www.wikidata.uk-ua.nina.az

Теорія хвиль густини теорія запропонована Цзяцяо Лінем та Френком Шу в середині 1960 х років для пояснення спіральної ст

Теорія хвиль густини

Теорія хвиль густини — теорія, запропонована Цзяцяо Лінем та Френком Шу в середині 1960-х років для пояснення спіральної структури в спіральних галактиках. Дана теорія описує спіральну структуру як довгоживучі квазістаціонарні хвилі густини, в яких густина на 10-20 % більша за середній рівень. Ця теорія також була успішно застосована до кілець Сатурна.

Зображення спіральної галактики M81, отримане на основі поєднання даних космічних телескопів «Габбл», «Спітцер» та GALEX.

Ідея теорії ред.

Пояснення утворення спіральних рукавів.
Моделювання галактики з простим малюнком спіральних рукавів. Спіральні рукава обертаються навколо галактики, а зорі входять в них і виходять

Спочатку астрономи розглядали ідею, за якою спіральні рукави матеріальні за своєю природою. Якби це припущення було вірним, то спіральні рукави ставали б з часом дедалі дужче закрученими, оскільки речовина поблизу центру галактики обертається швидше, ніж речовина на краю галактики. Через кілька обертів рукави б так туго закрутились, що заповнили б собою практично весь диск.

Лінь і Шу в 1964 році припустили, що спіральні рукави не є матеріальними утвореннями, а являють собою області підвищеної густини, схожими на затор на дорозі. Машини рухаються крізь такий затор: у середині його щільність машин зростає, причому сам затор практично не зсувається дорогою порівняно з рухом машин. У галактиці зорі, газ, пил та інші компоненти рухаються крізь хвилі густини, речовина піддається стисканню, а потім залишає хвилю.

Позначимо швидкість обертання спіральних рукавів через (так що в неінерційній системі відліку, яка обертається з кутовою швидкістю , спіральні рукави будуть нерухомими). Зорі обертаються навколо центра галактики з кутовою швидкістю , яка залежить від радіуса. Лише на певній відстані від центра Галактики, яка зветься радіусом коротації, зорі та спіральні рукави обертаються з однаковими швидкостями. Усередині радіуса коротації зорі рухаються швидше за спіральні рукави (), а поза радіусом коротації зорі рухаються повільніше за спіральний візерунок (). Можна помітити, що у разі спірального візерунка, що складається з m гілок, зоря на галактоцентричній відстані R рухатиметься крізь спіральну структуру з частотою . Гравітаційна взаємодія між зорями може підтримувати спіральну структуру лише в тому разі, якщо частота, з якою зоря проходить через спіральні рукави, не перевищує епіциклічної частоти зорі . Це означає, що довготривала спіральна структура може існувати тільки між внутрішнім та зовнішнім резонансами Ліндблада, радіуси яких визначаються з рівностей і .

Інші застосування теорії ред.

Теорія хвиль густини також пояснює ряд інших спостережних даних про спіральні галактики: упорядковане розташування хмар нейтрального водню та пилових смуг на внутрішніх краях спіральних рукавів, існування молодих масивних зір та областей іонізованого водню в рукавах. Коли хмари газу та пилу входять у хвилю густини і піддаються стисканню, темп зореутворення збільшується, оскільки параметри деяких хмар у подібних умовах задовільняють критерію гравітаційної нестійкості і в результаті колапсу хмари утворюють зорі. Оскільки зореутворення відбувається не миттєво, то молоді зорі розташовуються за хвилями густини. Гарячі OB-зорі[en] йонізують газ міжзоряного середовища, створюючи області йонізованого водню. Такі зорі мають порівняно малий час життя і припиняють існування раніше, ніж залишать хвилю густини. Дрібніші червоні зорі живуть довше і встигають залишити хвилю густини і розподілитись по всьому диску галактики.

Система кілець Сатурна ред.

Хвилі густини в кільці A Сатурна, викликані орбітальними резонансами з близькими супутниками Сатурна.

Починаючи з кінця 1970-х років Пітер Голдрайх, Френк Шу та інші астрономи застосовували теорію хвиль густини до дослідження кілець Сатурна. Кільця Сатурна (особливо кільце A) містять велику кількість спіральних хвиль густини, пов'язаних із резонансами із супутниками Сатурна. Спіральні хвилі в кільцях Сатурна набагато щільніше закручені в порівнянні зі спіральними рукавами дисків галактик, що є наслідком високої маси Сатурна в порівнянні з масою кілець. Місія «Кассіні — Гюйгенс» виявила дуже малі хвилі густини, створювані супутниками Паном та Атласом, а також резонансами вищих порядків із масивними супутниками Сатурна. Також були виявлені хвилі, що з часом змінюють форму через зміну орбіт Януса і Епіметея.

Примітки ред.

  1. Kaplan, S. A.; Pikelner, S. B. Large-scale dynamics of the interstellar medium // Annual Review of Astronomy and Astrophysics : journal. — Palo Alto, 1974. — Vol. 12, no. 1 (3 April). — P. 113—133. — Bibcode:1974ARA&A..12..113K. — DOI:10.1146/annurev.aa.12.090174.000553.
  2. ↑ Carroll, Bradley W.; Dale A. Ostlie. An Introduction to Modern Astrophysics. — Addison Wesley, 2007. — С. 967. — ISBN 0-201-54730-9.
  3. Lin, C.C.; Shu, F.H. On the spiral structure of disk galaxies // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1964. — Vol. 140 (3 April). — P. 646—655. — Bibcode:1964ApJ...140..646L. — DOI:10.1086/147955.
  4. Phillipps, Steven. The Structure & Evolution of Galaxies. — Wiley, 2005. — С. 132—133. — ISBN 0-470-85506-1.
  5. Goldreich, Peter; Tremaine, Scott. The formation of the Cassini division in Saturn's rings // Icarus : journal. — Elsevier Science, 1978. — Vol. 34, no. 2 (5). — P. 240—253. — Bibcode:1978Icar...34..240G. — DOI:10.1016/0019-1035(78)90165-3.
  6. Goldreich, Peter; Tremaine, Scott. The Dynamics of Planetary Rings // Annu. Rev. Astron. Astrophys. : journal. — Annual Reviews, 1982. — Vol. 20, no. 1 (9). — P. 249—283. — Bibcode:1982ARA&A..20..249G. — DOI:10.1146/annurev.aa.20.090182.001341.
  7. Shu, Frank H. Planetary Rings / Greenberg, R.; Brahic, A. — Tucson : University of Arizona Press[en], 1984. — С. 513—561. з джерела 19 квітня 2017
  8. Tiscareno, M.S.; Burns, J.A.; Nicholson, P.D.; Hedman, M.M.; Porco, C.C. Cassini imaging of Saturn's rings II. A wavelet technique for analysis of density waves and other radial structure in the rings // Icarus : journal. — Elsevier, 2007. — Vol. 189, no. 1 (7). — P. 14—34. — arXiv:astro-ph/0610242. — Bibcode:2007Icar..189...14T. — DOI:10.1016/j.icarus.2006.12.025.
  9. Tiscareno, M.S.; Nicholson, P.D.; Burns, J.A.; Hedman, M.M.; Porco, C.C. Unravelling temporal variability in Saturn's spiral density waves: Results and predictions // The Astrophysical Journal : journal. — American Astronomical Society, 2006. — Vol. 651, no. 1, (11). — P. L65—L68. — arXiv:astro-ph/0609242. — Bibcode:2006ApJ...651L..65T. — DOI:10.1086/509120.

Література ред.

Посилання ред.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Teoriya hvil gustini teoriya zaproponovana Czyacyao Linem ta Frenkom Shu v seredini 1960 h rokiv dlya poyasnennya spiralnoyi strukturi v spiralnih galaktikah Dana teoriya opisuye spiralnu strukturu yak dovgozhivuchi kvazistacionarni hvili gustini 1 v yakih gustina na 10 20 bilsha za serednij riven 2 Cya teoriya takozh bula uspishno zastosovana do kilec Saturna Zobrazhennya spiralnoyi galaktiki M81 otrimane na osnovi poyednannya danih kosmichnih teleskopiv Gabbl Spitcer ta GALEX Zmist 1 Ideya teoriyi 2 Inshi zastosuvannya teoriyi 3 Sistema kilec Saturna 4 Primitki 5 Literatura 6 PosilannyaIdeya teoriyi red nbsp Poyasnennya utvorennya spiralnih rukaviv source source source source source Modelyuvannya galaktiki z prostim malyunkom spiralnih rukaviv Spiralni rukava obertayutsya navkolo galaktiki a zori vhodyat v nih i vihodyatSpochatku astronomi rozglyadali ideyu za yakoyu spiralni rukavi materialni za svoyeyu prirodoyu Yakbi ce pripushennya bulo virnim to spiralni rukavi stavali b z chasom dedali duzhche zakruchenimi oskilki rechovina poblizu centru galaktiki obertayetsya shvidshe nizh rechovina na krayu galaktiki Cherez kilka obertiv rukavi b tak tugo zakrutilis sho zapovnili b soboyu praktichno ves disk 2 Lin i Shu v 1964 roci pripustili sho spiralni rukavi ne ye materialnimi utvorennyami a yavlyayut soboyu oblasti pidvishenoyi gustini shozhimi na zator na dorozi 3 Mashini ruhayutsya kriz takij zator u seredini jogo shilnist mashin zrostaye prichomu sam zator praktichno ne zsuvayetsya dorogoyu porivnyano z ruhom mashin U galaktici zori gaz pil ta inshi komponenti ruhayutsya kriz hvili gustini rechovina piddayetsya stiskannyu a potim zalishaye hvilyu Poznachimo shvidkist obertannya spiralnih rukaviv cherez Wgp displaystyle Omega gp nbsp tak sho v neinercijnij sistemi vidliku yaka obertayetsya z kutovoyu shvidkistyu Wgp displaystyle Omega gp nbsp spiralni rukavi budut neruhomimi Zori obertayutsya navkolo centra galaktiki z kutovoyu shvidkistyu W R displaystyle Omega R nbsp yaka zalezhit vid radiusa Lishe na pevnij vidstani Rc displaystyle R c nbsp vid centra Galaktiki yaka zvetsya radiusom korotaciyi zori ta spiralni rukavi obertayutsya z odnakovimi shvidkostyami Useredini radiusa korotaciyi zori ruhayutsya shvidshe za spiralni rukavi W gt Wgp displaystyle Omega gt Omega gp nbsp a poza radiusom korotaciyi zori ruhayutsya povilnishe za spiralnij vizerunok W lt Wgp displaystyle Omega lt Omega gp nbsp 2 Mozhna pomititi sho u razi spiralnogo vizerunka sho skladayetsya z m gilok zorya na galaktocentrichnij vidstani R ruhatimetsya kriz spiralnu strukturu z chastotoyu m Wgp W R displaystyle m Omega gp Omega R nbsp Gravitacijna vzayemodiya mizh zoryami mozhe pidtrimuvati spiralnu strukturu lishe v tomu razi yaksho chastota z yakoyu zorya prohodit cherez spiralni rukavi ne perevishuye epiciklichnoyi chastoti zori k R displaystyle kappa R nbsp Ce oznachaye sho dovgotrivala spiralna struktura mozhe isnuvati tilki mizh vnutrishnim ta zovnishnim rezonansami Lindblada radiusi yakih viznachayutsya z rivnostej W R Wgp k m displaystyle Omega R Omega gp kappa m nbsp i W R Wgp k m displaystyle Omega R Omega gp kappa m nbsp 4 source source source source source Animaciya 1 u pripushenni spiralnih rukaviv yak materialnih utvoren galaktika povinna obertatisya navkolo centru gk tverde tilo shob pidtrimuvati postijnu spiralnu strukturu taki pripushennya superechat sposterezhnim danim source source source source source Animaciya 2 yak pokazav B Lindblad diferencialne obertannya galaktiki protyagom dekilkoh obertiv zrobit spiralni rukavi duzhe tugo zakruchenimi yaksho rozglyadati spiralnu strukturu sho skladayetsya z fiksovanoyi koncentraciyi masi source source source source source Animaciya 3 orbiti zir sho peredbachayutsya teoriyeyu hvil gustini dozvolyayut isnuvati stijkim spiralnim rukavam V procesi orbitalnogo obertannya zori vhodyat v spiralnij rukav i potim zalishayut jogo Inshi zastosuvannya teoriyi red Teoriya hvil gustini takozh poyasnyuye ryad inshih sposterezhnih danih pro spiralni galaktiki uporyadkovane roztashuvannya hmar nejtralnogo vodnyu ta pilovih smug na vnutrishnih krayah spiralnih rukaviv isnuvannya molodih masivnih zir ta oblastej ionizovanogo vodnyu v rukavah 2 Koli hmari gazu ta pilu vhodyat u hvilyu gustini i piddayutsya stiskannyu temp zoreutvorennya zbilshuyetsya oskilki parametri deyakih hmar u podibnih umovah zadovilnyayut kriteriyu gravitacijnoyi nestijkosti i v rezultati kolapsu hmari utvoryuyut zori Oskilki zoreutvorennya vidbuvayetsya ne mittyevo to molodi zori roztashovuyutsya za hvilyami gustini Garyachi OB zori en jonizuyut gaz mizhzoryanogo seredovisha stvoryuyuchi oblasti jonizovanogo vodnyu Taki zori mayut porivnyano malij chas zhittya i pripinyayut isnuvannya ranishe nizh zalishat hvilyu gustini Dribnishi chervoni zori zhivut dovshe i vstigayut zalishiti hvilyu gustini i rozpodilitis po vsomu disku galaktiki Sistema kilec Saturna red nbsp Hvili gustini v kilci A Saturna viklikani orbitalnimi rezonansami z blizkimi suputnikami Saturna Pochinayuchi z kincya 1970 h rokiv Piter Goldrajh Frenk Shu ta inshi astronomi zastosovuvali teoriyu hvil gustini do doslidzhennya kilec Saturna 5 6 Kilcya Saturna osoblivo kilce A mistyat veliku kilkist spiralnih hvil gustini pov yazanih iz rezonansami iz suputnikami Saturna Spiralni hvili v kilcyah Saturna nabagato shilnishe zakrucheni v porivnyanni zi spiralnimi rukavami diskiv galaktik sho ye naslidkom visokoyi masi Saturna v porivnyanni z masoyu kilec 7 Misiya Kassini Gyujgens viyavila duzhe mali hvili gustini stvoryuvani suputnikami Panom ta Atlasom a takozh rezonansami vishih poryadkiv iz masivnimi suputnikami Saturna 8 Takozh buli viyavleni hvili sho z chasom zminyuyut formu cherez zminu orbit Yanusa i Epimeteya 9 Primitki red Kaplan S A Pikelner S B Large scale dynamics of the interstellar medium Annual Review of Astronomy and Astrophysics journal Palo Alto 1974 Vol 12 no 1 3 April P 113 133 Bibcode 1974ARA amp A 12 113K DOI 10 1146 annurev aa 12 090174 000553 a b v g Carroll Bradley W Dale A Ostlie An Introduction to Modern Astrophysics Addison Wesley 2007 S 967 ISBN 0 201 54730 9 Lin C C Shu F H On the spiral structure of disk galaxies The Astrophysical Journal journal IOP Publishing 1964 Vol 140 3 April P 646 655 Bibcode 1964ApJ 140 646L DOI 10 1086 147955 Phillipps Steven The Structure amp Evolution of Galaxies Wiley 2005 S 132 133 ISBN 0 470 85506 1 Goldreich Peter Tremaine Scott The formation of the Cassini division in Saturn s rings Icarus journal Elsevier Science 1978 Vol 34 no 2 5 P 240 253 Bibcode 1978Icar 34 240G DOI 10 1016 0019 1035 78 90165 3 Goldreich Peter Tremaine Scott The Dynamics of Planetary Rings Annu Rev Astron Astrophys journal Annual Reviews 1982 Vol 20 no 1 9 P 249 283 Bibcode 1982ARA amp A 20 249G DOI 10 1146 annurev aa 20 090182 001341 Shu Frank H Planetary Rings Greenberg R Brahic A Tucson University of Arizona Press en 1984 S 513 561 Arhivovano z dzherela 19 kvitnya 2017 Tiscareno M S Burns J A Nicholson P D Hedman M M Porco C C Cassini imaging of Saturn s rings II A wavelet technique for analysis of density waves and other radial structure in the rings Icarus journal Elsevier 2007 Vol 189 no 1 7 P 14 34 arXiv astro ph 0610242 Bibcode 2007Icar 189 14T DOI 10 1016 j icarus 2006 12 025 Tiscareno M S Nicholson P D Burns J A Hedman M M Porco C C Unravelling temporal variability in Saturn s spiral density waves Results and predictions The Astrophysical Journal journal American Astronomical Society 2006 Vol 651 no 1 11 P L65 L68 arXiv astro ph 0609242 Bibcode 2006ApJ 651L 65T DOI 10 1086 509120 Literatura red Bertin Giuseppe 2000 Dynamics of Galaxies Cambridge Cambridge University Press Bertin G and C C Lin 1996 Spiral Structure in Galaxies A Density Wave Theory Cambridge MIT Press C C Lin Yuan C and F H Shu On the Spiral Structure of Disk i Galaxies III Comparison with Observations Ap J 155 721 1969 SCI Yuan C Application of Density Wave Theory to the Spiral Structure of the Milky Way System I Systematic Motion of Neutral Hydrogen Ap J 158 871 1969 SCI Posilannya red Britannica com Density Wave Theory galactic structure Internet Encyclopedia of Science Density Wave UOttawa FactGuru Density Wave Theory Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Teoriya hvil gustini amp oldid 41933277