Введение к работе
Актуальность темы.
Многочисленные данные астрономических наблюдений
ндегельотвуют о '.наличии глобальны?; неравновесных
юцессах в галактика?: [1-3]. В последнее время стали доступны
жї- самые отдаленные звездные системы, практически
ал.:» возможным наблюдение галактик, скоплений галактик с
эмента рождения, и многое указывает на важную роль
обальной бесстолкновительной релаксации на ранних
адшгх их эволюции [4-7], Но несмотря на огромный поток
[формации и ее различную интерпретацию, до сих пор не
ществует достаточно надежных теорий и механизмов их
армирования и эволюции. Многочисленные исследователи
лаются выяснить природу отдельных динамических и
ізических процессов, например, таких как коллапс
ютогалактики , роль гало и темной материи, формирование
иральной структуры, волновых процессов,
ездообразования, динамику остывающего газа, слияния лактик и др. (см. например труды 171 и 173 симпозиумов MAC), о говорит об актуальности создания теории ранней стационарной стадии эволюции галактик. Стремительно звивается направление численных экспериментов, хотя в нем югие эффекты все же остаются незамеченными.
Начиная с пионерской работы Эггена, Линден-Белла и шдиджа (1962), стало очевидно, что на ранней стадии избежны бурные нестационарные процессы типа коллапса, шьнейшие исследования показали, что без бурного ллапса невозможно построить эволюционную модель, чгаодящую к наблюдаемым профилям функции светимости Е-лактик.
Вообще говоря, поиск возможных эффективных механизмов лаксации становится, начиная с 60-х годов, одним из жнейших направлений в динамике Галактики. Помимо
классического механизма парной рідніссаш-ш, было найлеї доспіточео большое количество других ЇІіппеу, Treinai: (1987) относят их условно к двум осношшш типам: фа:ю:ао? перемешиванию и собственно релаксации [3|. Механизмы первого типа предполагают, что происходит сглаживай: фазовой плотности баз изменения индивидуальных энерп частиц. В звездных системах фазовое перемешивай': заключается в выходе из фазы соседних траекторі вследствие различных неоднородности гравитационного по. локального или глобального характера, или при определение виде потенциала.
Во втором случае присутствует тот или иной механи:
перераспределения энергии. В отличие от парне
релаксации, которая происходит при взаимодействии зве
между собой с характерным временем на 3-4 поряд:
превышающим возраст галактики, сравнительно эффективш
релаксационные механизмы связаны с взаимодействием звез;]
более крупными объектами, например, с межзвезднь»
облаками газа и пыли (механизм Спитцера-Шварцшильдг
гравитационно-неустойчивыми конденсациями межзвездно
газа, возникающих в процессе звездообразования (механи:
Марочника), волнами плотности, связанными со спиральш
структурой и др. (см.ссылки в [2]). Наиболее эффектив
механизм релаксации Кинга-Линден-Белла или бурш
релаксации на флюктуациях гравитационного поля толы что сформировавшейся звездной системы. Здесь установлен квазиравновесного состояния происходит очень быстро, в тем общего сжатия системы. Затем следует гораздо бол медленная бесстолкновительная релаксация.
По мере приближения к равновесию, условия д релаксации нарушаются, релаксационные механизмы становят все менее и менее эффективными, приобретают локальні характер.
В условиях сильной нестационарности перемешивай
ЯВЛЯеТСЯ, верОЯТНО, СЛеДСТВИеМ НеуСТОЙЧИВОСТИ ТОГО ИЛИ ИНО]
ш.ь В отсутствии ніусгойчхьогти в системи; тоемеш шшние юн оолит юлько к определенных случаях, например, лри однородной плотности и дифференциальном вращении или и достаточно сильном взаимодействии двух равноправных енеиеі-: свободы или, например, если в начальный момент лпапса протогалактака существенно отличается от сферы, о соответствует зданию в начальный момент времени линейной амплитуды возмущения, что приводит к сильным лебаниям и вызывает перемешивание фазовой плотности.
Ъ настоящее время состояние теории процесса фазового ремешивания в нестационарных системах достаточно мбурно. Теория Линден-Белла дает некоторое представление
конечном состоянии системы, но одномерность анализа двергается критике, к тому же численные эксперименты сказали, что теория Линден-Белла применима только к льно идеализированному случаю.
Несмотря на то, в литературе известны различные зможные механизмы [6], в какой-то степени оценена епень их эффективности, но неясно - какие именно ;ханизмы и методы конкретно в каких случаях следует щменять, какие уравнения могут описывать отдельные виды стационарного перемешивания.
Неясно и непонятно, поскольку соответствующие основы ории как таковой пока отсутствуют.
Цель работы заключалась в исследовании процессов ізового перемешивания, принудительного перемешивания сильно нестационарных звездных системах с помощью >делей двух типов. С одной стороны, используя небесно-панический подход, в рамках достаточно простых моделей апример, пульсирующего плоского слоя, плоского диска, (нородного эллипсоида), можно проследить эволюцию вокупности пробных тел в поле описываемых моделей и ким образом определить - при каких условиях происхо-
дит пф;-мшшшшм2 и произвести соответствующие оценки.
С другой стороны, мы смоделировали принудительш перемешишшяе с помощью асимптотического произведен! матр.ип. полагал, что флюкгуаиии гравитационного поз имекл сг;учнйнь:;н характер, в результате чего воздействие ї исходной пробный объем непредсказуемо и мсжет быть описаі случайной матрицей [8-9]. При исследовании процесс* фазсзон деформации. соответствующих приведенным выи моделям плоского ел оії и диска. очевидно, МОЖІ рассматривать 2п-мерные варианты. В данной работе м ограничились 2-х и Фмерньши случаями, ввиду сложности объема проводимых исследований.
Научная новизна. В связи с отсутствием теории ранні стадий эволюции бесстолкновительных гравитирующнх сист* необходим тщательный анализ возможных механизмов і нестационарной релаксации. Теория бурной релаксации Линде Белла носит частный характер и изучена лишь численн экспериментально. Впервые нами изучается явление фазової перемешивания в нестационарной звездной системе методе произведения случайных матриц в конкретных моделях проведено сопоставление результатов анализа с результатам обычного классического подхода, который также реализов; для рассмотренных моделей.
Научная и практическая ценность.
Научная ценность диссертации определяется тем, что в ні разработаны основы моделирования и исследован] процессов фазового перемешивания в нестационарных звезднь системах.
Практическая ценность диссертации заключается возможности производить оценки характерного времеї перемешивания при соответствующем подборе параметров д; различных стадий эволюции звездных систем, а также д; других динамических систем, где эффект перемешивай] играет важную роль в их эволюции.
Аіфобашім {шіїотьь Основные результаты работы ждадьшалнеь на семинарах СПбГУ (С-Петербург). ТашГУ ашкент), АИ РУз (Ташкент), ИТА РАН (С-Петербург), а ікже на Всесоюзном освещают в г.Ташкенте (1989) и на гждународной конференции в Петрозаводске (1993).
Автор защищает следующие основные научные положения:
1 .Метод исследования принудительного фазового :ремешиваиия в различной степени нестационарности ездных системах с помощью модели асимптотического юизведения случайных 2п-мерных матриц преобразования.
2.2-мерный анализ фазового перемешивания путем ;учения поведения выделенного малого фазового объема в стационарном гравитационном поле плоского однородного юл конечной толщины.
3.4-мерный анализ перемешивания путем изучения зведення малого фазового объема в поле вращающейся модели іска.
4.Методнку и результаты исследования нелинейной стационарной эволюции двумерных моделей.
Структура її объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, бщий объем - 157 страниц, включая 19 рисунков и список ітературьі, содержащий 100 названий.
