 |
Астронет: А. В. Локтин, В. А. Марсаков Звездная астрономия в лекциях http://variable-stars.ru/db/msg/1245721/lec.11.1.html |
Лекция 11. Структура Галактики и типы населений
11.1 Типы населений в галактиках и подсистемы
Представление о типах населения ввел американский астроном Вальтер Бааде (1944 г.). Первоначально он обратил внимание на то, что в Туманности Андромеды (М31) звёзды разных типов распределены по-разному: красные гиганты тяготеют к околоядерным областям этой галактики, а голубые звёзды собраны в основном в спиральных ветвях. Объекты спиральных ветвей Бааде назвал населением I-го типа, а звёзды центральных областей галактики - населением II. Сам Бааде, а вслед за ним и другие исследователи установили, что многие характеристики звёзд, между которыми нет прямой физической зависимости, такие как возраст, химический состав, кинематические свойства и элементы галактических орбит также связаны с распределением объектов в Галактике. Оказалось, что наиболее старые объекты (они составляют население II) одновременно бедны тяжелыми элементами, у них велика дисперсия остаточных скоростей и движутся они по сильно вытянутым, почти радиальным галактическим орбитам вокруг галактического центра. Типичными представителями населения II являются шаровые скопления, субкарлики, и переменные звёзды типа RR Lyr и W Vir. В Галактике они образуют сферическую подсистему, или гало, для которой характерна сфероидальная форма поверхностей равной плотности, сильная концентрация к центру Галактики и медленное вращение.
Объекты меньшего возраста - население I - имеют в десятки и сотни раз большее содержание тяжелых элементов, у них относительно мала дисперсия остаточных скоростей и движутся они по практически круговым орбитам, образуя быстровращающуюся подсистему галактического диска. К населению I относится большинство наблюдаемых звёзд главной последовательности, сверхгиганты, большая часть красных гигантов, облака межзвёздного газа и пыли, рассеянные звёздные скопления и звёздные ассоциации.
Классификация населений Бааде со временем усложнилась и видоизменилась. Но неизменным осталось самое существенное в этой концепции - связь различных характеристик населений, в основе которой оказалась зависимость этих характеристик от возраста. Эта связь дала ключ к пониманию строения и эволюции Галактики. Она позволила объединить в одно целое историю звёздообразования в Галактике, формирование галактических подсистем с их геометрическими и кинематическими особенностями и особенностями химического состава.
Понятие типа населения тесно связано с понятием подсистемы Галактики. Населения разного возраста образуют в Галактике разные подсистемы. В настоящее время полагают, что гало Галактики (т.е. население II) также неоднородно и состоит из трех подсистем: довольно металличного ([Fe/H] > -1.0) толстого диска, малометалличного собственного гало и аккрецированного гало (или короны). Причем только первые две подсистемы генетически связаны с галактическим диском, тогда как последняя подсистема состоит из объектов, родившихся за пределами единого протогалактического облака и впоследствии захваченными Галактикой. Это стало возможным благодаря тому, что изолированные протогалактические фрагменты, из которых образовались карликовые галактики - спутники Млечного Пути, - находятся внутри галактической короны, гравитационный потенциал которой обеспечивается, в основном, тёмной материей. В итоге аккрецированные звёзды и шаровые скопления - остатки этих галактик-спутников, разрушенных приливным взаимодействием с диском и балджем Галактики, - просто делают структуру короны Галактики видимой, лишь незначительно увеличивая её массу. Возникает вопрос, существуют ли естественные границы между генетически связанными подсистемами или же изменение геометрии, динамических свойств, химического состава непрерывно меняются при переходе от старых населений к молодым? В первом случае Галактика должна состоять из дискретного набора подсистем, во втором деление на подсистемы условно и может проводиться произвольно. (Некоторые исследователи даже выделяют в Галактике более десятка подсистем.) Что же касается перечисленных подсистем, то их разделённость обусловлена малочисленностью или даже полным отсутствием звёзд и звёздных скоплений с параметрами, промежуточными между характерными для каждой подсистемы значениями. Особенно это показательно для различий между подсистемами тонкого и толстого дисков, то есть между диском (население I) и гало (население II) по классификации Бааде.
В таблице 11-1 указаны приблизительные границы некоторых величин для перечисленных выше подсистем Галактики.
|
Таким образом, последовательность изменений возрастов и других характеристик генетически связанных населений Галактики не является непрерывной и это придает глубокий смысл классификации подсистем. (Объекты аккрецированного гало стоят особняком, но все они характеризуются, как правило, высокими скоростями и экстремально вытянутыми орбитами.)
Наряду с перечисленными подсистемами целесообразно рассматривать как отдельную подсистему балдж - область с радиусом 600 - 700 пк вокруг центра Галактики, выделяющуюся по кинематическим признакам и физическим характеристикам звёзд.