Астронет: А. В. Локтин, В. А. Марсаков Звездная астрономия в лекциях http://variable-stars.ru/db/msg/1245721/lec.13.2.1.html

Структура газового диска Галактики

вернуться к 13.2

Лекция 13. Межзвёздная среда

Структура газового диска Галактики

Рассмотрим радиальную и вертикальную структуру газового диска Галактики. Как уже упоминалось ранее, в центральной области Галактики находится мощный газовый диск с довольно резким внешним краем, состоящий в основном из молекулярного водорода. Его ось вращения наклонена примерно на 7? к оси вращения Галактики. Радиус этого диска около 700 пк, а поверхностная плотность газа в нем достигает 300 M_¤/пк². (Поверхностная плотность является удобной мерой количества вещества в дисках галактик и равна массе вещества, находящегося в бесконечном перпендикулярном плоскости диска цилиндре с сечением единичной площади.) Тонкий молекулярный диск окружен более толстым диском из атомарного водорода, ось вращения которого наклонена еще сильнее - почти на 30?. Полная масса газа в центральном диске оценивается разными исследователями от 3 ⋅ 10⁷ до 10⁹ M_¤.

Вблизи R ≈ 700 пк плотность молекулярного газа резко падает до ≈ 5 M_¤ /пк² и эта область пониженной плотности тянется до R ≈ 3 кпк. Далее его поверхностная плотность вновь в несколько раз увеличивается до ≈ 15-20 M_¤ /пк², а затем довольно быстро спадает и уже к R ≈ 8 кпк составляет ≈ 1 M_¤/пк². Резкий максимум наблюдается в области R ≈ 5 кпк. Эту повышенную концентрацию рассматривают как плотное газовое кольцо, где образуются гигантские комплексы облаков молекулярного водорода и идет интенсивное звёздообразование. За пределами радиуса солнечной орбиты поверхностная плотность газа сохраняется почти неизменной до R ≈ 15 кпк, но на таких расстояниях большая часть его находится уже в атомарном состоянии.

Вблизи галактического центра внутри радиуса ≈ 1 кпк поверхностная плотность атомарного межзвёздного газа крайне низка, но далее она начинает равномерно возрастать до ≈ 5 M_¤/пк² и в диапазоне (3 ÷ 15) кпк остается практически неизменной. Зато распределение ионизованного водорода демонстрирует высокую плотность исключительно в области газового кольца.

Газовый диск в спиральных галактиках обнаруживается на расстояниях, которые иногда во много раз превышают размеры видимого звёздного диска. В нашей Галактике значительное количество нейтрального (атомарного) водорода отмечается на галактоцентрических расстояниях в два-три раза превышающих R0. Даже на расстоянии R = 30 кпк наблюдаемая поверхностная плотность газа составляет не менее 0.1 M_¤ /пк².

Вертикальная структура газовых дисков спиральных галактик, в том числе и нашей, характеризуется двумя особенностями: увеличением толщины газового диска к периферии галактик и изгибанием газового диска на периферии. В нашей Галактике толщина газового слоя в области R < 4 кпк равна (100 - 200) пк, в интервале галактоцентрических расстояний от 4.5 до 10 кпк она меняется мало и равна ≈ 250 пк, а на расстояниях (12 - 15) кпк она достигает величины 600 пк и более.