понедельник, 12 ноября 2012 г.

Новая сущность. Часть 13. Твердотельное вращение ядра Галактики


    Федор Дергачев

    Заканчивая предыдущую часть Интернет-исследования, я отметил, что воздействия новой сущности на самом деле не являются «неуловимыми» – более того, они лежат на поверхности, но невидимы «замыленным» взглядом.

    Сначала приведу «нейтральный» обзор (сделанный тем самым упомянутым здесь «замыленным взглядом») центральной части диска нашей Галактики Млечный Путь, умалчивающий, правда, при всех своих достоинствах, об очень интересной особенности вращения этой области. Естественно, ниже эту особенность я «озвучу» и постараюсь разобрать подробнее.

    Центральная область Галактики

    «Центральные области (ядра) многих галактик очень активны, они являются источниками интенсивного электромагнитного излучения во всех диапазонах длин волн. К спиральным галактикам с активными ядрами относятся, например, т. н. сейфертовские галактики с энерговыделением до 1044 эрг/с в центральной области. В Галактике центральная область скрыта от нас мощным слоем пыли, ослабляющим свет в десятки тысяч раз. Однако исследования в инфракрасных (ИК) лучах позволили установить, что Галактика имеет звёздное ядро, похожее на спокойные (несейфертовские) ядра галактик типа Sb и Sc
    Светимость центральной области Галактики (R ≈ 1 кпк) не превосходит, по-видимому, 1042 эрг/с. Основной вклад в светимость дают звёзды красные гиганты и сверхгиганты, а основной вклад в массу - звёзды-карлики поздних спектральных классов. В самом центре Галактики, в пределах 1 парсека (пк), находятся дискретные источники радио-, ИК- и рентгеновского излучения.
    В центре Галактики обычно выделяют три области. Первая, имеющая радиус 4 кпк интересна особенностями кинематики и распределения газа. Вторая область радиусом R ≈ 600 пк включает в себя звёздный балдж с массой, равной 4 млрд. масс Солнца  и околоядерный газовый диск с массой 600 млн. масс Солнца. Наконец, окрестность центра с радиусом в несколько парсеков называется ядром (часто ядром называют вообще всю центральную часть Галактики). Не исключено, что распределение вещества в центре Галактики асимметрично. Во многих спиральных галактиках обнаружена перемычка (бар), в центре которой расположено ядро, а от концов её отходят спиральные ветви. Такая перемычка может быть и у нашей Галактики.

    Область R < 4 кпк. Здесь обнаруживается резкое (примерно в 4 раза) падение общей плотности газа по сравнению с пиком плотности на расстоянии 4-5 кпк. Кольцо низкого содержания газа (дыра в газовом диске) тянется до расстояний R ≈ 600 - 700 пк от центра, где масса газа на единицу поверхности диска подскакивает от 4-5 до 500 масс Солнца на кв. парсек. Массы газа 600 млн. масс Солнца, содержащегося в области с R = 600 пк, более чем достаточно для того, чтобы при равномерном её распределении внутри полости с R = 4 кпк заполнить указанную дыру. Отсюда возникло предположение, что в области с R < 4 кпк газ испытал сильную потерю момента количества движения из-за турбулентной вязкости или из-за торможения в гравитационном поле вращающейся перемычки и собрался в самом центре Галактики. Эта точка зрения альтернативна другим гипотезам, согласно которым газ в области R < 4 кпк или исчерпался в результате интенсивного звездообразования, или был выброшен из центра Галактики.

    Балдж и газовый диск (R < 600 пк). Эта область особенно ярка в ИК-диапазоне на волне 2 мкм. ИК-радиация, представляющая собой переработанное пылью более коротковолновое излучение звёзд балджа, идёт в основном из области с R < 200 пк и имеет резкий пик интенсивности в самом центре Галактики. Пик выделяется даже в пределах 1 пк от центра, что свидетельствует о сильной концентрации звёзд в очень небольшом объёме ядра Галактики. Центральная часть балджа погружена в ионизованный газ - околоядерный водородный (HII) диск поперечником ≈150 пк. Он хорошо прослеживается благодаря своему тепловому радиоизлучению. Предполагается, что ионизация газа обусловлена молодыми звёздами спектр. класса О. В области зоны HII звёздная масса ≈ 1,5 млрд. масс Солнца, общая масса газа  ≈ 12  млн масс Солнца. Большая часть газа объединена в облака молекулярного водорода, среди которых особенно известны комплексы молекулярных облаков Стрелец А и Стрелец В, расположенные в центральной части околоядерного диска.
    Наблюдения радиоизлучения в линиях и в непрерывном спектре обнаруживают необычное распределение и кинематику газа внутри балджа. По-видимому, весь газ сосредоточен здесь в околоядерном диске с R ≈ 600 - 700 пк, наклонённом к плоскости галактического экватора под углом 220. Диск быстро вращается и расширяется со скоростями 100-200 км/с.
    Существование наклонённого газового диска осложняет решение вопроса о происхождении газа в балдже. Если он попал туда в результате падения из области R < 4 кпк, то трудно объяснить появление наклона оси вращения.

    Ядро Галактики. Наблюдаемое излучение ядра Галактики имеет максимальную интенсивность на волне ≈ 2 мкм (инфракрасный-диапазон). В инфракрасном диапазоне преимущественно излучает пыль, нагретая звёздами балджа (сами звёзды невидимы из-за сильного поглощения излучения в оптическом диапазоне). Но в ядре Галактики обнаружены и компактные ИК-источники, самый интересный из которых - IRS 16 - имеет размеры около 0,1 пк (рис. 13).

Рис. 13. Изофоты ИК-излучения центра Галактики на волне 2,2 мкм. Крестиком отмечен источник IRS 16, находящийся в центре звёздного балджа Галактики. По горизонтальной оси - прямое восхождение
    В этом районе находится радиоизлучающая область HII - Стрелец А Западный (рис. 14).

Рис. 14. Изофоты теплового радиоизлучения центра Галактики. Показан радиоисточник Стрелец А Западный 
     Предполагается, что она содержит скопление O-звёзд. Методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой в её центре был обнаружен, пожалуй, самый удивительный объект Галактики. Это чрезвычайно компактный источник нетеплового радиоизлучения размером меньше 0,001'', т. е. меньше 10 астрономических единиц. Было высказано предположение, что он является чёрной дырой с массой ≈ 1 млн. масс Солнца.
    По излучению на волне λ = 12,8 мкм (линия Nell) удалось выяснить особенности движения в самом центре Галактики, в области диаметром 1 пк. Были обнаружены большие хаотические скорости и радиальное расширение вещества; найдены признаки его вращения со скоростью до 200 км/с. Отсюда найдена масса внутри этой области: M ≈ 5 млн. масс Солнца. Таким образом, если это вещество сосредоточено в звёздах, то концентрация звёзд в ядре Галактики в миллионы раз больше, чем в окрестности Солнца. Ось вращения ядра проходит через источник IRS 16, который, возможно, является центром звёздного балджа.
    Большой интерес представляет хим. состав ядра Галактики. Поскольку в ядре Галактики звёздная плотность исключительно высока, можно было бы ожидать здесь существенно иную картину эволюции хим. состава вещества, иное содержание тяжёлых элементов. Однако наблюдения пока ничего не говорят в пользу этого предположения. Оказалось, что температура зон HII в ядре Галактики выше, чем зон HII в спиральных рукавах, а поскольку эта температура определяется отводом теплоты за счёт излучения тяжёлых элементов, то указанный факт интерпретируется как отсутствие повышенного содержания тяжёлых элементов в ядре Галактики. Этот вывод может быть очень важен для правильного понимания химической эволюции Галактики в целом». («Динамика и кинематика Галактики». «Центральная область Галактики»).
    После знакомства с вышеприведенным чрезвычайно интересным, но, к сожалению, неполным обзором можно перейти к обещанной особенности: дело в том, что центр нашего Млечного пути (как и многих других галактик) вращается как твердое тело«Ядра галактик вращаются как твердые тела». («Звезды, галактики, Метагалактика». – 3-е изд., перераб. и доп. – М,: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1981, стр. 165. глава III «Галактики», раздел «Вращение галактик»).

    Твердотельное вращение ядра Галактики

    «Ядро галактики вращается как твердое тело. В самом деле, линейная скорость вращения  v, угловая скорость w и расстояние R до центра вращения связаны равенством

v = w R.

    Поэтому только при вращении, подобном вращению твердого тела при постоянстве угловой скорости w, у всех точек линейная скорость вращения пропорциональна расстоянию от центра. (Стр. 164).
    Мы видим, что у [галактики] NGC 5055 кривая скоростей сначала, близ центра, близка к прямой. Это подтверждается вращением ядра как твердого тела, так как указывает, что линейная скорость вращения пропорциональна расстоянию от центра галактики, а угловая скорость постоянна. Затем кривая отклоняется от прямой, линейные скорости продолжают возрастать, но не так быстро, как получилось бы по прямой. Это означает, что угловая скорость вращения начинает убывать по мере удаления от центра галактики.
    За некоторой точкой уменьшение угловой скорости уже не может компенсироваться увеличением расстояния, произведение w R, а следовательно, и линейная скорость начинают убывать…» («Звезды, галактики, Метагалактика». – 3-е изд., перераб. и доп. – М,: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1981, стр. 167. глава III «Галактики», раздел «Вращение галактик»).

Кривая вращения типичной спиральной галактики: предсказанная (A) и наблюдаемая (B)   http://community.livejournal.com/4humanity/16836.html
По мере удаления от центра галактики скорости обращения не уменьшаются,  что говорит о том, что в галактике, в том числе вдалеке от её светящейся части, имеется несветящаяся, темная материя
    Вращение звезд в галактическом центре совершенно не подчиняется законам Кеплера, когда линейная скорость уменьшается с радиусом (обратно пропорциональна квадратному корню из радиуса). С одной стороны, это понятно, потому что влияние центральной черной дыры распространяется только на самую ближайшую к ней область. Но если кинематику галактического ядра, хотя и с большими нареканиями, еще можно принять к сведению, то по динамике возникают неразрешимые вопросы.
    Начну с кинематики.

    «За» и «до» «некоторой точки» 
                                                               
    «За некоторой точкой» от центра спиральной галактики вращение звезд перестает быть твердотельным и становится дифференциальным. Проследим, что же интересного происходит «за» и «до» удивительной «некоторой точки».

    1. «За некоторой точкой» начинаются спиральные рукава галактического диска. Причем «спиральные рукава представляют собой волны плотности, нарастающие до нелинейных амплитуд из-за развития гидродинамических (неджинсовских) неустойчивостей в газовом галактическом диске». (А.Г.Моpозов, А.В.Хопеpсков «Физика Дисков». Глава «Гидродинамическая концепция»).
    Вращение спиральных рукавов твердотельно, но «галактические диски, в которых наблюдаются спиральные структуры, вращаются дифференциально, а не как твёрдое тело. то есть угловая скорость вращения не является постоянной, а уменьшается от центра диска к его периферии». (Алексей Фридман «Из жизни спиральных галактик»).
    То есть эффектная галактическая спираль, включающая миллиарды звезд – это на самом деле перемещающиеся вокруг центра галактики волны плотности, а газ и звезды при обращении вокруг данного центра то уплотняются, попадая в «волну», то «разрежаются», выходя из нее. Галактическая спираль, вращающаяся как целое (поэтому и говорят о ее «твердотельном вращении»), на самом деле подобна морской волне, набегающей на берег, но на самом деле никуда не «бегущей».

    2. «До» «некоторой точки» заканчивается галактический центр, вращающийся твердотельно - «у всех точек линейная скорость вращения пропорциональна расстоянию от центра». В этом месте у 2/3 спиральных галактик находится перемычка – «бар».  
    «Бар галактики (от англ. bar, перемычка) - элемент структуры многих спиральных и неправильных галактик; выглядит как вытянутое уплотнение из звезд и межзвездного газа, лежащее в плоскости диска. Центр бара обычно совпадает с центром диска. Если у галактики есть бар, то спиральные ветви начинаются от концов бара, а не из центра галактики». («Бар Галактики»).

Изображение типичной спиральной галактики с перемычкой. Эта галактика находится в созвездии Большого Пса и имеет название NGC 2217. В центральной части этой галактики четко видна перемычка, состоящая из звезд и окруженная овальным кольцом. Спиральные рукава этой галактики формируют практически идеальные кольца. Они имеют голубоватые цвет, что говорит о наличии горячих, ярких молодых звезд, рожденных в облаках межзвездного газа. Центральный бар выглядит значительно ярче благодаря наличию здесь более старых звезд. В этой галактике видны также темные практически черные регионы, которые говорят о густой пыли, блокирующей проникновение света
   «У концов бара, где начинаются отстающие спиральные рукава, их линейная скорость и линейная скорость дифференциально вращающегося диска совпадают (если бар жестко связан со спиралями). Эта область диска у концов бара является местом основного – коротационного – резонанса галактического диска». (Фридман А.М., Хоперсков А.В. «Физика галактических дисков», стр. 399. Глава 7 «Крупномасштабные волновые галактические структуры». 7.8. «Медленные галактические бары в спиральных галактиках». 7.8.1. «Некоторые особенности формирования баров»).

    Является ли «некоторая точка» местом коротационного резонанса? Нет. Зона коротации находится значительно дальше от центра – а именно, там, где галактический диск уже «уверенно» вращается дифференциально.

    «Галактическая волна плотности распространяется от центра Галактики по спирали. Эта спиральная волна плотности обращается вокруг галактического центра с постоянной угловой скоростью (не зависящей от расстояния от центра Галактики). Поэтому спиральный узор при вращении сохраняется. Но этот узор есть картина распределения плотности. Что же касается отдельных «частиц» вещества — звезд или межзвездных облаков, скорость вращения которых зависит от расстояния от центра Галактики, то они при своем движении пересекают спиральную структуру. Звезды входят в спиральный рукав и, миновав его, вновь выходят в пространство между рукавами. На расстоянии 10-15 кпк от центра Галактики (пока расстояние точно не известно) скорость галактического вращения совпадает со скоростью вращения спирального узора. Эта область получила название зоны коротации. Вблизи нее звезды никогда не пересекают спиральные рукава. Некоторые авторы считают, что Солнце находится как раз в зоне коротации и что это оказало решающее влияние на происхождение жизни в Солнечной системе.
    Как возникают в Галактике волны плотности, что является их «генератором» - этот вопрос остается пока нерешенным. Возможно, разгадка таится в природе самого Галактического центра, откуда распространяются волны плотности»
. («Звездная система - Галактика»).

    Кстати, на поставленный в отрывке «нерешенный» вопрос последние исследования дают уверенный ответ: «имеющийся в центре галактики бар действует как генератор, возбуждающий и поддерживающий волны плотности» (Л. С. Марочник "Физика Космоса", 1986. Глава «Спиральная структура галактик»).
    «Важнейшей проблемой активных галактических ядер (АГЯ) является выявление механизма, который поставляет газ в самый центр галактики, в область гравитационного влияния массивной черной дыры. Общепринято, что бары могут приводить к сильным неосесимметричным движениям газа и обеспечивать ''прокачку'' газа через центр». («Бары в галактиках. Галактики с активным ядром»).

    Обязательно возьму это на заметку, но, тем не менее, получается интересная ситуация – внутренняя часть бара галактики частично находится в зоне твердотельного вращения диска, а внешняя часть – в зоне дифференциального вращения.

    «Балдж нашей Галактики вращается как твердое тело до расстояния в 1 кпк от центра (если не считать самых внутренних областей, где сильно влияние «центрального монстра»), то есть скорость орбитального движения звезд линейно возрастает по мере удаления от центра». Млечный путь и наше место в нем»).
    «Анализ движения звезд подтверждает, что выпуклость в центре нашей галактики является массивным баром, один конец которого практически точно направлен в сторону Солнца. При этом бар вращается как твердое тело». (22.12.2011, 15:40, Мск). http://www.rnd.cnews.ru/natur_science/news/top/index_science.shtml?2011/12/22/469956
    «Твердотельно вращающаяся перемычка (бар)» (Фридман А.М., Хоперсков А.В. «Физика галактических дисков». – М, ФИЗМАТЛИТ, 2011,, стр. 46. Глава 1 «Наблюдаемые свойства дисковых галактик». 1.4. «Крупномасштабные структуры в S-галактиках». 1.4.4. «Галактические бары»).

    В результате сравнения балджа и бара оказывается, что в центре галактического диска два принципиально разных объекта вращаются твердотельно, причем у одного – вращение истинное (балдж), а у второго – волновая иллюзия, аналогичная спиральным рукавам: «бары и спиральные рукава - это волны избыточной плотности, где звёзды временно скапливаются в своеобразной „космической пробке“». (Франсуаза Комб «Рябь в галактическом пруду». Глава «Бар Млечного пути». «В мире науки»).
    Вопрос поставлен. Запоминаю его, чтобы впоследствии вернуться.


    [Последние изменения внесены 9 октября 2014 года

    «Новая сущность». Часть 14. «Открытие бездны». http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/11/14.html

5 комментариев:

  1. Рассеянная спиральная галактика ESO 499-G37.

    "Объект расположен под углом к нашей линии наблюдения, что позволяет рассмотреть слабую, рыхлую спираль, вращающуюся вокруг яркого ядра. Голубоватый оттенок придаётся горячими молодыми звёздами, расположенными в рукавах. Именно там сконцентрировано большое количество газа и пыли, что провоцирует активное звездообразование.

    Наиболее характерной чертой галактики можно назвать перемычку, проходящую через центр. Обычно ядро имеет самую высокую плотность светил в галактике: в этой компактной сфероидальной области (балдже) упакована большая группа сравнительно холодных старых звёзд. Перемычка есть у многих спиральных галактик. Считается, что она играет роль механизма, который проводит газ из спиральных рукавов в центр, способствуя созданию новых светил.

    Недавние исследования говорят о том, что ядро ESO 499-G37 находится внутри небольшой перемычки длиной до нескольких сотен световых лет (то есть она примерно вдесятеро меньше типичной). Астрономы полагают, что столь маленькие перемычки могут сыграть важную роль в формировании галактических балджей, поскольку благодаря им материал из внешних областей перекачивается во внутренние. Однако связь между перемычками и балджами пока неясна, ибо перемычки встречаются не в каждой спиральной галактике.

    ESO 499-G37 лежит на южном краю созвездия Гидра, то есть одновременно находится в созвездии Насос. Галактику открыли в конце семидесятых в ходе совместного проекта Европейской южной обсерватории и Уппсальской обсерватории (Швеция) с помощью метрового телескопа Шмидта в обсерватории Ла-Силла (Чили)". (22 ноября 2012 года, 19:35). http://science.compulenta.ru/722529/
    (Комментарий к посту https://plus.google.com/u/0/103263750784622441418/posts/DT9RXjoxhxX )

    ОтветитьУдалить
  2. В центре нашей Галактики нашли магнетар

    "Астрофизики засекли магнетар по соседству со сверхмассивной черной дырой в центре нашей Галактики. Такие пары раньше обнаружить не удавалось, хотя их давно искали - магнетар в центре галактики позволит лучше изучить эффекты искривления пространства-времени.

    Об открытии, сделанном при помощи рентгеновских телескопов NuSTAR и Swift, сообщается на страницах Nature.

    Прошлые наблюдения показали, что рядом со сверхмассивной черной дырой находится облако газа, которое должно поглотиться в ближайшие годы. Именно за ним наблюдала при помощи радиотелескопа VLA международная группа астрономов и эти наблюдения принесли неожиданный результат - ученым удалось обнаружить вспышки радиоизлучения, нетипичные для падающего газа.

    По данным инфракрасных наблюдений, проведенных при помощи телескопов обсерватории Keck на Гавайских островах, внутри облака (получившего обозначение G2) может скрываться звезда, но и она на роль радиоисточника не годится. А вот новые данные с NuSTAR указывают на пульсар, причем 4 мая ученым удалось подтвердить его принадлежность к магнетарам - нейтронным звездам с аномально мощным, даже по меркам других нейтронных звезд, магнитным полем. Именно энергия магнитного поля позволяет магнетару выдавать серии радиоимпульсов и рентгеновских вспышек со строгой периодичностью.

    Сверхмассивные черные дыры имеют массу как минимум в сотни тысяч раз больше солнечной, самые крупные превышают по массе Солнце в десятки миллиардов раз. Столь массивные объекты должны существенно искажать пространство-время, однако непосредственно наблюдать за этими эффектами обычно затруднительно из-за эффектов, создаваемых падающим на черную дыру веществом. Наличие рядом источника ярких вспышек, причем с известным временным интервалом между ними, позволит астрофизикам пронаблюдать предсказанный общей теорией относительности эффект замедления времени в гравитационном поле.

    Магнетар, обращающийся по эллиптической орбите вокруг черной дыры, должен в момент своего максимального удаления выдавать вспышки с меньшим интервалом. Эти изменения пока что не зафиксированы, однако пока что такой цели перед учеными и не стояло". (15 мая 2013, 15:37). http://lenta.ru/news/2013/05/15/coremagnetar/

    ОтветитьУдалить
  3. Глядя в пыльное зеркало - поляризация в ядре галактики Маркарян

    "Новость уже почти месяц висит на сайте обсерватории, но все никак не мог собраться написать анонс. Во многом потому, что выставленный текст сложен для популярного прочтения: http://www.sao.ru/Doc-k8/SciNews/2014/Mkn6/

    Напомню, как по современным представлениям, устроена "центральная машина" галактического ядра. В центре - сверхмассивный объект (не всем нравится термин "черная дыра", но по другому наблюдаемую концентрацию. массы объяснить сложно). При благоприятных условиях, окружающий газ формирует вокруг него аккреционный диск, из которого вещество постепенно падает внутрь. Диск вращается быстро, слои газа "трутся" и разогреваются так, что светят в рентгене, перпендикулярно к нему формируются истечения-джеты. А все-это великолепие окружено более холодным газом и пылью - пылевым тором (см. картинки художника http://www.eso.org/public/news/eso1327/ и http://sci.esa.int/integral/49029-the-unified-model-of-agn/ ).

    Проблема в том, что видимые размеры центральной машины в большинстве активных галактик слишком малы для прямых наблюдений. Пылевые торы иногда удается с трудом разглядеть методами оптической интерферометрии, радиоинтерферометры позволяют рассмотреть релятивистские струи... Но вот о поведении самого диска и окружающего газа, в частности измерение скорости вращения на разных расстояниях (а следовательно - о массе центрального объекта) приходится судить по более косвенным признакам - моделируя форму эмиссионных линий или используя эхокартирование, т.е. изучая запаздывание в переменности яркости между непрерывным спектром (сигнал от ядра) и линиями (газовые облака, вращающиеся вокруг). Но здесь приходится вводить ряд допущений о геометрии области и т.д. В результате, есть заметное рассогласование в оценках масс из звезднодинамических моделей, к которым тоже много вопросов (о проблемах с массами черных дыр в ядрах галактик как-то уже писал http://moisav.livejournal.com/143347.html ).

    Дополнительным источником информации является изучение спектра поляризованного излучения, в данном случае, это свет центральной области, отраженный от пылевого тора (этакое пыльное, кривое, да еще шершавое зеркало). Этот канал информации очень интересен, так как поляризация тесно связана с геометрией внутренней области, направлением и величиной магнитного поля и т.д. и т.п. Но изучать поляризованный оптические спектры активных ядер не просто. Света нужно собрать много (процент поляризации не велик), а главное - убрать паразитное влияние таких факторов, как собственная поляризация/деполяризация инструмента и влияние межзвездной среды, тоже портящей сигнал. Наш новый спектрограф SCORPIO-2 позволяет выполнять на 6-м теолескопе такие наблюдения, соответствующая методика подробно описана http://www.sao.ru/Doc-k8/Science/Public/Bulletin/Vol67/N4/p455.pdf коллегами Виктор Афанасьев (разработчик прибора и первый автор статьи), Алла Шаповалова и Николай Борисов выполнили серию наблюдений активной галактики Маркарян 6. В интерпретации наблюдений помогли сербские коллеги Лука Попович и Драгана Илич. В результате, удалось не только сделать ряд выводов о структуре излучающей области, но и реализовать принципиально новый способ измерения массы черной дыры, по спектру поляризованной компоненты бальмеровских линий. При этом оказалось возможным проверить закон изменения скорости вращения с радиусом и убедиться, что он кеплеровский, т.е. доминирует гравитация центрального компактного объекта. Метод опять-такии основан на идее отражения света, излучаемого диском от тороидального зеркала:

    http://www.sao.ru/Doc-k8/SciNews/2014/Mkn6/fig_2M.jpg
    http://www.sao.ru/Doc-k8/SciNews/2014/Mkn6/fig_3M.jpg

    Пояснения - в статье, которая уже принята к печати в MNRAS, а также доступна в виде препринта: http://arxiv.org/abs/1310.1179 ". (2014-02-28, 03:59:00). http://moisav.livejournal.com/208304.html

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Российские астрономы изучили проблему устойчивости кеплеровского течения

      "Сотрудники Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова посвятили свою работу одной из главных теоретических проблем современной астрофизической гидродинамики — проблеме устойчивости сдвигового кеплеровского течения жидкости или газа. С результатами исследования можно ознакомиться в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

      Кеплеровское течение реализуется в распространенных астрофизических объектах — аккреционных и протопланетных дисках. В осесимметричном потоке вещество вращается дифференциально таким образом, что его угловая скорость падает обратно пропорционально расстоянию от центра вращения в степени три вторых.

      «Многочисленные наблюдения показывают, что и аккреционные, и протопланетные диски находятся в турбулентном состоянии. Тем не менее до сих пор никому не удалось ни смоделировать, ни воспроизвести в лаборатории турбулентное кеплеровское течение неионизованного вещества. Иными словами, кеплеровское течение, в отличие от других известных сдвиговых течений, демонстрирует удивительную нелинейную гидродинамическую устойчивость. В настоящее время эта устойчивость проверена вплоть до числа Рейнольдса в несколько миллионов. Однако в реальных космических дисках число Рейнольдса может достигать значений в десятки миллиардов», — комментирует Вячеслав Журавлев, автор статьи, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова.

      В своей работе ученые исходили из того, что кеплеровское течение переходит в турбулентное состояние в еще не исследованном диапазоне значений числа Рейнольдса. Так как турбулентность не может существовать без присутствия растущих по амплитуде вихревых флуктуаций скорости и давления, ученые детально исследовали, насколько сильно способны возрастать особые гармоники подобных флуктуаций. Они представляют собой спирали, раскручивающиеся под воздействием дифференциального вращения вещества.

      «Нам удалось впервые показать, что такие флуктуации способны оказывать поддержку турбулентности и на масштабах, значительно превышающих толщину диска. Кроме того, мы даем предсказание того, каким может оказаться число Рейнольдса, соответствующее переходу к турбулентности как в кеплеровских, так и в сверхкеплеровских потоках», — говорит Вячеслав Журавлев.

      Ученые использовали как численные, так и аналитические методы решения уравнений Навье – Стокса. Кроме того, впервые в астрофизической литературе ученые применили так называемый вариационный метод поиска флуктуаций, демонстрирующих наиболее сильный рост амплитуды.

      «Мы планируем провести серию специальных компьютерных симуляций, которая поможет исследовать, как именно стабилизируется сдвиговый поток, когда профиль угловой скорости переходит от так называемого циклонического типа к кеплеровскому. Это, в свою очередь, поможет лучше понять поведение самого кеплеровского потока на предмет эволюции в нем гидродинамических флуктуаций конечной амплитуды. Будем надеяться, что открытие нелинейной гидродинамической неустойчивости кеплеровского потока не за горами, поскольку фактически она напрямую связана с объяснением самого существования аккреционных и протопланетных дисков, а значит, и с появлением многих других объектов во Вселенной», — заключает ученый". (16 марта 2017, 17:55). https://indicator.ru/news/2017/03/16/ustojchivost-keplerovskogo-techeniya/

      Источник:
      "Transient growth of perturbations on scales beyond the accretion disc thickness". (D. N. Razdoburdin V. V. Zhuravlev. Published: 15 February 2017). https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/467/1/849/2997739/Transient-growth-of-perturbations-on-scales-beyond

      Удалить
  4. Астрономы открыли гигантскую пустыню в центре Млечного Пути

    "В окрестностях центра нашей Галактики существует гигантская космическая "пустыня" длиной в 8 тысяч световых лет, где практически нет молодых звезд, и это открытие потребует пересмотра всех теорий о жизни Млечного Пути, выяснили ученые, опубликовавшие статью в журнале MNRAS http://arxiv.org/abs/1606.07943

    "Результаты наших наблюдений показывают, что в этом гигантском регионе космоса звезды не формируются уже сотни миллионов лет. Состав и характер движения открытых в этой "пустыне" цефеид помогают нам понять то, как менялась и эволюционировала Галактика в прошлом", — заявил Джузеппе Боно (Giuseppe Bono) из Астрофизической обсерватории Рима (Италия).

    Боно и его коллеги из Японии и Южной Африки совершили это неожиданное открытие, наблюдая за так называемыми цефеидами, необычными переменными звездами, при помощи наземного Японо-Южноафриканского телескопа, который расположен на территории ЮАР.

    Цефеиды интересны ученым тем, что их яркость постепенно и очень плавно растет и снижается в результате внутренних процессов в их недрах. Частота и сила этих пульсаций зависят от абсолютной яркости светила, что позволяет астрономам использовать их для измерения расстояний в космосе, в том числе и для изучения того, как далеко расположены от нас разные части галактики.

    Число известных нам цефеид в центральной части Галактики и в ее дальней части относительно невелико, что побуждает ученых активно искать подобные звезды в надежде понять, как устроено ядро Млечного Пути и его самые дальние окраины. Сделать это сложно из-за толстого "одеяла" из пыли и газа, окружающего эти регионы Млечного Пути.

    Один из подобных поисков, который вели авторы статьи, привел к неожиданным результатам – оказалось, что число цефеид в центральной части Галактики было крайне небольшим. Всего ученым удалось найти примерно три десятка подобных молодых звезд в так называемой "перемычке", самом плотном регионе в центре Млечного Пути. Доля цефеид в "населении" этой части галактики и в его ближайших окрестностях была в разы меньшей, чем соотношение подобных пульсирующих и нормальных звезд на окраинах Млечного Пути.

    Что это означает? Как объясняют ученые, это говорит о том, что огромный участок галактики, охватывающий регионы вокруг центра Млечного Пути в 8 тысячах световых лет от него, представляет собой "космическую пустыню", где новые звезды не формируются уже сотни миллионов лет. Подобное открытие противоречит представлению о том, что "перемычка" и другие части центра галактик являются самыми активными "фабриками звезд", где новые светила формируются быстрее, чем на окраинах.

    Подобные результаты, как отмечают сами ученые, соответствуют данным радиотелескопов, которые тоже указывали на необычное отсутствие молодых светил в окрестностях так называемого внутреннего диска Галактики. По всей видимости, звезды рождаются в Млечном Пути не так, как мы себе представляли это ранее, и сама Галактика развивается не так, как мы считали до этого, заключают Боно и его коллеги". (02 августа 2016, 15:49). http://ria.ru/science/20160802/1473418046.html

    "В центре Млечного пути нет звездообразования. Вокруг центра нашей Галактики расположена огромная область, лишенная молодых звезд". (3 августа 2016). https://www.nkj.ru/news/29253/

    ОтветитьУдалить