Введение к работе
Актуальность. Исследование областей звездообразования в гигантских молекулярных облаках (ГМО) и происходящих в них неравновесных процессов свидетельствует о наличии высокоскоростных неупорядоченных (турбулентных) движений газовых масс, которые во многом определяют эволюции ГМО, морфологию их. внутренних областей и характеристики среды. Турбулентные движения со сверхзвуковыми скоростями приводят к сжатию вещества, сильной неоднородности среды, образованию плотных, движущихся сгустков. Исследование среды ГМО в различных молекулярных линиях показало наличие статистических соотношений, связывающих размеры областей и дисперсии скоростей в них С 51, корреляций флуктуации скорости и плотности [4], распределений характеристик облаков и сгустков - их масс и размеров [3,6].
Поэтому необходимыми являются исследования турбулентных движений, построение моделей эволюции турбулентности в ГМО, в которых присутствовали бы статистические характеристики турбулентности и параметры фрагментированной среды.
С учетом сильного отличия турбулентности в ГМО от турбулентности на Земле ее исследование будет способствовать более глубокому пониманию природы нелинейных, турбулентных явлений на Земле и в космосе.
Цель работы. Настоящая работа посвящена исследованию эволюции сверхзвуковой турбулентности в процессе формирования ГМО, статистическому описанию турбулентной среды в терминах корреляционных и спектральных функций, получению параметров флуктуации плотности - объемного фактора заполнения сгустками среды, распределения сгустков по размерам, плотностям, массам.
Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.
-
Исследован процесс перехода от состояния турбулентности несжимаемой жидкости к сверхзвуковой турбулентности. Получены выражения, описывающие эволюцию спектральных функций скорости и плотности, определены характерные временные масштабы образования сгустков плотности.
-
Описана эволюция сверхзвуковой турбулентности на стадии образования и взаимодействия ударных волн. В рамках модели, описывающей турбулентность как статистический ансамбль взаимодействующих ударных волн, получено распределение сгустков по массам и плотностям, близкое к наблюдаемому.
-
Для турбулентности в ГМО должен существовать протяженный диапазон расстояний (от сотых долей парсека до порядка 1 пк), спектры турбулентных флуктуации различных физических величин на которых являются автомодельными. В предположении автомодельности получены спектральные и корреляционные функции в инерционном интервале. Полученные спектры использованы для анализа наблюдательных данных по турбулентности в ГМО.
-
С помощью вероятностного подхода определены свойства распределений параметров сгустков и их зависимость от размерности и масштабов происходящих физических процессов.
Научная новизна работы состоит в:
- применении для описания начальной стадии эволюции аппарате
спектральных функций с использованием неявного решения бесстол-
кновительного уравнения движения в одномерном и трехмерно!,
случае;
описании эволюции сверхзвуковой турбулентности в изотермической среде как статистического взаимодействия ударных волн;
получении спектральных характеристик сверхзвуковой турбулентности в изотермической среде с помощью групповых преобра-
зований уравнений для характеристического функционала турбулентности;
использовании полученных спектров для определения наблюдаемых характеристик - корреляционной длины флуктуации центроидов скоростей турбулентных движений;
нахс||Ццении с помощью вероятностного подхода связи меярду макроскопическими характеристиками физического процесса размерности и масштабов и характеристиками сгустков, образующихся под воздействием этого процесса.
Практическая ценность. Результаты, полученные в данной )аботе, могут быть использованы для:
исследовании взаимодействия турбулентных пульсаций и гравитационных, тепловых, химических воздействий для изучения условий образования звезд в молекулярных облаках
при построении моделей ГМО с учетом их фрагментированной структуры$
при интерпретации наблюдательных данных по строению молекулярных облаков.
На защиту выносится:
-
Образование сверхзвуковой турбулентности из дозвуковых урбулентных движений и начальная стадия эволюции сверхзвуковой урбулентности.
-
Стадия образования ударных волн, их эволюция с учетом ізаимодействия друг сдругом и формирование фрагментированной феды.
3. Автомодельные спектры турбулентности в инерционном
інтервале.
4. Статистические, характеристики сгустков. Вероятностный
юдход.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в восьми аботах, из них две в соавторстве.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на астрофизических семинарах в ГАО АН Украины, на рабочем совещании по физике звезд и галактик СПутино,1987г.), всесоюзном совещании по физике межзвездной среды (Трускавец,1988г.), семинаре памяти С.А. Каплана (Торький, 1989г.), всесоюзном совещании по физике межзвездной среды и туманностей ІКкев, 1989 г.), международном рабочем совещании "Физические процессы при фрагментации и звездообразовании" СМонтепорцио, Италия,1989г.}, 147 симпозиуме МАС "Фрагментация молекулярных облаков и звездообразование" С Гренобль,1990г.).
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет страниц, включая 9 рисунков и 110 наименований библиографических источников.