№ 11.7Галактическая клякса
Вам дана карта распределения радиальной компоненты скорости звезд в плоскости диска Галактики относительно ее центра, полученная по данным каталогов GAIA DR2 (параллаксы и угловые скорости) и APOGEE (лучевые скорости и спектры звезд). Исходя из этой карты:
- A. Оцените расстояние от Солнца до центра Галактики.
- B. Объясните, почему в центральной области наблюдается такая картина распределения радиальной скорости. Оцените размер большой оси бара и угол его поворота относительно луча «Солнце – центр Галактики».
- C. В рамках современных представлений считается, что бар не может выходить за пределы радиуса коротации, на котором угловая скорость вращения звезд оказывается равной угловой скорости бара. Исходя из этого, получите верхнюю оценку угловой скорости бара в км/c/кпк.
Мы «смотрим» на плоскость диска Галактики с ее северного полюса, положительные значения радиальной компоненты скорости соответствуют удалению от центра Галактики. Напомним также, что бар — перемычка в центральной области галактики, состоящая из звезд, движущихся по орбитам, вытянутым вдоль большой оси бара, в системе отсчета, вращающейся вместе с баром.
Решение
A. На изображении видно, что центр Галактики отмечен координатами [0, 0], но его положение можно было бы найти как середину симметричной структуры, напоминающей
четыре лепестка (об этой структуре позже). Положение Солнца находится как продолжение «лучей». Это узкие поля обзоров (в частности APOGEE), направленные от Солнца на конкретную область неба. Расстояние до центра Галактики, исходя из изображения, равно примерно 8 кпк.
B. Как упоминалось в условии, бар — это структура, состоящая из звезд, которые движутся по вытянутым вдоль большой оси бара орбитам. В таком случае радиальная скорость на орбите должна быть нулевой в точках, находящихся на большой и малой оси бара. В промежутках между ними звезда последовательно увеличивает расстояние от центра (красные области) и уменьшает его (синие области). Отсюда следует, что структура из красных и синих «лепестков» связана с движением звезд по вытянутым вдоль бара орбитам. Следовательно, на изображении линия нулевой скорости (между синей и красной областью) ориентирована вдоль большой оси бара и расположена под углом 15∘ < < 30∘ к оси , размер бара можно оценить по положению концов «лепестков» на расстоянии от 4 до 6 кпк от центра Галактики.
Может ли это быть не большой, а малой осью бара? Так как мы смотрим на Галактику с северного полюса, Солнце на изображении должно двигаться по часовой стрелке, в ту же сторону движутся звезды в баре. Если бы выделенная нами структура была малой осью бара, то красные и синие области поменялись бы местами.
C. Известно, что на расстоянии 4–5 кпк кривая вращения Галактики начинает выходить на плато с постоянной скоростью вращения ≈ 220 − 240 км/c. Отсюда можно оценить угловую скорость движения звезд по круговым орбитам на конце бара и получить верхнюю оценку на угловую скорость бара Ω = / = 36 − 60 км/c/кпк в зависимости от оценки размера бара и скорости вращения Галактики. Надо отметить, что в современных исследованиях угловая скорость бара в среднем оценивается в пределах от 33 до 40 км/c/кпк, хотя встречаются работы и со значением в 25 км/c/кпк. Большой разброс связан с большой погрешностью данных вблизи центра Галактики и разными подходами научных групп к анализу этих данных.
Ответ
а находится как продолжение «лучей». Это узкие поля обзоров (в частности APOGEE), направленные от Солнца на конкретную область неба. Расстояние до центра Галактики, исходя из изображения, равно примерно 8 кпк.
B. Как упоминалось в условии, бар — это структура, состоящая из звезд, которые движутся по вытянутым вдоль большой оси бара орбитам. В таком случае радиальная скорость на орбите должна быть нулевой в точках, находящихся на большой и малой оси бара. В промежутках между ними звезда последовательно увеличивает расстояние от центра (красные области) и уменьшает его (синие области). Отсюда следует, что структура из красных и синих «лепестков» связана с движением звезд по вытянутым вдоль бара орбитам. Следовательно, на изображении линия нулевой скорости (между синей и красной областью) ориентирована вдоль большой оси бара и расположена под углом 15∘ < < 30∘ к оси , размер бара можно оценить по положению концов «лепестков» на расстоянии от 4 до 6 кпк от центра Галактики.
Может ли это быть не большой, а малой осью бара? Так как мы смотрим на Галактику с северного полюса, Солнце на изображении должно двигаться по часовой стрелке, в ту же сторону движутся звезды в баре. Если бы выделенная нами структура была малой осью бара, то красные и синие области поменялись бы местами.
C. Известно, что на расстоянии 4–5 кпк кривая вращения Галактики начинает выходить на плато с постоянной скоростью вращения ≈ 220 − 240 км/c. Отсюда можно оценить угловую скорость движения звезд по круговым орбитам на конце бара и получить верхнюю оценку на угловую скорость бара Ω = / = 36 − 60 км/c/кпк в зависимости от оценки размера бара и скорости вращения Галактики. Надо отметить, что в современных исследованиях угловая скорость бара в среднем оценивается в пределах от 33 до 40 км/c/кпк, хотя встречаются работы и со значением в 25 км/c/кпк. Большой разброс связан с большой погрешностью данных вблизи центра Галактики и разными подходами научных групп к анализу этих данных.