Перайсці да зместу

Галактычная перамычка

З Вікіпедыі, свабоднай энцыклапедыі
NGC 1300 — спіральная галактыка з выяўленай перамычкай.

Галактычная перамычка, таксама вядома як бар (ад англ.: bar), — выцягнутае ўтварэнне з зорак і газа ў галактычным дыску. Перамычка можа прысутнічаць у дыскавых галактык — лінзападобных, спіральных і няправільных. Ад паловы да дзвюх трацін дыскавых галактык, у тым ліку і Млечны Шлях, маюць перамычку. Наяўнасць і выяўленасць перамычкі — адзін з крытэрыяў класіфікацыі галактык.

Перамычка ўтвараецца пры ўзнікненні гравітацыйнай няўстойлівасці ў тонкім дыску галактыкі. Для гэтага патрэбна альбо дастаткова высокая хуткасць вярчэння дыска, альбо невялікая хуткасць вярчэння і вялікія радыяльныя хуткасці зорак. Перамычкі аказваюць прыкметны ўплыў на бацькоўскія галактыкі і з’яўляюцца адным з асноўных чыннікаў унутранай векавой эвалюцыі — змен у галактыцы на працягу доўгага часу, якія не залежаць ад яе асяроддзя.

Апісанне і ўласцівасці

[правіць | правіць зыходнік]
Марфалагічная класіфікацыя галактык Хабла.

Перамычка, таксама званая барам, — структура выцягнутай формы ў плоскасці галактычнага дыска, якая з’яўляецца ўшчыльненнем з зорак і міжзорнага газу. Часцей за ўсё цэнтр перамычкі знаходзіцца тамака жа, дзе і цэнтр дыска, але ў маламасіўных галактыках іхняе становішча можа не супадаць. У спіральных галактыках з перамычкай спіральныя рукавы пачынаюцца не ў цэнтры галактыкі, а на канцах перамычцы. Бар можа назірацца ў дыскавых галактык — лінзападобных, спіральных і няправільных[1][2][3]. У некаторых галактык можа быць больш за адну перамычку: вядомыя галактыкі з двума і нават з трыма перамычкамі[4].

Перамычка — устойлівае ўтварэнне, якое ў асобна ўзятай галактыцы існуе на працягу многіх яе абаротаў. Перамычка верціцца як адзінае цэлае, у той жа бок, што і дыск, але, як правіла, з крыху меншай кутняй хуткасцю. Пры гэтым зоркі, якія складаюць перамычку, не знаходзяцца ў ёй увесь час, у адрозненне, напрыклад, ад балджа. Зоркі ўвесь час уваходзяць у перамычку і пакідаюць яе, але іхняе падвышанае засяроджванне ў вобласці перамычкі застаецца, таму вонкавы выгляд перамычкі не змяняецца — падобным чынам узнікаюць і спіральныя рукавы ў тэорыі хваль шчыльнасці[1][2].

З усіх галактык каля траціны мае перамычку, уключаючы Млечны Шлях, а з дыскавых — па розных ацэнках, ад паловы да дзвюх трацін[1]. Зоркі ў перамычках у асноўным старыя і чырвоныя, таму ва ўльтрафіялетавым дыяпазоне большасць перамычак не назіраецца. У сярэднім свяцільнасць перамычкі складае 10 % свяцільнасці ўсёй галактыкі, але можа дасягаць і 30 %[5], у галактыках у сучаснаму Сусвету каля 15 % масы зорак змяшчаецца ў перамычках. У цэлым, у галактыках з перамычкамі ў параўнанні з галактыкамі без перамычкі колер і металічнасць слабей мяняюцца з радыусам, а міжзорны газ мацней засяроджаны да цэнтра[6].

Наяўнасць і выяўленасць перамычкі — адзін з крытэрыяў класіфікацыі галактык. Так, спіральныя галактыкі ў паслядоўнасці Хабла дзеляцца на нармальныя, абазначаныя S, у якіх перамычка адсутнічае, і перасечаныя, абазначаныя SB, дзе яна ёсць. У сістэме дэ Вакулёра апрача нармальных (SA) і перасечаных спіральных галактык (SB) вылучаюцца спіральныя галактыкі пераходнага тыпу, абазначаныя SAB. У гэтай схеме па выяўленасці перамычкі класіфікуюць не толькі спіральныя, але і лінзападобныя і няправільныя галактыкі[7][8][9].

Параметрызацыя

[правіць | правіць зыходнік]

Выгляд перамычкі і яе ізафот добра апісваецца абагульненымі эліпсамі[6][10]:

дзе і  — вялікая і малая паўвосі, і  — каардынаты ўздоўж вялікай і малой восі, а  — параметр, які задае падабенства абагульненага эліпса. Гэтая формула пры ператвараецца ва ўраўненне эліпса. Звычайна для апісання формы перамычкі лепш за ўсё падыходзяць , але таксама выкарыстоўваецца і [6][10].

Размеркаванне павярхоўнай яркасці ў перамычцы часта мадэлюецца мадыфікаванай функцыяй Ферэрса. Для размеркавання яркасці уздоўж вялікай восі перамычкі яна мае наступны выгляд[11]:

У гэтай формуле  — павярхоўная яркасць у цэнтры перамычкі,  — адлегласць да мяжы перамычкі, далей за якую павярхоўная яркасць лічыцца роўнай нулю. Параметры і адказваюць за хуткасць змяншэння яркасці, адпаведна, у мяжы і ў цэнтра перамычкі[11].

Закон Серсіка, часта выкарыстоўваецца для апісання балджаў і дыскаў, можа выкарыстоўвацца і для перамычак — для іх звычайна знаходзіцца ў дыяпазоне ад 0,5 да 1[6][10].

Узнікненне перамычак

[правіць | правіць зыходнік]

Перамычка ўтвараецца пры ўзнікненні гравітацыйнай няўстойлівасці ў тонкім дыску галактыкі. Існуе прынамсі два механізмы ўтварэння перамычкі: перамычкаўтваральная няўстойлівасць і няўстойлівасць выцягнутых арбіт[12].

Перамычкаўтваральная няўстойлівасць утварае перамычку, калі хуткасць вярчэння дыска досыць вялікая, у гэтым выпадку ўтварэнне перамычкі становіцца энергетычна выгодным. Колькасна крытэр няўстойлівасці выяўляецца праз энергію вярчэння дыска і яго патэнцыйную энергію : калі адносіны складаюць больш за 0,14–0,20 (дакладнае значэнне залежыць ад параметраў мадэлі), то за 1–2 абароты галактыкі ўзнікае перамычка. Аналагічная сітуацыя ўзнікае ў механіцы несціскальных самагравітуючых цел: пры дастаткова вялікіх энергіях вярчэння яны ператвараюцца з пляскатага эліпсоіда Макларэна ў выцягнуты эліпсоід Якобі[en]. Перашкодзіць утварэнню бара можа дастаткова вялікая дысперсія хуткасцяў у галактыцы і наяўнасць масіўнай сферычнай падсістэмы галактыкі: балджу або цёмнага гало. Па ўсёй бачнасці, буйныя перамычкі ўтвараюцца менавіта такім чынам[12].

Няўстойлівасць выцягнутых арбіт, наадварот, узнікае пры павольным вярчэнні дыска і вялікіх радыяльных хуткасцях зорак. Калі зоркі рухаюцца па блізкіх выцягнутых арбітах, то з-за гравітацыйнага ўзаемадзеяння паміж імі арбіты прэцэсіруюць і збліжаюцца яшчэ больш, і таксама ўтвараецца перамычка. Такі механізм утварэння перамычкі неэфектыўны для слаба выцягнутых арбіт, таму ён павінен выяўляцца ў асноўным у цэнтральных абласцях дыска, у якіх радыяльная дысперсія хуткасцяў зорак вялікая. Акрамя таго, перамычкі, якія ўтвараюцца такім спосабам, павінны мець малую хуткасць вярчэння[12].

Уплыў на галактыкі

[правіць | правіць зыходнік]

Перамычкі аказваюць прыкметны ўплыў на бацькоўскія галактыкі і з’яўляюцца адным з асноўных чыннікаў унутранай векавой эвалюцыі — змен у галактыцы на працягу доўгага часу, якія не залежаць ад яе асяроддзя. Паколькі перамычкі несіметрычныя адносна восі галактыкі, яны пераразмяркоўваюць вуглавыя моманты зорак і газу, што прыводзіць да змены галактычнай будовы[6][13].

Перамычкі перамяшчаюць газ такім чынам, што ён фармуе спіральныя рукавы і кольцы, ціск у ім павялічваецца і з атамарнага ён становіцца малекулярным, у ім пачынаецца зоркаўтварэнне. З абласцей па-за перамычкай газ перамяшчаецца да ўскраіны галактыкі, а з вобласці ў межах радыусу перамычкі — у самы цэнтр. Гэта прыводзіць да згладжвання градыентаў металічнасці і да павелічэння цэнтральнага засяроджвання газу, што і назіраецца ў галактыках з перамычкамі (гл. вышэй[⇨]). Засяроджванне газу ў цэнтры, у сваю чаргу, можа прыводзіць да актыўнасці галактычнага ядра, аднак у галактыках з актыўнымі ядрамі перамычкі не назіраюцца часцей, чым у галактыках без актыўнага ядра[6][13].

Перамычкі таксама ўплываюць на рух зорак. З дапамогай перамычкі кутні момант пераразмяркоўваецца паміж зорным дыскам і цёмным гало, з-за чаго зоркі таксама мацней засяроджваюцца да цэнтра. Акрамя таго, пад дзеяннем перамычкі арбіты зорак могуць мяняцца і пакідаць плоскасць дыска галактыкі, з-за чаго з часам павялічваецца сферычны складнік галактыкі — у прыватнасці, балдж. З улікам актыўнага зоркаўтварэння балдж фарміруецца даволі эфектыўна — за некалькі мільярдаў гадоў можа ўтварыцца балдж масай у мільярд мас Сонца. Балджы, сфармаваныя такім чынам, часткова захоўваюць дынамічныя ўласцівасці дыска і называюцца псеўдабалджамі. У блізкім Сусвеце такімі з’яўляюцца балджы шматлікіх галактык, магчыма нават большасці, у тым ліку і Млечнага Шляху[6][13].

Крыніцы

[правіць | правіць зыходнік]
  1. ↑ а б в Bars. Astronomy. Swinburne University of Technology. Архівавана з першакрыніцы 16 сакавіка 2022. Праверана 15 кастрычніка 2021.
  2. ↑ а б Засов, Постнов 2011, с. 377.
  3. ↑ Сурдин В. Г.. Бар Галактики. Астронет. Архівавана з першакрыніцы 19 кастрычніка 2021. Праверана 19 кастрычніка 2021.
  4. ↑ Erwin P. Double-barred galaxies. I. A catalog of barred galaxies with stellar secondary bars and inner disks(англ.) // Astronomy and Astrophysics. — Les Ulis: EDP Sciences, 2004. — March — Т. 415. — С. 941–957. — ISSN 0004-6361. — DOI:10.1051/0004-6361:20034408
  5. ↑ Gadotti D. A. Secular evolution and structural properties of stellar bars in galaxies(англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2011. — August — Т. 415. — С. 3308–3318. — ISSN 0035-8711. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18945.x Архівавана з першакрыніцы 15 сакавіка 2022.
  6. ↑ а б в г д е ё Gadotti D. A. Barred Galaxies: an Observer's Perspective // Chaos in Astronomy / edited by G. Contopoulos, P.A. Patsis. — N. Y.: Springer, 2009. — Vol. 8. — P. 159. — 497 p. — (Astrophysics and Space Science Proceedings). — ISBN 3-540-75826-7. — ISBN 978-3-540-75826-6. — DOI:10.1007/978-3-540-75826-6_15. Архівавана 19 снежня 2021 года.
  7. ↑ Восьмеричный путь — Германцы. — М. : Большая Российская энциклопедия, 2006. — С. 301-302. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов; 2004—). — ISBN 5-85270-335-4.
  8. ↑ Hodge P. W.. Galaxy. Other classification schemes and galaxy types (англ.). Encyclopedia Britannica. Архівавана з першакрыніцы 19 кастрычніка 2021. Праверана 19 кастрычніка 2021.
  9. ↑ Keel W. C.. Galaxies and the Universe — Galaxy Classification. Astronomy. University of Alabama. Архівавана з першакрыніцы 23 кастрычніка 2021. Праверана 19 кастрычніка 2021.
  10. ↑ а б в Kim T., Sheth K., Gadotti D. A., Lee M. G., Zaritsky D. The Mass Profile and Shape of Bars in the Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies (S4G): Search for an Age Indicator for Bars(англ.) // The Astrophysical Journal. — Bristol: IOP Publishing, 2015. — January — Т. 799. — С. 99. — ISSN 0004-637X. — DOI:10.1088/0004-637X/799/1/99
  11. ↑ а б Blázquez-Calero G., Florido E., Pérez I., Zurita A., Grand R.J.J. Structural and photometric properties of barred galaxies from the Auriga cosmological simulations(англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2020. — January — Т. 491. — С. 1800–1819. — ISSN 0035-8711. — DOI:10.1093/mnras/stz3125 Архівавана з першакрыніцы 26 лютага 2022.
  12. ↑ а б в Засов, Постнов 2011, с. 378—380.
  13. ↑ а б в Сурдин 2017, с. 323—325.

Літаратура

[правіць | правіць зыходнік]
Узята з "https://be.wikipedia.org/wiki/Галактычная_перамычка"