Динамическое взаимодействие межзвездных газовых облаков Кирженко, Андрей Борисович

Введение к работе

Актуальность проблемы. К настоящему времени достаточно убедительно установлено, что важнейшей составляющей межзвездной среды Галактики (МЗС) являются гигантские молекулярные облака (ГМО). В отношения процесса образования ГМО существует две альтернативные точки зрения. Согласно одной из них ГМО формируются непосредственно из разреженного газа межзвездной среды под действием гравитационной или какой-либо иной неустойчивости. С другой стороны эти объекты могут образоваться путем столкновений малых облаков, приводящих к их слиянию. Эволюция ансамбля межзвездных облаков в предположении об определяющей роли в формировании ГМО процессов слияния взаимодействующих облаков малых масс детально не изучалась.

Межзвездные облака имеют крайне неоднородную клочковатую структуру, и данные наблюдений последних лет (особенно в молекулярных липнях) убеждают в том, что ГМО являются иерархическими, а, возможно, и фрактальными образованиями. Для облаков с. фракталі ной структурой не применимы обычные гидродинамические методы. Современное развитие оыче лительной техники и численных методам* не позволяет моделировать взаимодействие облаков, обладающих многсучівениой иерархической структурой. Позі ому разработка подходов к решению этой проблемы является актуальной.

В тех случаях, когда дисперсия скоростей газовых облако» значительно превышает среднюю скорость звука в них (папрш<.;р, і Магсл-

Пановых Облаках), столкновения облаков могут приводить к возникновению сильных ударных волн, которые нагревают газ в зоне сжатия до температуры 10⁵ ч- 10⁶К. Среди процессов, определяющих состояние МЗС, одним из в.зжнейших является высвечивание нагр<:того таким образом и сильно ионизованного газа. Расчет этого процесса производится при посредстве, так называемой, функции высвечивания. "Знание этой функции позволяет исследовать не только охлаждение зоны сжл'ііія, но и другие процессы, например, охлаждение газа за фронтом ударной волны, вызванной вспышкой сверхновой, или изобарическое охлаждение вещества в коронах центральных галактик скоплений.

Целью работы является моделирование эволюции системы межзвездных облаков на о ііоваїшп теогчи коагуляции при различных предположениях относительно характера динамического взаимодействия и структуры облаков. Также щ низводятся детальные вычисления скорости высвечивания (функции высвечивания} горячего выеоко-ионизованвого газа необходимые для исследования процессов, сопровождающих столкновения облаков.

На защиту выносятся: ,

1. На основании гипотезы о коаг"ляции рассчитав процесс эволюции спектра масс в системе /иежзвездньгл обликов. Показано, что стационарное распределение при разли иіих предположениях относительно сечений столкновений и распределения облаков по скоростям достигается за время 1-2 периодов вращения Галактики иокруг своей оси.

' 4

1. Изучен процесс высвечивания горячего высокоионизованного межзвездного газа при учете роли наиболее распространенных в МЗС химических элементов и исследована зависимость функции высвечивания от их относительного содержания. Рассчитана функция высвечивания при отсутствии в газе нонизавдклшо-рекомбинационного равновесия.

2. Исследован процесс столкновения гигантских молекулярных облаков (ГМО),в предположении о том, что они обладают иерархической структурой. Показано, что в случае, когда скорость столкновения таких ГМО лишь незначительно превышает вири-альпую скорость субструктур * во взаимодействующих облаках, во вновь образованном облаке выделяется массивное ядро, окруженное обширным разреженным гало. Из расчетов видно, что подобное образование продолжительное время остается устойчивым, а на результаты определения спектра масс иерархичность облаков не влияет.

Рее перечисленные выше результаты являются новыми. Научная ценпость. Полученные результаты могут быть использованы:

1. Для расчетов процессов столкновения межзвездных облаков, обладающих многоуровепной фрактальной структурой.

' Пргдволагастгя, тто млесквяые межмаездные облдка состожт лз злгкеигов , j Структур), плотнінмь которых Duiur средней плог'яостк облисій Щхютраастио между субстру*-туойми ^алолнірт шачительш» Менее плотный газ.

3. При изучении эволюции системы межгалактических облаков.

4. При исследовании процессов образования карликовых галактик и шаровых скоплений.

5. В работах по тепловой неустойчнвоститаза МЗС, когда процессы высвечивания играют определяющую роль.

6. При моделировании процессов охлаждения газа за фронтом ударной волны, возникающей при вспышке новой или сверхновой звезды.

Апробация работы. Основные результаты, полученные при работе над диссертацией, докладывались

на семинаре ГАО АН Украины (1991 г.),

на семинаре кафедры астрофизики Санкт-Петербургского Университета (1993 г.),

па семинаре астрономической группы Физико-Технического Института им. А.Ф. Иоффе (1993 г.),

на конференции, посвященной УО-летию со дня рождения Г. А. Га-мова, в г. Одессе (1994 г.),.

на XVIII-ом совещании "Физика межзвездной среды и туманностей" в г. Пущипо (1995 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения трех глав и Заключения, двух Приложений и списка цитируемой литературы (93 наименования). Она содержит 120 страниц машинописного текста, 23 рисунка, 5 таблиц. Общий объем работы - 135 страниц.