я!2 может объяснить некоторые крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики. Восходящие сегменты колец могут рассматриваться как фрагменты отстающих спиральных рукавов, а нисходящие — как фрагменты лидирующих рукавов. Мы нашли, что рукав Киля (Жоржелин, Жорже-лин, 1976; Руссейл, 2003) хорошо ложится на восходящий сегмент кольца Я2. Отметим также, что объекты рукава Стрельца расположены вблизи восходящего сегмента кольца Дх- Рукав Киля-Стрельца вполне может состоять из двух восходящих сегментов внешних колец Яг и Я'>, которые практически стыкуются друг с другом вблизи области Киля. Не исключено, что другую пару восходящих сегментов внешних колец можно отождествить с рукавом Наугольника-Лебедя, симметричным рукаву Киля-Стрельца. Рукава Персея и Южного Креста можно частично связать с нисходящими сегментами кольца До. Таким образом, двухкомпо-нентное внешнее кольцо Я\Я!2 может ошибочно интерпретироваться как четырехрукавный спиральный узор.

Фурье анализ распределения ОВ-ассоциаций, имеющих одинаковые кинематические характеристики, по спиральным гармоникам показал присутствие лидирующего компонента в спиральной структуре Галактики (раздел 2.7), что хорошо согласуется с положением Солнца вблизи нисходящего сегмента кольца Д2, который можно представить в виде фрагмента лидирующей спирали (рис.5.5).

Модель двухкомпонентного внешнего кольца также может объяснить существование некоторых тангенциальных направлений, соответствующих максимумам излучения газа вблизи кривой предельных скоростей:

Рис. 5.7: Модель спирально-кольцевой структуры Галактики. Внешнее кольцо представлено двумя эллипсами с полуосями а\ = 6.0, bx = 5.5 и й2 = 8.0, Ь-2 — 7.2 кик, ориентированными под углом вь = 45° к линии, соединяющей Солнце и центр Галактики. Внутреннее кольцо задано эллипсом с полуосями din — 3.0, bin — 1-5 кпк, вытянутым параллельно бару. Угол закрутки фрагментов (Ав = 20°) спиральных рукавов, выходящих из концов бара, плавно меняется от i = 80° до 60°. N

50 40 30

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 е

Рис. 5.8: Распределение относительных изменений гелиоцентрических расстояний е = (гпе№ — г0)/Уо, необходимых для точного попадания комплекса Руссейл па ближайший по лучу зрения фрагмент спирально-кольцевой структуры. Белым (и > 60 пк см-2) и серым (и > 120 пк см-2) цветом показаны гистограммы распределения объектов разной яркости. луч зрения в направлении I = 284° (рукав Киля) является практически касательным к внешнему кольну R2, а лучи зрения в направлениях I = 310° (рукав Южного Креста) и 51° (рукав Стрельца) - касательными к кольцу Ri. Кроме того, лучи зрения в диапазоне I — 25-31° (рукав Щита) направлены на ближайший к Солнцу конец бара, где возможно находится много газа, связанного с внутренним кольцом.

Была предложена спирально-кольцевая модель Галактики, включающая два внешних кольца, вытянутых перпендикулярно и параллельно бару, внутреннее кольцо, вытянутое параллельно бару, и два малых фрагмента спиральных рукавов, соединяющих внутреннее и внешние кольца (рис. 5.7). Расстояния до большинства комплексов звездообразования каталога Руссейл (2003, 2007) согласуются в пределах ошибок с заданной моделью: 74% выборки гигантских комплексов звездообразования (U > 60 пк см-2) и 82% выборки более ярких объектов (U > 120 пк см-2) требуют изменения расстояния менее, чем на 30% для попадания на ближайший по лучу зрения фрагмент спирально-кольцевой структуры, что не превышает среднюю ошибку определения расстояний.

Чечвел и др. (2009) на основе наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне, полученных на спутнике Spitzer, построили диаграмму распределения старых звезд диска в разных направлениях галактической плоскости (рис. 5.9). Они обнаружили избыток старых звезд в направлении рукава Центавра (Южного Креста) (306 < I < 313°) и в направлении рукава Щита (25 < I < 31°), однако в направлении'рукава Стрельца (45 < I < 51°) не наблюдается увеличения числа красных звезд. Этот результат не согласуется ни с четырехрукавной моделью спиральной структуры (Жоржелин и Жоржелин, 1976; Руссейл, 2003), пи со спирально-кольцевой моделью, в которой рукава Южного Креста и Стрельца являются сегментами кольца R\, а, следовательно, должны иметь одинаковую природу. Наблюдения и моделирование показывают, что внешние кольца класса Ri присутствуют не только в газовом, но и в звездном населении диска (Берд и др., 1994; Раутиайнен и Сало, 2000; Раутиайнен и Мельник, 2010), поэтому можно было бы ожидать увеличения плотности красных звезд в направлении обоих рукавов.

Stor count density (oil sources from 12th to 6th magnitude) i i i i i i i i i i i i-1 i i i i i i i i i i i i i i i i i a> <u u. CT> 11 "O

4 in

О w Э О lЛ

20 0 -20 Galactic longitude

Рис. 5.9: Профили плотности звезд из работы Чечвел и др. (2009). Распределение числа источников/град.2 по галактической долготе, выведенное но излучению в полосах 4.5 /лп, К, Н, и Л. Увеличение числа источников от полосы Л к полосе 4.5 /лп происходит благодаря уменьшению поглощения. Сплошная линия аппроксимирует профиль в 4.5 /лп в виде функции Бесселя первого порядка. Избыток старых звезд наблюдается в направлении рукава Центавра (Южного Креста) 306 < I < 313° и в направлении рукава Щита 25 < I < 31°.

Заключение

Создан и сдан в Страсбургский центр данных (CDS) каталог лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций. Медианные собственные движения были выведены для 64 ОВ-ассоциаций, содержащих не менее двух звезд с известным собственным движением, а медианные лучевые скорости - для 70 ОВ-ассоциаций, содержащих как минимум две звезды с известной лучевой скоростью. Скорость каждой ОВ-ассоцнацип вычислялась в среднем по 12 собственным движениям и 13 лучевым скоростям отдельных звезд. На основе этого каталога были вычислены средние остаточные скорости ОВ-ассоциаций в пяти звездно-газовых комплексах, которые затем сравнивались с модельными скоростями.

Кривая вращения Галактики, выведенная из анализа лучевых скоростей и собственных движений ОВ-ассоциаций, является практически плоской в окрестности 3 кпк от Солнца. Угловая скорость вращения Галактики на расстоянии Солнца имеет большое значение Оо = 31 ± 1 км/с/кпк. Все результаты мало зависят от способа редукции данных со спутника Hipparcos (Hipparcos, 1997; ван Лыовен, 2007).

Во второй главе представлена попытка интерпретировать систематические движения молодых звезд в рамках модели спирального узора. Исследуется периодическая структура поля остаточных скоростей ОВ-ассоциаций. Мы определяем длину волны А периодических изменений скорости вдоль галактического радиус-вектора, которая в первом приближении равна расстоянию между рукавами. Именно значение А, а не угол закрутки рукавов, непосредственно определяется из анализа кинематики звезд в окрестности 3 кпк от Солнца. Для вычисления угла закрутки необходима дополнительная информация о числе спиральных рукавов. Полученное значение А = 2 ± 0.2 кпк соответствует углу закрутки спиральных рукавов г — 5° для двухрукавной модели иг — 10° для четырехрукавной модели спирального узора. Совпадение положений минимумов в колебаниях радиального и азимутального компонентов скорости указывает на присутствие ударной волны в диске Галактики. Две особенности спиральной структуры Галактики - присутствие ударной волны и тугозакрученный спиральный узор - заставляют нас отказаться от концепции квазпстационарного спирального узора.

Анализ моделей с аналитическими барами показал, что кинематика внешних колец и псевдоколец определяется двумя процессами: резонансной настройкой и вытеканием газа. Резонансная кинематика отчетливо наблюдается в правильных кольцах, тогда как кинематика вытекающего газа проявляет себя в псевдокольцах. Резонанс между эпициклическим и орбитальным движением приводит к настройке эпициклических движений частиц в соответствии с вращением бара. Это регулирование создает систематические некруговые движения, направление которых зависит от позиционного угла точки относительно большой оси бара и от класса внешнего кольца. Направление радиального и азимутального компонентов остаточных скоростей молодых звезд в областях Персея, Киля и Стрельца можно объяснить присутствием в Галактике нсевдокольца класса К\Я'2- Кинематика ОВ-ассоциаций в области Персея указывает на присутствие кольца Н2 в Галактике, тогда как скорости в области Стрельца свидетельствуют о существовании кольца Мы построили модели, которые воспроизводят направления и величины остаточных скоростей ОВ-ассоциаций в областях Персся и Стрельца, а также модель, воспроизводящую направления остаточных скоростей в областях Персея, Стрельца и Киля. Кинематика области Стрельца точно определяет позиционный угол Солнца относительно большой оси бара вь = 45 ± 5е.

Мы исследовали ]М-Ьос1у модели с вращающимися звездными барами, которые включают газовую и звездную подсистемы. Скорости газовых частиц, усредненные на большом промежутке времени (1 млрд лет), сравнивались с наблюдаемыми скоростями ОВ-ассоциаций в пяти звездпо-газовых комплексах. Усреднение скоростей на большом интервале времени уменьшает влияние медленных мод и случайных возмущений. Наши модели воспроизводят направления радиальных и азимутальных компонентов наблюдаемых остаточных скоростей в областях Персея, Стрельца и Местной системе. Среднее различие модельных и наблюдаемых скоростей составляет ДУ = 3.3 км/с. Оптимальное значение позиционного угла Солнца вь, обеспечивающего наилучшее согласие модельных и наблюдаемых скоростей, составляет вь = 45 ± 5°. Самограви-тирующая звездная подсистема формирует бар, внешнее кольцо класса Их и более медленные спиральные моды. Успех К-Ьо(1у моделирования в Местной системе вероятно вызван учетом гравитации звездного кольца В,х, которая игнорировалась в моделях с аналитическими барами.

Наши модели формируют достаточно длинный бар (В.Ьаг яа 4.0 кпк), длина и ориентация которого согласуются с результатами исследований распределения красных гигантов (К-МIII) в центральной области Галактики, основанных на наблюдениях в среднем и ближнем инфракрасном диапазонах (Бенжамин и др., 2005; Кабрера-Лаверс и др., 2007, 2008).

Модель Галактики с кольцом R\R!2 может объяснить некоторые крупномасштабные морфологические особенности спиральной структуры Галактики. Мы нашли, что рукав Киля (Жоржелин, Жоржелин, 1976; Рус-сейл, 2003) хорошо ложится на восходящий сегмент кольца R2. Отметим также, что объекты рукава Стрельца расположены вблизи восходящего сегмента кольца Рукав Киля-Стрельца вполне может состоять из двух восходящих сегментов внешних колец R\ и R2, которые практически стыкуются друг с другом вблизи области Киля. Не исключено, что двухкомпонентное внешнее кольцо R\R2 ошибочно интерпретируется как четырехрукавный спиральный узор.

Фурье анализ распределения ОВ-ассоциаций, имеющих одинаковые кинематические характеристики, по спиральным гармоникам показал присутствие лидирующего компонента в спиральной структуре Галактики, что хорошо согласуется с положением Солнца вблизи нисходящего сегмента кольца R2, который можно представить в виде фрагмента лидирующей спирали.

Бута и Крокер (1991) рассматривают галактики ESO 509-98 и ESO 507-16 как типичные образцы морфологии R\K¿. Вот другие примеры галактик с морфологией RiR2, которые также могут быть предложены в качестве возможного прототипа Галактики: ESO 245-1, NGC 1079, NGC 1211, NGC 3081, NGC 5101, NGC 5701, NGC 6782 и NGC 7098. Их изображения можно найти па веб-сайте Р. Буты, посвященному морфологии галактик: http://bama.ua.edu/ ibuta/devatlas.

Используемые нами динамические модели безусловно являются очень простыми для сравнения с Галактикой, они включают только основные механизмы, которые мы считали доминирующими в области OLR бара. Ни одной из наших моделей не удалось воспроизвести скорости в области Лебедя. Мы собираемся постепенно усложнять модели, включая все новые и новые процессы. Исследование внешних колец на стадии ослабления бара возможно является перспективным направлением. Мы также планируем перейти к 3D моделированию.

В заключение, я приношу большую благодарность моим коллегам: Л.Н. Бердгшкову, Е.В. Глушковой, А.К. Дамбису, О.В. Дурлевич, Ю.Н. Ефремову, М.В. Заболотских, A.B. Засову, И.И. Паше, A.C. Расторгуеву, П. Раутиайнепу, Т.Г. Ситник, В.Г. Сурдину и А.Д. Чернину - за интересное обсуждение и полезные замечания.

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, доктора физико-математических наук, Мельник, Анна Маратовна, Москва

1. Аведисова, Палоуш (V.S. Avedisova and J. Palous), BAICz 40, 42 (1989).

2. Адлер, Роберте (D.S. Adler, W.W. Roberts), Astrophys. J. 384, 95 (1992).

3. Амарал, Лепин (L.H. Amaral, J.R.D. Lépine), MNRAS 286, 885 (1997).

4. Андерсон, Баниа (L.D. Anderson, T.M. Bania), Astrophys. J. 690, 706 (2009).

5. Атанассула (E. Athanassoula), Physics Reports 114, 319 (1984).

6. Атанассула (E. Athanassoula), MNRAS 259, 328 (1992).

7. Атанассула, Ромеро-Гомез, Восма, Масдемонт (Е. Athanassoula, М. Romero-Gómez, A. Bosma, J.J. Masdemont), MNRAS, 400,1706 (2009a).

8. Атанассула, Ромеро-Гомез, Босма, Масдемонт (Е. Athanassoula, М. Romero-Gómez, A. Bosma, J.J. Masdemont), MNRAS 407 1433 (2010).

9. Атанассула , Ромеро-Гомез, Масдемонт (Е. Athanassoula, М. Romero-Gómez, J.J. Masdemont), MNRAS, 394, 67 (2009b).

10. Барбье-Бросса, Фигон (M. Barbier-Brossat, P. Figón), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 142, 217 (2000).

11. Беккер (W. Becker), The Galaxy and Magellanic Clouds, IAUSymp.20, Ed. F. J. Kerr (Canberra, Australian Academy of Science, 1964), p. 16.

12. Бенжамин и др. (R.A. Benjamin, E. Churchwell, B.L. Babler et al.), Astrophys. J. 630, L149 (2005).

13. Берд и др. (G. Byrd, P. Rautiainen, H. Salo, R. Buta, D.A. Crocker), Astron. J. 108, 476 (1994).

14. Бердников и др. (L.N. Berdnikov, A.K. Dambis, O.V. Vozyakova), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 143, 211 (2000).

15. Бердников JI.H., Ефремов Ю.Н., Астрон. Цирк., No 1388, 1.

16. Бердников Л.Н., Чернин А.Д., Письма в Астрон. журн. 25, 684 (1999).

17. Бертин, Лин (G. Bertin, С.С. Lin), Spiral Structure in Galaxies, Cambridge: MIT Press, 1996.

18. Бертон (W.B. Burton), Astron. Astrophys. 10, 76 (1971).

19. Бертон, Баниа (W.B. Burton, T.M. Bania), Astron. Astrophys. 33, 425 (1974).

20. Бертон, Гордон (W.B. Burton, M.A. Gordon), Astron. Astrophys. 63, 7 (1978).

21. Бертон, Лиз (W.B. Burton, H.S. Liszt), Astron. Astrophys. 274, 765 (1993).

22. Бертон, Шейн, 1970 (W.B. Burton, W.W. Shane), The Spiral Structureof our Galaxy, IAU Sypm. 38, Eds. W. Becker, G.I. Contopoulos (Dordrecht, Reidel Publishing Co., 1970) p. 397.

23. Бинни, Герхард, Спержел (J. Binney, О. Gerhard, D.N. Spergel), MNRAS 288, 365 (1997).

24. Бинни и др. (J. Binney, О. Gerhard, A.A. Stark, J. Bally, K.I. Uchida), MNRAS 252, 210 (1991).

25. Бинни, Тремейн (J. Binney, S. Tremaine), Galactic Dynamics, Princeton Univ. Press, 2008.

26. Бнссанз, Герхард (N. Bissantz, 0. Gerhard), MNRAS 330, 591 (2002).

27. Биссанз и др. (N. Bissantz, P. Englmaier, O. Gerhard), MNRAS 340, 949 (2003).

28. Блаау (A. Blaauw) Stars and, Stellar Systems, Vol. 3, Basic Astronomical Data, Ed. K.A. Strand (Chicago: University of Chicago Press, 1965) p. 383.

29. Блаха, Хамфрис (С. Blaha, R.M. Humphreys), Astron. J. 98, 1598 (1989).

30. Блиц и др. (L. Blitz, J. Binney, K.J. Lo, J. Bally, P.T.P. Ho), Nature 361, 417 (1993).

31. Блиц, Спержел (L. Blitz, D.N. Spergel), Astrophys. J. 379, 631 (1991).

32. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Лебедева C.B., Письма в Астрой, журн. 33, 809 (2007).

33. Бобылев, Байкова (V. Bobylev, A. Bajkova), MNRAS 408,1788 (2010).

34. Бок (B.J. Bok), The Observatory 79, 58 (1959).

35. Боннел и др. (I.A. Bonnell , C.J. Clarke, M.R. Bate, J.E. Pringle) MNRAS 324, 573 (2001).

36. Бранд, Блиц (J. Brand, L. Blitz), Astron. Astrophys. 275, 67 (1993).

37. Бута (R. Buta), Astrophys. J. Suppl. Ser. 61, 609 (1986).

38. Бута (R. Buta), Astrophys. J. Suppl. Ser. 96, 39 (1995).

39. Бута, Ком (R. Buta, F. Combes), Fund. Cosmic Physics 17, 95 (1996).

40. Бута и др. (R. Buta, G.G. Byrd, T. Freeman), Astron. J. 125, 634 (2003).

41. Бута и др. (R. Buta, H.G. Corwin, S.С. Odewahn), The de Vaucouleurs Atlas of Galaxies, Cambridge Univ. Press (2007).

42. Бута, Крокер (R. Buta, D.A. Crocker), Astron. J. 102, 1715 (1991).

43. Бута и др. (R. Buta, D.A. Crocker, G.G. Byrd), Astron. J. 103, 1526 (1992).

44. Бэбуси, Гилмор (С. Babusiaux, G. Gilmore), MNRAS 358,1309 (2005).

45. Бэгли и др. (M. Bagley, I. Minchev, A.C. Quillen), MNRAS 395, 537 (2009).

46. Балле (J.P. Vallée), Astrophys. J. 454, 119 (1995).

47. Балле (J.P. Vallée), Astrophys. J. 566, 261 (2002).

48. Балле (J.P. Vallée), Astron. J. 130, 569 (2005).

49. Балле (J.P. Vallée), Astrophys. J. 135, 1301 (2008).50. ван Льювен (F. van Leeuwen), Astron. Astrophys. 474, 653 (2007).

50. Ватсон и др. (С. Watson, Е. Araya, М. Sewilo et al.), Astrophys. J. 587, 714 (2003).

51. Веилэнд и др., (J.L. Weiland et al.), Astrophys. J. 425, 81 (1994).

52. Вейнберг (M.D. Weinberg), Astrophys. J. 384, 81 (1992).

53. Вейнер, Селвуд (B.J. Weiner, J.A. Sellwood), Astrophys. J. 524, 112 (1999).

54. Вокулер (G. de Vaucouleurs), The Galaxy and the Magellanic Clouds, IAU Sypm. 20, Ed. F.J. Kerr (Canberra, Australian Academy of Science, 1964) p. 195.

55. Волборн (N.R. Walborn), Astron. J. 77, 312 (1972).

56. Волборн (N.R. Walborn), Astron. J. 78, 1067 (1973).

57. Гармани, Стенсол (C.D. Garmany, R.E. Stencel), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 94, 211 (1992).

58. Герасименко Т.П., Письма в Астрон. журн. 9, 721 (1983).

59. Герасименко Т.П., Астрон. журн. 70, 953 (1993).

60. Герхард (О. Gerhard), Tumbling, twisting, and winding galaxies: Pattern speeds along the Hubble sequence, Eds. E. M. Corsini, V. P. Debattista, (2010 in press), arXiv: 1003.2489.

61. Глушкова и др. (E.V. Glushkova, A.K. Dambis, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev), Astron. Astrophys. 329, 514 (1998).

62. Голдрейх и Линден-Белл (P.Goldreich, D. Lynden-Bell), MNRAS 130, 125 (1965).

63. Грабельский и др. (D.A. Grabelsky, R.S. Cohen, L. Bronfman, P. Thaddeus), Astrophys. J. 331, 181 (1988).

64. A.K. Dambis, The В. V. Kukarkin Centenary Conference Variable Stars, the Galactic Halo, and Galaxy Formation, Eds. C. Sterken et al., (Moscow, Sternberg Astronomical Institute, 2010), p. 177.

65. Дамбис А.К., Мельник A.M., Расторгуев A.C., Письма в Астрон. жури. 21, 331 (1995).

66. Дамбис А.К., Мельник А.М., Расторгуев A.C., Письма в Астрон. журн. 27, 68 (2001).

67. Дауниз и др. (D. Downes, T.L. Wilson, J. Bieging, J. Wink), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 40, 379 (1980).

68. Двек и др. (E. Dwek, R.G. Arendt, M.G. Hauser et al.), Astrophys. J. 445, 716 (1995).

69. Дебаттиста, Селвуд (V.P. Debattista, J.A. Sellwood, ), Astrophys. J. 543, 704 (2000).

70. Дейм и др. (T.M. Dame, B.G. Elmegreen, R.S. Cohen, P. Thaddeus), Astrophys. J. 305, 892 (1986).

71. Дейм и др. (T.M. Dame, D. Hartman, P. Thaddeus), Astrophys. J. 547, 792 (2001).

72. Дейм, Таддеуш (T.M. Dame, P. Thaddeus), Astrophys. J. 683, L143 (2008).

73. Денен (W. Dehnen), Astrophys. J. 119, 800 (2000).

74. Джулиан, Тумре (W.H. Julian, A. Toomre), Astrophys. J. 146, 810 (1966).

75. Дриммел (R. Drimmel), Astron. Astrophys. 358, 13 (2000).

76. Ефремов (Y.N. Efremov), Astron. Astrophys. Trans. 15, 3 (1998).

77. Ефремов Ю.Н., Письма в Астрон. журн. 23, 659 (1997).

78. Ефремов Ю.Н., Астрон. журн. (в печати), arXiv: 1011.4576 (2011).

79. Ефремов Ю.Н., Ситник Т.Г., Письма в Астрон. журн. 14, 817 (1988).

80. Жоржелин, Жоржелин (Y.M. Georgelin, Y.P. Georgelin), Astron. Astrophys. 49, 57 (1976).

81. Заболотских M.B, Расторгуев A.C., Дамбис A.K., Письма в Астрон. журн. 28, 516 (2002).

82. Зев и др. (Р.Т. de Zeeuw, R. Hoogerwerf, J.H.J. de Bruijne, A.G.A. Brown, A. Blaauw), Astron. J. 117, 354 (1999).

83. Зиннекер, Йорк (H. Zinnecker , H.W. York), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 45, 481 (2007).

84. Инглмайер, Герхард (P. Englmaier, О. Gerhard), MNRAS 304, 512 (1999).

85. Инглмайер, Герхард (P. Englmaier, О. Gerhard), Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 94, 369 (2006).

86. Кабрера-Лаверс и др. (A. Cabrera-Lavers, P.L. Hammersley, C. Gonzalez-Fernandez, M. Lopez-Corredoira, F. Garzón, and T.J. Mahoney), Astron. Astrophys. 465, 825 (2007).

87. Кабрера-Лаверс и др. (A. Cabrera-Lavers, С. González-Fernández, F. Garzón, P.L. Hammersley, M. López-Corredoira), Astron. Astrophys. 491, 781 (2008).

88. Калберла и др. (P.M.W. Kalberla, W,B. Berton, D. Hartmann et al.), Astron. Astrophys. 440, 775 (2005).

89. Калнайс (A.J. Kalnajs), Proceedings of the Astronomical Society of Australia 2, 174 (1973).

90. Калнайс (A.J. Kalnajs), La dynamique des galaxies spirales, Colloque International CNRS N 241, Ed. L.Weliachew (Paris: Editions du Centre National de la Recherche Scientifique, 1975), p. 103.

91. Калнайс (A.J. Kalnajs), Dynamics of Disc Galaxies, Ed. B. Sundelius (Göteborgs Univ., 1991) p. 323.

92. Касвел, Хейнез (J.L. Caswell, R.F. Haynes), Astron. Astrophys. 171, 261 (1987).

93. Касоли, Ком (F. Casoli, F. Combes), Astron. Astrophys. 110, 287 (1982).

94. Касоли и др. (F. Casoli, F. Combes, M. Gerin), Astron. Astrophys. 133, 99 (1984).

95. Kepp (F.J. Kerr), MNRAS 123, 327 (1962).

96. Kepp (F.J. Kerr), The Spiral Structure of our Galaxy, IAU Sypm. 38, Eds. W. Becker, G.I. Contopoulos (Dordrecht, Reidel Publishing Co., 1970) p. 95.

97. Клемеис (D.P. Clemens ), Astrophys. J. 295, 422 (1985).

98. Ковалевский (J. Kovalevsky), Современная астрометрия, (перевод Modern Astrometry, Berlin, New York: Springer, 2002), Фрязино, 2004.

99. Койкен (К. Kuijken), ASP Conf. Ser. 91, 504 (1996).

100. Ком, Герин (F. Combes, M. Gerin), Astron. Astrophys. 150, 327 (1985).

101. Консидэр, Атанассула (S. Considere, E. Athanassoula), Astron. Astrophys. Ill, 28 (1982).

102. Контоиулос, Гросбол (G. Contopoulos, P. Grosbol), Astron. Astrophys. Review 1, 261 (1989).

103. Контоиулос, Папаяннопулос (G. Contopoulos, Th. Papayannopoulos), Astron. Astrophys. 92, 33 (1980).

104. Коен и др. (R.S. Cohen, T.M. Dame, P. Thaddeus), Astrophys. J. Suppl. Ser. 60, 695 (1986).

105. Крезе, Меннесьер (M. Creze, M.O. Mennessier), Astron. Astrophys. 27, 281 (1973).

106. Куликовский П.Г., Звездная астрономия, М.: Наука, 1985.

107. Левине и др. (E.S. Levine, L. Blitz, С. Heiles), Science 312, 1773 (2006).

108. Левинсон, Роберте (F.H. Levinson, W.W. Roberts), Astrophys. J. 245, 465 (1981).

109. Лепин и др. (J.R.D. Lepine, Y.N. Mishurov, S.Y. Dedikov), Astrophys. J. 546, 234 (2001).

110. Лиз, Бертон (H.S. Liszt, W.B. Burton), Astrophys. J. 236, 779 (1980).

111. Лин (C.C. Lin), The Spiral Structure of our Galaxy, IAU Symp. 38, Ed. W. Becker, G. Contopoulos, Dordrecht: Reidel, 1970) p. 377.

112. Лин, Шу (C.C. Lin, F.H. Shu), Astrophys. J. 140, 646 (1964).

113. Лин, Шу (C.C. Lin, F.H. Shu), Proc. Nat. Acad. Sci. USA 55, 229 (1966).

114. Лин и др. (C.C. Lin, С. Yuan, F.H. Shu), Astrophys. J. 155, 721 (1969).

115. Линдблад (В. Lindblad), Astrophys. Norv. 9, 103 (1964).

116. Локман (F.J. Lockman), Astrophys. J. 232, 761 (1979).

117. Лопез-Корредоира и др. (М. Lopez-Corredoira, F. Garzon, J.E. Beckman et al.), Astrophys. J. 118, 381 (1999).

118. Лоу и др. (S.A. Lowe, W.W. Roberts, J. Yang, G. Bertin, C.C. Lin), Astrophys. J. 427, 184 (1994).

119. Макки, Острайкер (C.F. McKee , E.C. Ostriker ), Astrophys. J. 218, 148 (1977).

120. Макки, Острайкер (C.F. McKee , E.C. Ostriker ), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 45, 565 (2007).

121. Макки, Тэн (C.F. McKee , J.C. Tan ), Astrophys. J. 585, 850 (2003).

122. Марк (J.W.-K. Mark), Astrophys. J. 212, 645 (1977).

123. Массет, Таггер (F. Masset, M. Tagger), Astron. Astrophys. 322, 442 (1997).

124. Мезер, Хендерсон (P.G. Mezger, A.P. Henderson), Astrophys. J. 147, 471 (1967).

125. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 29, 349 (2003).

126. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 31, 91 (2005).

127. Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 32, 9 (2006).

128. Мельник A.M., Дамбис А.К. (A.M. Melnik , А.К. Dambis), MNRAS 400, 518 (2009).

129. Мельник A.M., Ефремов Ю.Н., Письма в Астрон. журн. 21 13 (1995).

130. Мельник A.M., Дамбис А.К., Расторгуев А.С., Письма в Астрон. журн. 25, 602 (1999).

131. Мельник A.M., Дамбис А.К., Расторгуев А.С., Письма в Астрон. журн. 27, 611 (2001).

132. Мельник A.M., Раутиайнен П., Письма в Астрон. журн. 35, 676 (2009).

133. Мельник A.M., Ситник Т.Г., Дамбис А.К., Ефремов Ю.Н., Расторгуев А.С., Письма в Астрон. журн. 24, 689 (1998).

134. Миллер, Прендергаст, Квирк, (R. Н. Miller, К.Н. Prendergast, W.J. Quirk) Astrophys. J. 161, 903 (1970).

135. Минчев и др. (I. Minchev, С. Boily, A. Siebert, О. Bienayme), MNRAS 407, 2122 (2010).

136. Михалас, Бинни (D. Mihalas, J. Binney), Galactic Astronomy Structure and Kinematics, San Francisco, CA, 1981.

137. Мишуров Ю.Н., Павловская Е.Д., Сучков A.A., Астрон. журн. 56, 268 (1979).

138. Мишуров Ю.Н., Зенина И. А., Астрон. журн. 76, 563 (1999).

139. Мишуров и др. (Yu.N. Mishurov, I.A. Zenina, A.K. Dambis, A.M. Mel'nik, A.S. Rastorguev), Astron. Astrophys. 323, 775 (1997).

140. Морган и др. (W.W. Morgan, S. Sharpless, D. Osterbrock ), Astron. J. 57, 3 (1952).

141. Некел, Клар (Th. Neckel, G. Klare), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 42, 251 (1980).

142. Никифоров (I.I. Nikiforov), ASP Conf. Ser. 316, 199 (2004).

143. Николаев, Вейнберг (S. Nikolaev, M.D. Weinberg), Astrophys. J. 487, 885 (1997).

144. Оорт, Kepp, Вестерхаут (J.H. Oort, F.J. Kerr, G. Westerhout), MNRAS 118, 379 (1958).

145. Паладини и др. (R. Paladini, R.D. Davies, G. DeZotti), MNRAS 347, 237 (2004).

146. Палоуш и др. (J. Palous, G. Tenorio-Tagle, J. Franco) MNRAS 270, 75 (1994).

147. Паша, Смирнов (I.I. Pasha, M.A. Smirnov), Astrophys. and Space Science 86, 215 (1982).

148. Поляченко B.JI., Поляченко E.B., Астрон. журн. 81, 963 (2004).

149. Понт и др. (F. Pont, М. Mayor, G. Burki), Astron. Astrophys. 285, 415 (1994).

150. Пресс и др. (W.H. Press, В.Р. Flannery, S.A. Teukoisky, W.T. Vetterling), Numerical Recipes: The art of scientific Computing, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1987.

151. Прингл и др. (J.E. Pringle, R.J. Allen, and S.H. Lubow), MNRAS 327, 663 (2001).

152. Расторгуев A.C., Дурлевич О.В., Павловская Е.Д., Филиппова A.A., Письма в Астрон. журн. 20, 688 (1994).

153. Раутиайнен П., Мельник А.М. (Р. Rautiainen, А.М. Melnik), Astron. Astrophys. 519, 70 (2010).

154. Раутиайнен, Сало (Р. Rautiainen, Н. Salo), Astron. Astrophys. 348, 737 (1999).

155. Раутиайнен, Сало (Р. Rautiainen, Н. Salo), Astron. Astrophys. 362, 465 (2000).

156. Раутиайнен и др. (Р. Rautiainen, Н. Salo, R. Buta), MNRAS 349, 933 (2004).

157. Раутиайнен и др. (Р. Rautiainen, Н. Salo, Е. Laurikainen), Astrophys. J. 631, L129 (2005).

158. Раутиайнен и др. (Р. Rautiainen, Н. Salo, Е. Laurikainen), MNRAS 388, 1803 (2008).

159. Рейд, Мептен, Брунталер и др. (М. J. Reid, K.M. Menten, А. Brunthaler, X.W. Zheng, L. Moscadelli, Y. Xu), Astrophys. J. 693, 397 (2009).

160. Рейд, Ментен, Женг и др. (M.J. Reid, K.M. Menten, X.W. Zheng, et al.), Astrophys. J. 700, 137 (2009).

161. Роберте (W.W. Roberts), Astrophys. J. 158, 123 (1969).

162. Роберте (W.W. Roberts), Astrophys. J. 173, 259 (1972).

163. Роберте, Юань (W.W. Roberts, C. Yuan), Astrophys. J. 161, 887 (1970).

164. Роберте, Стюарт (W.W. Roberts, G.R. Stewart), Astrophys. J. 314, 10 (1987).

165. Роберте, Хосман (W.W. Roberts, M.A. Hausman), Astrophys. J. 277, 744 (1984).

166. Родригез-Фернандез, Ком (N.J. Rodriguez-Fernandez, F. Combes), Astron. Astrophys. 489, 115 (2008).

167. Ромеро-Гомез, Масдемонт, Атанассула, Гарсиа-Гомез (М. Romero-Gómez, J.J. Masdemont, E. Athanassoula, C. García-Gómez), Astron. Astrophys. 453, 39 (2006).

168. Ромеро-Гомез, Атанассула, Масдемонт, Гарсиа-Гомез (М. Romero-Gómez, Е. Athanassoula, J.J. Masdemont, С. García-Gómez), Astron. Astrophys. 472, 63 (2007).

169. Руссейл (D. Russeil), Astron. Astrophys. 397, 133 (2003).

170. Руссейл и др. (D. Russeil, С. Adami, Y.M. Georgelin), Astron. Astrophys. 470, 161 (2007).

171. Рэттенбери и др. (N.J. Rattenbury, S. Mao, T. Sumi, M.C. Smith), MNRAS 378, 1064 (2007).

172. Сало (H. Salo), Astron. Astrophys. 243, 118 (1991).

173. Сало, Лаурикайнен (H. Salo, E. Laurikainen), MNRAS 319, 377 (2000)

174. Сало и др. (H. Salo, P. Rautiainen, R. Buta, G.B. Purcell, M. Cobb, D.A. Crocker, E. Laurikainen), Astrophys. J.117, 792 (1999).

175. Севенстер (M.N. Sevenster) , MNRAS 310, 629 (1999).

176. Селвуд, Кан (J.A. Sellwood, F.D. Kahn), MNRAS 250, 278 (1991).

177. Селвуд, Карлберг (J.A. Sellwood, R.G. Karlberg), Astrophys. J. 282, 61 (1984).

178. Селвуд, Лип (J.A. Sellwood, D.N.C. Lin), MNRAS 240, 991 (1989).

179. Селвуд, Спарк (J.A. Sellwood, L.S. Sparke), MNRAS 231, 25 (1988).

180. Селвуд (J.A. Sellwood), Astrophys. and Space Science 272, 31 (2000).

181. Селвуд (J.A. Sellwood), MNRAS 217, 127 (1985).

182. Селвуд (J.A. Sellwood), MNRAS (in press), arXiv: 1008.2737 (2010).

183. Симонсон (S.C. Simonson), Astron. Astrophys. 9, 163 (1970).

184. Ситник Т.Г., Письма в Астрон. жури. 29, 356 (2003).

185. Ситник Т.Г., Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 22, 471 (1996).

186. Ситник Т.Г., Мельник A.M., Письма в Астрон. журн. 25,194 (1999).

187. Ситник Т.Г., Мельник A.M., Правдикова В.В., Астрон. журн. 78, 40 (2001).

188. Сковилье и др. (N.Z. Scoville, D.B. Sanders, D.P. Clemens), Astrophys. J. 310, L77 (1986).

189. Соломон и др. (P.M. Solomon, D.B. Sanders, N.Z. Scoville), The large-scale characteristics of the galaxy, IAU Sypm. 84 (Dordrecht, Reidel Publishing Co., 1979) p. 35.

190. Соломон и др. (P. M. Solomon, D.B. Sanders, A.R. Rivolo), Astrophys. J. 292, L19 (1985).

191. Станек и др. (K.Z. Stanek, M. Mateo, A. Udalski, M. et al.), Astrophys. J. 429, L73 (1994).

192. Станек и др. (K.Z. Stanek, A. Udalski, M. Szymanski et al.), Astrophys. J. 477, 163 (1997).

193. Томассон и др. (M. Thomasson, K.J. Donner, В. Sundelius, G.G. Byrd, T.-Y. Huang, M.J. Valtolen), Astron. Astrophys. 211, 25 (1989).

194. Тресард и др. (P. Treuthardt, H. Salo, P. Rautiainen, R. Buta), Astrophys. J. 136, 300 (2008).

195. Тумре (A. Toomre), Astrophys. J. 139, 1217 (1964).

196. Тумре (A. Toomre), Astrophys. 158, 899 (1969).

197. Тумре (A. Toomre), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 15, 437 (1977).

198. Томре (A. Toomre), The Structure and Evolution of Normal Galaxies, Eds S.M. Fall and D. Lynden-Bell (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1981) p. 111.

199. Тэн (J.C. Tan), Astrophys. J. 536, 173 (2000).

200. Тэн (J.C. Tan ) Massive star birth, Eds R. Cesaroni et al. (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2005) p. 318.

201. Фенкарт, Бингели (R.P. Fenkart, B. Binggeli), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 35, 271 (1979).

202. Фернандес и др. (D. Fernandez, F. Figueras, J. Torra), Astron. Astrophys. 372, 833 (2001).

203. Феррер (N.M. Ferrer), Quarterly Journal of Pure and Applied Mathematics 14, 1 (1877).

204. Фуджимото M., Газ, текущий через модель спирального рукава. Нестационарные явления в галактиках. АН АрмССР, Ереван, 1968, с. 453.

205. Фукс (R. Fux), Astron. Astrophys. 373, 511 (2001).

206. Хаммерсли и др. (P.L. Hammersley, F. Garzon, Т. Mahoney, X. Calbet), MNRAS 269, 753 (1994).

207. Хаммерсли и др. (P.L. Hammersley, F. Garzon, Т. Mahoney, M. Lopez-Corredoira, M.A.P. Torres), MNRAS 317, L45 (2000).

208. Хамфрис (R.M. Humphreys), Astrophys. J. 206, 114 (1976).

209. Хамфрис (R.M. Humphreys), The Large-Scale Characteristics of the Galaxy, IAU Symp. 84, Ed. W.B. Burton (Dordrecht: Reidel, 1979) p. 93.

210. Хамфрис, Маккелрой (R.M. Humphreys, D.B. McElroy), Astrophys. J. 284, 565 (1984).

211. Хартман, Бертон (D. Hartmann, W.B. Burton), Atlas of Galactic Neutral Hydrogen. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997.

212. Харченко и др. (N.V. Kharchenko, R.-D. Scholz, A.E. Piskunov, S. Roser, E. Schilbach), Astron. Nachr. 328, 889 (2007).

213. Хаули и др. (S.L. Hawley, W.H. Jefferys , T.G. Barnes et al.), Astrophys. J. 302, 626 (1986).

214. Хендерсон и др. (A.P. Henderson, P.D. Jackson, F.J. Kerr), Astrophys. J. 263, 116 (1982).

215. Хокпи, Браунриг (R.W. Hockney, D.R.K. Brownrigg), MNRAS 167, 351 (1974).

216. Хол (F. Hohl), Dynamics of Stellar Systems, IAU Sypm. 69 Ed. A. Hayli (Dordrecht, Reidel Publishing Co., 1975) p. 349.

217. Хосман, Роберте (M.A.Hausman, W.W.Roberts), Astrophys. J. 282, 106 (1984).

218. Хоу и др. (L.G. Hou, J.L. Han, W.B. Shi), Astron. Astrophys. 499, 473 (2009).

219. Хэбин и др. (H.J. Habing, M.N. Sevenster, M. Messineo, G. van de Ven, and K. Kuijken), Astron. Astrophys. 458, 151 (2006).

220. Чакрабарти (D. Chakrabarty), Astron. Astrophys. 467, 145 (2007).

221. Чакрабарти, Сидерис (D. Chakrabarty, I.V. Sideris), Astron. Astrophys. 488, 161 (2008).

222. Чечвел и др. (E. Churchwell, B.L. Babler, M.R. Meade et al.), PASP 121, 213 (2009).

223. Шварц (M.P. Schwarz), Astrophys. J. 247, 77 (1981).

224. Шварц (M.P. Schwarz), MNRAS 209, 93 (1984).

225. Шмидт-Калер (Th. Schmidt-Kaler), Landolt-Borstein, New Series, Group VI, Vol. 2B, 14 (1983).

226. Шрам, Мезер (J. Schraml, P.G. Mezger), Astrophys. J. 156, 269 (1969).

227. Элмегрин (B.G. Elmegreen), ASP Conf. Ser. 148, 150 (1998).

228. Элмегрин, Лада (B.G. Elmegreen, C.J. Lada), Astrophys. J. 214, 725 (1977).

229. Эрвин (P. Erwin), MNRAS 364, 283 (2005).

230. The Hipparcos and Tycho Catalogs, ESA SP-1200 (1997).