Тривiснi модели великомасштабных газовых утворень в галактиках тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РГ6 од

1 2 ДПР 1903 АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

. ГОЛОВНА АСТРОНОМІЧНА ОБСЕРВАТОРІЯ

*ааМіваа«еяа«вяаввааввгх8веіаав98«вхвв!аваза«звваевкаахзвявкі

На правах рукопису УДК 534.7 - 17, 524 - 423

. БЕРЦИК ПЕТЕР ПЕТЕРОВИЧ

ТРИВІСНІ МОДЕЛІ ВЕЛИКОМАСШТАБНИХ ГАЗОВИХ УТВОРЕНЬ В ГАЛАКТИКАХ

01-03,02. - Астрофізика..!, радіоастрономія

Автореферат .

дисертації на’ здобуття вченого ступеня-кандидата фізико - математических наук

ШВ - 1999.

.Робота виконана у Головній астрономічній обсерваторії Академії неук Україні!. ’

Науковий керівник: Офіційні опоненти:

Провідав організація:

доктор фізико-математичних наук, професор Колесник І.Г.

член-кореспондент АН України доктор- фізико-математичних наук професор Фомін П.І. кандидат фізико-математичних наук Гнатик Б.І. .

Спеціальна астрофізична обсерваторія Рооійоької Академії наук. .

Захист відбудеться 1 квітня 1993 року на засіданні • Спеціалізованої ради Д 016.14.01 при Головній, астрономічній ' обсерваторії Академії наук України (252127, м. Київ, Голосіїво), початок засідання о 12 годині.

З диссертаціею можна ознайомитись у бібліотеці Головної астрономічної обсерваторії Академії наук України..

Автореферат,розі сланий 1993 г.

•Вчений секретар Спеціалізованої рада кандидат фізико-математичних наук

Актуальність.

З часом все більше 1 більша спостережувальних даних про галактики потребують для своєї Інтерпретації розгляду тривісних моделей.' Насамперед, такі моделі необхідні для пояснення незвичайних фори 1 кінематики галактик. Особливу групу об’єктів утворюють сфероїдальні і еліптичні галактики, у яких спостерігаються полярні кільця та інші крупномасштабні структури в площині,. перпендикулярній . до великої осі. Такі утворення можуть бути стійкими тільки у тому випадку, якщо галактика має тривісний потенціал.

Природа 1 походження галактик з полярними кільцями до цього часу практично не вивчені. Тому викликає великий інтерес дослідження, процесів, які можуть привести до утворення таких структур. Для цього необхідно розробити чисельні методи,' які дозволяють моделювати течії газів 1 рух зірок в скадаих тривісних потенціалах. ЦІ напрямки роботи визначають актуальність проведеного дослідження.

Галвктики з полярними кільцями (PRG - Polar Riño Gal aw) були виділені, в самостійну групу об’єктів близько 10 років тому. ЦІ об’єкти мають масивні газозіркові утворення в полярній площині (частіше у формі замкнутого • кільця).' Найбільш повний каталог подібних об’єктів і одержані про них дані зібрані в роботі Whitmore ет al- (1990).

Полярні кільця знайдапі у галактик, які належать переважно до типу SO або є. Морфологічне класифікація викликає певні труднощі, в першу чергу неоднозначністю відновлення просторової форми об’єкта за спостережуваним двомірнум образом. В каталозі Whitmore ет al. (1990), наводиться б галактик, у яких наявність полярного кільця надійно підтвзрджувться детальним кінематичним картуванням

шк об’єктів. Кількість надійних кандидатів в галактики з полярними кільцями дорівнюй 27. Кількість можливих кандидатів - 73, а об ’єкгів, можливо зв ’язаних з такими галактиками - 51. Автори показують, що з урахуванням ефектів селекції загальна кількість галактик з полярними кільцями серед галактик типу БО становить близько 5 %. Звідси видно, що присутність полярних кілець у галактик можна вважати зовсім ке випадковим, а досить поширеним явищем.

За деякими даними (Вектім ет аі_. (1991), Берітоі_а ет аі.. (1988), Соитороиі.оз (1958), Векгоі_а єт аі.. (1991)) ДО Цих об’єктів слід додати галактики, щ.о мають незвичну кінематику ядра (обертання в протилежні ■ сторони області ядра та зовнішніх шарів), а' також галактики з пиловими смугами ' вздовж малої чи великої осі. Уявлення про ці об’єкти, як про тривісні галактики, які'мають полярні кільця, можуть успішно пояснити більшу частину ■ спостережуваних властивостей ' цих галактик. Таким чином, галактики з полярними кільцевими

структурами можна вважати досить важливим класом об ’актів. В ' зв ’язку з цим виникав проблема утворення - галактик з -

полярними структурами, Існування" котрих е принципово важливим для розуміння формування типів галактик.'

Кільця галактик складаються в основному із зірок та газу, але Інколи в них спостерігається також значна кількість пилу. Кільця практично завжди розміщуються у

полярній площині, за невеликим винятком, коли інтерпретувати спостережувану картину можна тільки припустивши, що кільце нахилене до галактичної площини не під кутом 90*, а під меншим кутом. Як правило, у таких галактик явно видно сліди взаємодії або злиття з сусідньою галактикою, що часто зовсім спотворює регулярну структуру.

Масу галактики оцінюють по спостережуваній ширині лінії НІ на 21 см, поклавши, що вона зумовлена обертанням 1

припустивши сферичний розподіл маси в галактиці; Масу газу в полярному кільці можна оцінити по .спостережуваному Інтегральному потоку випромінювання рні. Масу зірок в кільці можна оцінити, використовуючи припущення, що як 1 в нашій

Галактиці, маса газу становить кілька процентів від маси гірок. Одержані оцінки показують, що повна маса кільця не більша за масу галактики. За кольором кільця голубіші, ніж сама галактика, а це вказує на присутність в кільцях молодих зірок 1 на те, що процес утворення зірок тут продовжується.

. Той Факт, що галактик з полярними кільцями досить богато, 1 в кільцях спостерігаються як зірки, так 1 пил, показує, що вони існують довгий час, > 1 10" років.

Мета роботи.

Форш і кінематика крунномасштабних газових-утворень в галактиках надзвичайно різноманітні. Дослідження газової складової галактик, в першу чергу нейтрального водню НІ, почали розвиватися з появою можливості спостерігати з високим кутовим розділенням у лінії нейтрального водню ■ {21 см). Зараз накопичено багато даних не тільки про інтегральні спектри НІ, але 1 про розподіл нейтрального водню по зображенню галактик. .

Цікавим є дослідження, розподілу галактик з НІ оточенням в середині і зовні скупчень галактик. У роботі Warmels (1986) показано,..що у скупченнях таких галактик суттєво менше. Можливо, це зв’язано з руйнуючою дією на регулярні НІ структури близьких проходжень сусідніх галактик. :.

Можна виділити окрему групу галактик, в яких НІ формує видовжені регулярні структури, перпендикулярні Бидовженості оптичного зображення. В дисертації зроблена спроба пояснити деякі загальні властивості цього цікавого класу галактик, спираючись на припущення, що бони, мають • тривісні гравітаційні потенціали. .

Центральною проблемою у. .поясненні феномена галактик з полярними кільцями в проблема джерела ні тазу для утворення полярної структури. Зараз домінує точка зору, що походження газу зовнішнє. Виникнення структури ні пояснюють захватом газу сусідньої галактики або злиттям галактик; В цьому випадку газ потрапляє.в поле гравітації тривісної галактики.

у якому потім і відбувається еволвдія газового утворення. Однак, при такій інтерпретації не можна пояснити наявність полярних кілець у деяких ізольованих об'єктів, які не мають підходящих кандидатів на роль "донора" Ш. Крій того, досить багато об’єктів мають регулярні полярні структури, що не дуже узгоджується із механізмом зімкнення галактик, який, не може пояснити таку велику кількість зближень, що дають подібні регулярні структури. Тому, більш усього, захват 1 злиття галактик руйнують регулярні полярні кільця, а не формують їх.

Друга, не менш важлива, проблема - пояснення затримки осідання газу в полярній площині галактики 1 утворення замість диска кільцевої структури. Розв’язання, задачі у чисто газовому Зближенні показэло, що за декілька обертів газ повністю осідав на дантр за рахунок сил в ’язкості, а на периферії не залишається практично нічого, тобто, в такій постановці неможливо пояснити стійкі, довго існуючі полярні кільця.

Ми почали свої дослідження з припущення, що полярні структури можуть утворюватися не .тільки в результаті захвату газу від сусідньої галактики або злиття галактик, а 1 в

результаті вичерпування газу з власної, оболонки, ■ тобто з

решти протогалактичної хмари. Головною метою ми вважаємо розробку моделі, р рамках якої можливе формування полярних-структур в бо при утворенні галактик, або в процзсі їх' наступної еволюції. Такий підхід запропонований у моделі вкладених еліпсоїдів (Kolesnik * (1990)). В ЦІЙ моделі припускається, що в тривісній протогалактиці з. самого початку Існують масові рухи в полярній площині-, котрі в

процесі формування галактики і наступної еволюції газового

оточення можуть привести до формування .спостережуваній полярних структур. '

(Та першому етапі реалізації нашої моделі . були доолідавні. орбіти пробник не взаемодітих частинок в полі гравітвції вкладених тривісних однорідних еліпсоїдів (Берцик та Колесник (1992b)). Цими еліпсоїдами моделювались

галактика, диск, гало 1, в деякій мірі, самогравітація масивного полярного кільця. Основний результат цієї роботи полягав у тому, що витягнуті (еліптичні) полярні орбіти існують 1 вони стійкі в площині YZ. Для забезпечення спостережуваних витягнутостей кілець (приблизно 1:2) необхідно, щоб орбіти частинок проходили через тіло галактики. Показано Існування особливої точки зближення орбіт, котра знаходиться на осі Z на відстані, приблизно рівній в - проміжній осі галактики.

Наступним кроком були дослідження рухів газу в полярній площині мэтодом згладженої гідродинаміки частинок. Важливим моментом у нашій моделі е Ідея, що осідаючий газ при наближенні до центру збільшує свою густину настільки, що у ньому можуть початися процеси формування молекулярних хмар 1 зірок. В цій зоні відбувається суттєве зменшення в’язкості, тому молекулярні хмари 1 області., зіркоутворення можуть сформувати довгоживучу кільцеву структуру на полярній орбіті галактики.

Алгоритмічно це відповідає переходу від газового середовища до системи окремих гравітуючих тіл. Останнім часом з’явились работи (Theuns (1992), Katz ano Rix (1992)), в яких також враховуються ефекти -зменшення в’язкості в структурах, що формуються.

Зона переходу у зіркову фазу в нашій реалізації задавалась параметрично. Починаючи с деякої певної відстані, газ взаємодіє з оточенням тільки через гравітацію, а члени, пов’язані з в’язкістю 1 газовим тиском, вважались рівними нулю.

Ступінь новизни. ‘

1. Показана принципова можливість утворення системи галактик з полярними кільцями з тривісної протогалактики шляхом внутрішьої еволюції, за рахунок осідання газу у виділену полярну площину (Уг). •'

2. Детально розглянуті кінематічні-та просторові моделі

двох незвичайних галактик (об’єкта Хоага та ІС 2006). Показано, що їх властивості можна добре описати за допомогою моделі галактики з полярними- к1льцями. Показана принципова можливість наявності еліптичного полярного кільця в об’єкті Хоага.

3. Побудована програма розрахунку гравітаційного потенціалу вкладених тривісних еліпсоїдів . (як саіввісюш,

так 1 противісних). Досліджені рухи ..пробних.......частинок по

стійких орбітах у цих складних потенціалах.

4. Досліджена можливість утворення 1 стійкість витягнутих еліптичних полярних кілець, що складаються з частинок, в сумарному потенціалі системи галактика + диск + гало.

5. Побудована програма розрахунку гідродинамічних задач методом згладаеної гідродинаміки- частушок. Проведено дослідження конкретної реалізації ' мэтоду .на тестових задачах.

6. Проведені численні експерименти, що демонструють процес осідання газового залишку протогалактики у полі гравітації тривісного центру.

7. Розглянуті моделі показують, що, використовуючи змішаний код згладаеної гідродинаміки частинок 1 N - тіл (урахування перехода газу в зірки), можна вивчати процес утворення полярних кілець галактик.

Практична цінність. \

Результати роботи можуть бути використані в ГАІШ (Москва), ІА РАН (Москва), CAO РАН.. (Зеленчук),' Кр АО (Научний) ІПММ АНУ (Львів), РІ АНУ (Харків) та інших установах, що проводять дослідження в області астрофізики і космічної газодинаміки. ■

Викладені в дисертації результати можуть бути використані:

1. Для дослідження стійкості 1 , еволюції, газових

структур в оточенні галактики, а також інтерпретації спостережуваних полярних структур.

Для дослідження руху частинок по стійких орбитах в складних тривісних потенціалах еліпсоїдальних тіл.

3. Для дослідження тримірних газодинаміних течій з урахуванням самогравітації в довільних гравітаційних полях мэтодом згладженої гідродинаміки частинок.

Положення, що виносяться на захист.

1. Моделі галактики іс 2006 и об’єкта Хоага як галактик з полярними кільцями. ■

2. Дослідження властивостей орбіт пробних частішок в полярній площині складній тривісних потенціалів.

3. Дослідження динаміки газу в полярній площині

тривісної галактики 1 визначення умов формування полярній кілець галактик. • -

- 4. Комплекс програм на основі згладженої гідродинаміки

частинок для розрахунків, динаміки самогравітукяих тривісних газозіркових систем.:

Апробація роботи.

Результати роботи . доповідалися на семінарах відділу фізики зірок 1 галактик ГАО, на об’єднаному астрофізичному семінарі ГАО, на міжнародній робочій нараді "Еволюція міжзіркового середовища 1 динаміка галактик" (Прага, 1991), на семінарі по космічній газодинаміці (Львів, 1992). •

Структура и об’єм дисертації. *

Робота складається з вступу,'.' чотирьох розділів, висновку та списку цитованої літератури. Об’єм . дисертації складве 133 сторінки, 43 малюнки 1 2 таблиці включно, та 70 назв бібліографічних джерел.

- а -

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність проблеми,

сформульовані мета та задачі' роботи, основні результати, що виносяться на захист, вказана їх наукова новизна і практична цінність.

•У першому розділі ми розглядаємо кінематичну та

просторову структуру двох незвичайних об’єктів. Це об’єкт Хоага 1 еліптична галактика іс 2006. Обидва об’єкти, на нашу думку, досить добре описуються за допомогою моделі галактики з полярним кільцем. Припущення про наявність полярних кілець у цих об ’ектів може зняти частину проблем, ідо постають при Інтерпретації спостережуваних властивостей цих галактик.

Модель об’єкту Хоага, як гвлактики з еліптичнім полярним кільцем, дозволяв пояснити всі дані спостережень цьог_> об’єкту, що е у наявності, 1, насамперед, його надзвичайно симетричне зображення. Очевидно, Інші галактики типу об'єкту Хоага також можуть бути пояснені подібним чином. Отже, галактики з полярними кільцями утворюють добре відокремлену групу об’єктів, природа 1 властивості котрих заслуговують всебічного вивчення. Для цього необхідно розглядати динамічну еволюцію 1 рівновагу газових 1 зоряних систем в тривісних потенціалах. Тому дослідження галактик з полярними кільцями можуть привести, до принципово нових поглядів на природу галактик класичних типів.

Модель галактики з полярним кільцем добре пояснює 1 основні характеристики галактики ІС 2006. Одним Із способів перевірки правильності запропонованої моделі може бути визначення кривих обертання ядра галактики при різних позиційних кутах. Дійсно, полюс ядра розміщений асиметрично відносно зображення, що повинно проявитися в асиметрії кривої обертання при положенні щілини спектрографа

перпендикулярно ввдрвисвності об’єкту. Такі спостереження дозволяють незалежним способом визначити кут нахилу галактики до площини неба.

У другому розділі досліджуються орбіти пробних частинок

в гравітаційнму полі вкладених однорідних тривісних еліпсоїдів. Демонструється принципова можливість Існування стійких витягнутих петлеподібних орбіт в полярній площині тривісної галактики та досліджується залежність параметрів орбіт від характеристики галактики 1 гало.

В даному розділі була поставлена задача дослідити властивості замкнутих орбіт частинок у гравітаційному полі двох вкладених однорідних еліпсоїдів, що мають різні співвідношення осей, маси 1 взаємну орієнтацію для того, щоб визначити умови, при яких орбіти можуть мати еліптичну форму. Інтерес до такої задачі виник у зв’язку з існуванням галактик з полярними кільцевими структурами (Whitmore ет al.. (1990)) 1 припущенням (Kolesnik (1990)), ЩО полярні кільця можуть мати еліптичну форму. Оскільки мета досліджень показати принципову можливість існування еліптичних полярних кілець, а не будувати моделі конкретних галактик, була можливість обмежити розгляд найпростішим випадком однорідних тривісних еліпсоїдів.

Побудований алгоритм пошуку замкнутої орбіти у довільному тривісному потенціалі та визначені області існування еліптичних орбіт в гравітаційному полі двох вкладених тривісних еліпсоїдів. Розглянуті випадки орбіт, що містяться всередині та Іззовні тіла, а також орбіт, які перетинають поверхню тіла 1 межу вкладених еліпсоїдів.

Розрахунки показують, що в гравітаційному полі тривісного еліпсоїду, як без масивного гало, так 1 при його наявності, Існує область, в якій полярні . орбіти мають помітну видовжаність, зі співвідношенням осей, рівним 2-3. Це вказує на можливість Існування еліптичних полярних кілець галактик, що дозволяв пояснити природу незвичайних галактик типу об’екту Хоага, а також можливу протилежність напрямів

обертання кільцевої структури 1 самої галактики (Берцик та Колеснгас (1992а, 19926)).

Для того, щоб орбіти мали поміну еліптичність, вони обов’язково повинні проходити через тіло, яке створює гравітаційний потенціал. Цю властивість можна розглядати як ознаку наявності сплюснутого темного гало, або масивного диску, який слабо світиться, у SO галактик, що мають полярні кільця. Власні криві обертання у галактик з полярними кільцями NGC 4650А, ESO 415-G26 и А0136-0801 також свідчать на користь існування у них темного гало (Sackett ano Sparke (1990), Whitmore et al. (1987)). Спостереження галактики NGC 5128 показали наявність у неї дископодібної або кільцевої структури НІ, з якою зв ’язана пилова смуга (van Gorkom et al. (1990)). Газ розподілений таким чином, що можна припустити його скупчення в еліптичній кільцевій структурі, яку видно поздовж великої осі кільця.

При русі частинок у гравітаційному полі тривісного тіла звертають на себе увагу дві особливості: Існування області

згущення орбіт частинок у напрямі, перпендикулярному видовженості гравітаційного потенціалу, а також помітна різн.щя між кривими обертання у цих напрямах. ЦІ властивості можна використати при розробці методів пошуку ефектів тривісності у галактик.

Існування областей згущення орбіт в точках z ± в може грати важливу роль у процесах формування полярних кілець галактик. Підвищена густина газу 1 великий градієнт швидкості поблизу дах точок будуть сприяти гальмуванню речовини 1 переходу її на більш витягнуті орбіти. Так поступово у газовому гало галактики, може виділитися щільне кільце, в якому починається зІркоутворення 1 утворюється гвлактика з полярним кільцем.

У третьому розділі описаний алгоритм штоду згладженої

гідродинаміки частинок. Наводиться детальний опис методу та його конкретної реалізації, ■ а також тестів, які були прораховані для дослідження методу.

Метод сгладаеної гідродинаміки частин (SPH - Smoothed Particle Hydrodynamics ) призначений для чисельного моделювання тримірних газодинамічних задач, зокрема, таких як зіткнення молекулярних хмар, припливна взаємодія галактик, аккреція зірки, які швидко обертаються та інші, в яких відсутня будь-яка симмзтрія і неможливо обмежитися одномірним чи двомірним наближеннями без збитків для розгляду суті явища.

ІЛзтод SPH дозволяв використовувати набутий великий досвід побудови алгоритмів в проблемі N - тіл, в тому числі і розпаралелювання на сучасних суперкомпьютерах з векторними процесорами. Алгоритм SPH достатньо простий в програмуванні, типова задача займав десь близко 1000 - 1500 рядкиїв коду.

В той час, як сіткові методи успішно розвиваються вже 40 - 45 років, SPH виник приблизно 10 - 15 років назад. Результати отримані за методом SPH при моделюванні просторових газодинамічних явищ, показують значні можливості цього методу при аналізі складних проблем астрофізики.

В даному розділі викладені основи мзтоду SPH 1 деякі його модифікації, стосовно до течій в газових дисках галактик. Дається також опис - проведених тестів, які показують ефективність використання • запропонованого метода SPH для газодинамічних задач з великими градієнтами щільності, навіть .в випадку порівняно невеликої' кількості частин. ’

Разраховані моделі дозволяють оцінити можливості описаного методу SPH із змінним у часі 1 у просторі с та з Інтегруванням рівнянь руху частин, де використовуються так звані Індивідуальні часові кроки. Метод найбільш ефективно працює для систем з великим градієнтом* щільності, де ефективне інтегрування з використанием індивідуального часу для частин.

Висока точність методу забезпечується, в першу чергу, за рахунок обчислення сили по методу pp. Крім того, внаслідок використання індивідуального часу, час що йде на один крок інтегрування, пропорційний N,. а не N*. як

звичайному алгоритмі РР. Як показують наші розрахунки, мзтод можна ефективно використовувати для широкого кола газодинамічних задач.

У четвертому розділі наводяться результати розрахунків

методом згладауваної гідродинаміки частин моделей формування 1 еволюції галактик з полярними кільцями. Досліджується рух газу в сумісному полі гравітації тривісної галактики, галактичного диска 1 гало. Газ спочатку знаходиться на рівноважних орбітах, розрахованих по програмі руху частинок в полі вкладених однорідних тривісних еліпсоїдів. Показано, . що осідання газу в полярній площині за рахунок переходу в зіркову фазу може призводити до утворення полярних кілець.

• Ми застосували модифікований метод БРН для з'ясування ■деяких загальних закономірностей еволюції протогалактики, виявлення механізмів, які сприяють появі полярних структур 1 утриманні їх в стабільному стані на протязі тривалого проміжку часу.

Був розроблений змішаний код для розрахунку еволюції системи, що складається з газу и зірок. Процес переходу газу в зірки задавався параметрично. Динаміка газової складової розглядалася методом БРН з Індивідуальними часовими кроками, а для частин системи, які . лопали в зону зіркоутворення, здійснювався перехід до ансамблю N - тіл. Було проведено . декілька серій розрахунків. Спочатку досліджувалось еволюція чисто газової системи. Потім проведено дослідження з урахуванням переходу газа в холодну фазу 1 в зірки. В останній серії в розрахунках була врахована 1 самогравітація зіркової складової.

На основі наших моделей ми можемо зробити два загальних висновки, які стосуються формування 1 еволюції галактик з полярними кільцями.

1) Парехід газу в зірки вкрай важливий для виділення , кільцевої структури (за рахунок зменшення в’язкості), у протилежному випадку, утворюються диски.

2) Якщо роль самогравітації утвореного зіркового кільця

мала (MCJOl + МЛ.„ > Mrif>9), to кільце регулярне і стабільна, інакше, в кільці суттєвими є збурюючі мода, що приводить спочатку до фрагментації і руйнування структури, а з ростом МГІ до осідання в диск.

Якісний сценарій утворення полярного кільця в світлі . обчислених нами моделей 1 робіт Нютеш, Voolis ano Contopoulos (1991), HiOTEus ano Voous (1991У, Barnes J. ano Efstathiou 0. (1987) i Voolis ano Hiotelis (1989) ми уявляєм Т8КИМ 'ЧИНОМ.

Еволюція протогалактичної системи починається скоріш усього з тривісного газового утворення. В цьому тривісному газовому тілі за рахунок самогравітації починається формування галактики. Яка буде структура галактики в майбутньому, в першу чергу визначається масою М

протогалвктики, загальним мошнтом обертання L газового згустку і тш, яка частина газу встигне перейти в зірки ще до формування тіла галактики. Для формуровання галактик з полярними кільцями важливим є те, що галактика, яка виділяється (котра по масі становить 10 - 20 відсотків) скоріше всього також тривісна, і, отже, еволюція газового залишку протогалвктики проходить в тривісному потенціалі центрального тіла. -

В цьому потенціалі існують виділені площини XY і YZ. В ці площини і осідає в основному газ. Яка частина газу в яку площину буде осідати в основному визначається тривісністю , центральної галактики і величиною компонент L„ і L, загального момзнту протогалактичного залишку. Чим шнше співвідношення найквншої 1 найбільшої осей у галактики (наприклад: дискові структури), тім сильніша асиметрія потенціалу, 1, отже, частина маси, яка осідала в полярну площину (цим можна якісно пояснити той факт, що, якщо У дискової галактики в полярне кільцз, то воно більш масивне, ніж у еліптичної). Чим більша частина |_„ в загальному ■*

моменті L, тим більше, звичайно, і ймовірність осідання в полярну площину YZ. Врешті решт приблизно за декілька 10° років в полярну площину може осісти поміжна частина газу.

На подальшу еволюцію газу в полярній площині суттєво впливав можливість, переходу газу в холодну фазу 1 в зірки при зростанні густини. В результаті цього в ’язкість в газо -зоряній суміші значно зменшується, 1 можуть формуватися довгої снуючі (в. маштабі декількох 10е* років) структури, котрі ми спостерігаємо у вигляді полярних кілець.

■ Згідно з нашими моделями, якщо Існує сильна самогравітація зоряної компоненти, то вона діє у напрямі руйнування регулярної полярної структури. Верхня границя по масі для кільця Мгіпд (в дослідауваних нами шжах параштрів кілець 1 галактик) приблизно дорівнює Мда1 + Маик. Якщо кільце' більш масивне, то збурюючі мода в кільці настільки сильні, що це їй де до руйнування кільця.

У висновках сформульовані основні результати

дисертації.

Основні результати роботи.

1. Показана принципова можливість утворення галактик з полярними кільцями з тривісної протогалактики шляхом внутрішньої еволюції, за рахунок осідання газу у виділену полярну площину (У2).

2. Детально розглянуті кінематичні та просторові моделі, двох незвичайних галактик (об'єкту Хоага 1 ІС 2006). Показано, що їх властивості можна добре описати за допомогою моделі галактик з полярними кільцями. Показана принципова можливість наявності у цих об’єктів еліптичного полярного кільця.

3. Побудована програма розрахунку гравітаційного потенціалу вкладених тривісних еліпсоїдів (як співвісних, так I против і сних). В цих потенціалах дослідаений рух пробних частинок на стійких орбітах.

4. Досліджена можливість утворення витягнутих еліптичних полярних кілець, що складаються з частинок, та їх стійкість в сумісткому потенціалі системи галактика + диск +

гало.

5. Побудована програма розв’язку гідродинамічних задач методом згладженої гідродинаміки частинок. Проведено дослідження конкретної реалізації методу на тестових задачах.

6. По модифікованій програмі згладаеної гідродинаміки частинок проведені чисельні експерименти, які демонструють процес осідання газового залишку протогалактики в полі гравітації тривісного центру у виділену полярну площину (XL).

7. Розглянуті моделі показують, що, використовуючи змішаний код згладженої гідродинаміки частинок та N - тіл (урахування переходу газу у холодну фазу та зірки), можна якісно описати стійкі, довго існуючі об’єкти типу галактик з полярними КІЛЬЦЯМИ.

Основні результаті' дисертації надруковані у наступних роботах: -

Берцик П.П. и Колесник 11.Г., 1992а, Может ли объект Хоага быть галактикой с полярным кольцом? // Кинематика и физика небес, тел. - 8, No 4, с. 84 - 91.

Берцик П.П. и Колесник М.Г., 19920, 1C 2006 - эллиптическая галактика с полярным кольцом. // Кинематика и физика небес, тел. - 8, No 4, с. 92 - 96. .

Берцик П.П. и Колесник И.Г., 1992b, Орбиты частиц в

трехосных потенциалах двух эллипсоидальных тел. // ГАО препринт, ГАО - 92 - 8Р, Киев - 1992, с. 28.

Berczik P. and Kolesnik I.G., 1991а, Hoag's object as a

POLAR-RING OALAXY ? //. EVOLOUTION OF INTERSTELLAR

Matter and Dynamics of Galaxies, CTS Workshop No. 1,

Prague, 21 - 25 May 1991.

Berczik P. and Kolesnik 1.G-, 1991b, IC 2006 as an

elliptical galaxy with A polar ring- // Evoloution of

Interstellar Matter ano Dynamics of Galaxies, CTS

Workshop No. 1. Prague, 21 - 25 May 1991.

Список цитованої літератури.

Barnes J. and Efstathiou G., 1987, Angular momentum from tidal torques // Ap.J. - 319, p. 575 - 600.

Bertin G., Bertola F-, Buson L.M. and Danziger I.J.. 1991, A

SEARCH FOR DARK MATTER IN ELLIPTICAL GALAXIES. // ESO PREPRINT, 791.

Bertola F. Buson L.M. and Zeiunger W.W.. 1988, Counter -

ROTATION IN DUST - LANE ELLIPTICALS AND THE IMPLICATIONS FOR ACCREATIQN EVENTS IN GALAXIES. //

Nature, - 335, p. 705 - 706.

Contopoulos G., 1958. On the isophotes of ellipsoidal nebulae. // Z. Astrophysik. - 39, p. 126 - 132.

Hiotelis N.. Voglis N. and Contopoulos G., 1991,

Hydrooinamics in a collapsing gaseous protogalaxy. /f A.A. - 242, p. 69 - 76.

Hiotelis N. and Voglis N.. 1991, Smooth particle

hydrodynamics with locally readjustable resolution in the collapse of a gaseous protogalaxy . //

A.A. - 243, p. 333 - 3+0.

Katz N. and Fix H.W., 1992. Cooling and the longevity of polar rings. // Ap.J. - 389, L55 - L58.

Kolesnik I.e., 1990, Large scale HI structures in galaxies and their conection with problems or galaxy formation // Preprint ITP-90-40E, Kiev - 1990-Sackett P.D. and Sparke L.S.. 1990, Тне dark halo of the polar - ring galaxy HGC 4-650A // Ap.J. - 361, p. 408 -418. '

Theuns T., 1992, Hydrodynamics of encounters between star cluster and molecular clouds. // ESO preprint, No 842, p. 17.

Voglis N. and Hiotelis N., .1989, Simulations of galaxy formation in tidal fields. // A, A. - 218, p. 1 - 14. van Gorkom J.H, van der Hulst J.M. і Hachick A.D. and Tubbs A.D. 1990, VLA HI observations of the radio galaxy

Centaurus A. // A.J. - 99, N6, p. 1781 - 1789.

WARMELS R.H. HI PROPERTIES OF SPIRAL OALAXIES IN THE VlROO

Cluster // Ph.D. Thesis. University of Groningen -1986.

Whitmore B.C., Lucas R.A.. McElroy D.B., Steiman-Cameron T.Y., Sackett P.D., Ollino R.P., 1990, New observations

AND A PHOTOGRAPHIC ATLAS OF POLAR-RINO OALAXIES //

A.J. - 100, N5, P. 1489 - 1S22.

Whitmore B.C., Me Elroy D.B. and Schweizer F., 1987, The

SHAPE OF THE DARK HALO IN POLAR - RING OALAXIES* //

Ap.J. - 314, N2, p. 439 - 456.

Зам. ¿9 ' Формат 60x84/16. Обл.-ввд.арк. 1,0

Підписано до друку 8.02.93 р. Тираж 100.

Поліграфічна дільниця ІТФ ім.М.М.Боголюбова АН України