Эффект «самофокусировки» при течении межзвездного газа через спиральные рукава Пономарева А.А., Мишуров Ю.Н. каф. Физики космоса ЮФУ Roberts (1969): Галактические ударные волны ГУВ 5 Изотермическая среда 0 Tosa (PASJ, 1973): включил в рассмотрение равновесие в вертикальном направлении / 2 /2 гравполе давление Nelson et al. (MNRAS, 1984) Nakanishi, Sofue (PASJ, 2003) ʘ Отрицательная корреляция h ρ Идеи? • Hunter (1972): собственная гравитация газа • Kim & Ostriker (2006): аналог магнитно – гравитационной неустойчивости (типа Паркера) • Мишуров (АЖ, 2006): отказ от изотермического приближения и учет тепловых свойств МЗГ d dQ P d 2 dt dt dt 3 2 c 2 - внутренняя энергия газа dQ dt - скорость нагрева единицы объема среды 2 2 3 a 4 c m - скорость охлаждения (Elmegreen 1989) «самофокусировка» «аномальная» динамика Цель: • изучить возмущения, вызываемые в МЗГ в процессе течения его через спиральные рукава с учетом тепловых свойств; • установить функциональный вид управляющего параметра и его пороговое значение, отделяющее течение с самофокусировкой от течения без самофокусировки d0 2 W r dr 0 S ; W - угловая скорость вращения галактики S A cos ; r n [ctg ( p) ln r0 W Pt ] WP p r Gc Уравнения движения МЗГ: u 0 t x u u 1 P S ( x) u 2Wv t x x x v v u (u u0 ) 0 t x 2W 2 2 u u t x 3 x dz Tosa: 1) в вертикальном направлении гидростатическое равновесие; 2) вертикальная компонента возмущенной гравитационной силы отсутствует; z 2 e exp ; h 1 P 0 f |z| z z h c( 2 / f ) 1/ 2 e - эффективная полутолщина газового диска - плотность газа на экваторе dz h e - поверхностная плотность газа Наша задача: найти связь между e и h и установить, когда «корреляция» будет отрицательной. Рассмотрим установившиеся возмущения в МЗГ, считая, что возмущенное гравитационное поле мало возмущения в газе малы: s = s0 + s1 ~ s1 s exp( ikx) k (n ctgp) / r - волновое число h1 / h0 e1 / e0 e1 cos ; e0 ; ( S A cos ) h1 2 (2 3 ) cos 5 sin 2 h 0 4 9 a2 2 0 f m W W P cos p m - управляющий параметр 1 h1 / h0 e1 /( 2 e0 ) - положительная «корреляция» 1 h1 / h0 e1 /(3e0 ) - отрицательная «корреляция» h1 h0 e1 e0 отрицательная «корреляция» cr 2 / 3 эллипс 0,6 cr 0,4 h 1 / h0 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -1,0 -0,5 e1 0,0 e0 0,5 cos 1,0 В рамках линейного приближения найдена связь между возмущениями толщины газового диска галактики и экваториальной плотности газа с учетом тепловых процессов в межзвездной среде. Показано, что при течении межзвездного газа через спиральный рукав может наступать явление самофокусировки, или отрицательной корреляции между возмущениями толщины газового диска и экваториальной плотности газа. Найден управляющий параметр, отделяющий течение с самофокусировкой от течения без самофокусировки. Показано, что для типичных значений галактических параметров должно реализовываться течение с самофокусировкой. Более детальное изучение указанной корреляционной зависимости может дать дополнительную информацию о параметрах типичных облаков межзвездного газа, их хаотических скоростей и т.д. Для этого предлагается выполнить более обширные наблюдения с целью определения зависимости толщины газового диска для различных галактоцентрических расстояний, не ограничиваясь, как это было сделано в работе Nakanishi & Sofue, одним радиусом. Спасибо за внимание ! «Нормальный» адиабатический или изотермический газ: при сжатии увеличивается давление kT P ; m T const P c ; kT c const ; m 2 2 гравполе давление 1 - почти адиабатическое течение 1 k2A 2 cos( ) 2 2 2 2 0 (5k c0 ) / 3 k u 0 между линдбладовскими резонансами ( 2 k 2u02 0) возмущенная плотность почти в противофазе с возмущенным гравитационным полем от спиральной волны плотности, т.к. A<0 Газ скапливается в потенциальной яме, связанной со спиральными рукавами 1 1 i 2 i 3k A Re e 2 2 2 2 2 2 2 2 0 3 ( k u ) 5 k c i ( k u ) 0 0 0 01 / 2 e0 2 ku0 (8 / 3) 2 / 3 (a / M ) 2 Условие применимости вертикального равновесия Фридман и др. (1994, 2003) T (h / c) 2 T ~ 100 2 млн лет; h / c ~ 20 млн лет