Рукава Млечного пути

[ПетровВФ]

Рукава Млечного пути

«Спиральная структура нашей галактики Млечный путь еще недостаточно изучена. Она имеет, как минимум, 5 спиральных рукавов». (Галактический рукав. Википедия).
«..В большинстве случаев СВГ(спиральные ветви галактики) возникают в результате распространения гигантских по размеру волн сжатия и разряжения по газо-звездному диску галактики»
(Спиральные ветви галактики. Астронет).
«…Скорее всего, (рукава) являются волнами плотности, вызванными различными причинами, однако вопрос об их происхождении до сих пор окончательно не решён» (Галактика. Википедия)
«…ближе к центру находится центральное пылевое облако, радиусом около 15 парсек» (Галактический центр. Википедия).

Потоки частиц звездного ветра (далее просто газ) распространяются во все стороны с поверхности каждой звезды балджа Галактики. В связи с этим в балдже и, особенно в ядре должно создаваться некоторое избыточное давление газа (по сравнению с граничащими с балджем областями Галактики). Под действием этого давления и центробежных сил газ, начиная от центра ядра, мог бы равномерно истекать из балджа во все стороны, однако это не происходит по следующим причинам:
1. В средней части ядра, должна существовать область «равновесного» давления, от изобары которой газ по линиям наименьшего сопротивления распространяется в двух направлениях (См. рисунок 1. Приложение 4 на http://petrovvf.livejournal.com ):
– одни потоки (условно «центробежные») под действием разности давлений и центробежных сил направляются в сторону диска. На выходе из балджа они образует два сегмента обширного пылегазового кольца, где происходят активные процессы звездообразования (1);
– другие потоки («центростремительные») направляются в сторону галактического центра.
2. Идущие от изобары «центростремительные» потоки газа образуют в ядре Галактики вращающееся веретенообразное облако радиусом 700 парсек, которое является зоной формирования перемычки. (См. примечания, п.1).
3. В это веретенообразное облако также дополнительно поступают потоки пыли и газа от огромного количества находящихся внутри облака звезд. Они создают здесь сложные схемы встречных потоков и «внутренних» облаков меньших размеров, что делает это веретенообразное облако областью активного
звездообразования (2).

4. Под действием магнитного поля ядра и центробежных сил в веретенообразном облаке вначале формируются, а затем выходят в противоположные стороны два симметричных потока газа, которые образуют перемычку.
5. Выходящие из перемычки потоки газа вначале «разрезают» пылегазовое кольцо на два полукольца (сегмента), а затем, из-за разных скоростей вращения перемычки и пылегазового кольца, «отжимают» края сегментов и совместно с ними формируют два главных рукава – Центавра и Персея (5).
6. Рукава могут формироваться (См. рисунок 2. Приложение 4 на http://petrovvf.livejournal.com ):
– либо двухслойными, поскольку газы из перемычки и из сегментов по своим характеристикам (температура, пыль и пр.) существенно различаются друг от друга и поэтому практически не смешиваются. В дальнейшем эти слои расходятся, и формируется четырехрукавная структура рукавов нашей Галактики (Рис. 2.1).
– либо трехслойными, поскольку в каждом сегменте допускается образование двух неоднородных зон (по температуре, пыли и пр.). В дальнейшем эти слои также расходятся, и образуется шестирукавная структура рукавов (Рис. 2.2).
7. Под действием магнитного поля ядра возможно появление прецессии веретенообразного облака и перемычки (изменение угла наклона оси вращения веретена относительно оси вращения Галактики), что соответственно приведет к колебаниям скоростей и направлений выходящих из перемычки рукавов. При этом может изменяться конфигурация рукавов, а также скорости и траектории перемещения рукавов (и родившихся в них звезд) по плоскости диска. (См. примечания, п.2).
8. По мере перемещения материала рукавов к границам Галактики может происходить «сепарация» его вещества по плотности: часть более легких газов постепенно перемещается на внешний край рукавов, затем на периферию диска, а затем за пределы официальной границы Галактики (100.000 св. лет). Там эти газы покидают нашу Галактику, а часть более тяжелой пыли задерживается внутри диска, где происходит постепенное ее накопление, что дополнительно способствует росту молодых звезд.
9. Вдоль оси вращения Галактики из балджа в обе стороны должны вертикально выходить два симметричных потока газа – северный и южный. Эти потоки формируются звездами, которые расположены на полюсах балджа и вокруг оси вращения.
10. В галактическом центре расположено компактное центральное пылевое облако радиусом 15 пк.(2), которое находится в относительном равновесии и вращается вокруг оси Галактики. (См. примечания, п.3).

Таким образом:
а) в балдже Галактики должна существовать область равновесного давления, от изобары которой газы распространяются в сторону ядра и к краям балджа;
б) выходящие за край балджа центробежные потоки газов формируют два сегмента пылегазового пояса;
в) в центральной части балджа центростремительные потоки газа формируют вращающееся веретенообразное облако;
г) магнитное поле ядра и центробежные силыформируют два потока, которые симметрично выходят из веретенообразного облака и образуют перемычку;
д) под действием магнитного поля ядра веретенообразное облако и перемычка могут испытывать прецессию. При этом меняются скорость и направление выходящих из перемычки рукавов, а также их конфигурация и траектория движения по плоскости диска;
е) выходящие из перемычки газы совместно с газами из сегментов могут формировать только два главных рукава – Центавра и Персея, которые в дальнейшем разделяются и образуют четырех- или шестирукавную структуру;
ж) иные схемы развития событий (волны плотности, 5 рукавов и т.д.) при формировании рукавов нашей Галактики – исключаются.

Источники:
1.Г.В.Сурдин, С.А.Ламзин
«Протозвезды. Где, как и из чего формируются звезды».
2. Галактический центр. Википедия.
3. Галактика. Википедия.
4. Спиральная галактика с перемычкой. Википедия.
5. Галактический рукав. Википедия
6. Галактический центр. Физическая энциклопедия.
Петров В. Ф.

Примечания:
1. Веретено. В источниках (2,6) сообщается о «..газовом диске радиусом около 700 пк..». Анализ схемы газовых потоков показывает, что в центральной части Галактики газ не может образовывать структуру в виде диска. Здесь, по оси вращения Галактики, может существовать структура только в виде вращающегося веретена.
2. Кольцо радиусом 150 парсек. В источниках (2,6) сообщается, что «..Ближе к центру находится вращающееся и расширяющееся кольцо из молекулярного водорода, масса которого около ста тысяч масс Солнца, а радиус – около 150 пк… Плоскость вращения наклонена к плоскости Галактики на 10 градусов..», а расширение объясняется взрывом.
Наличие этого кольца может быть объяснено одним из следующих факторов:
а) расширяющееся кольцо образовалось в результате выброса газа после всплеска мощности облака плазмы Стрельца А* и сформировано (в виде кольца) магнитным полем облака. Наклон плоскости кольца возможен, если ось вращения облака плазмы Стрелец А* наклонена на 10 градусов относительно оси вращения Галактики. Однако маловероятно, что объемы газа массой в сто тысяч солнечных масс могли быть выброшено из Стрельца А*, тем более, что внутри кольца также расположены газопылевые облака и комплексы массой до нескольких миллионов солнечных масс каждый;
б) кольцо сформировано общим магнитным полем Галактики и находится в начальной или заключительной фазе прецессии веретена, в которой данное кольцо в той или иной мере принимает участие. Тогда при таком угле прецессии наша Галактика может быть похожа на галактику ESO 510-13.
3. Практически в самом центре Галактики по оси вращения расположены компактное пылевое облако R=15пк и газопылевое кольцо (или облако?) R=2пк. Структуры такой формы и в таком месте могут формироваться только под воздействием сил магнитных полей Галактики (облако R=15пк) или Стрельца А* (R=2пк).
4. В процессе работы над данной статьей я пришел к твердому убеждению, что центральная часть нашей Галактики «живет двумя жизнями». Если процессы происходящие с основной частью балджа (зона равновесного давления, перемычка, рукава) более или менее понятны и могут быть объяснены с достаточной степенью достоверности, то сама суть процессов, происходящих непосредственно вокруг Стрельца А* резко отличается от «общепринятых». На данный момент эти процессы не могут быть объяснены, поскольку имеющаяся информация (и, главное, наши знания) недостаточны для их полного понимания. Для получения того и другого потребуется немало времени.

[Переверзев В.Ф.]

Петрову В.Ф. На данный момент информации вполне достаточно, чтобы объяснить процессы происходящие в активных ядрах спиральных галактик, в том числе и в нашей Галактике. Ответы на многие вопросы Вы сможете найти в моей книге "Циклическая эволюция галактик". Сообщите пожалуйста свой адрес и я вышлю эту книгу Вам бесплатно.

[ПетровВФ]

Переверзеву В.Ф. Заранее благодарю. Мой адрес: 197341, г. Санкт-Петербург, проспект Испытателей, дом 11, корпус 1, кв. 306

[thirtyseconds]

Осталось, как обычно, дело за малым. Доказать утверждение о том, что ядро нашей галактики активно Что будет сделать затруднительно, с учетом того что нам известны действительно Активные ядра, такие как Лебедь А, излучение которого в части радиодиапазона перекрывает излучение от любого источника нашей галактики включая расположенное от нас на расстоянии одной астрономической единицы солнце
А до Лебедя А немногим меньше миллиарда световых лет.

[Переверзев В.Ф.]

Во многом с Вами согласен

[thirtyseconds]

Да механизм то может и универсальный. Только масштабы не сравнимы.

А вы в своей книге какое утверждение доказываете ?

[Переверзев В.Ф.]

Основные усилия направлены на доказательство цикличности эволюции галактик, которая происходит следующим образом. Эллиптические галактики Е0-типа превращаются в радиогалактики, радиогалактики - в сейфертовские, сейфертовские - в спиральные пересечённые (SB-типов), далее идут спиральные галактики Sc, Sb, Sa-типов, далее - линзовидные S0-типа, далее - эллиптические Е7, Е6, Е5, Е4, Е3, Е2, Е1, Е0-типы и снова процесс превращений повторяется. Представлено большое количество наблюдательных данных, которые достаточно убедительно подтверждают такую модель эволюции галактик. Представлена модель межгалактического фундаментального взаимодействия, которая позволяет снять проблему "Тёмной материи" и много другой интересной информации.

[thirtyseconds]

Так давайте обсудим. Не сложится так картинки красивые посмотрим. Мне кажется, что были бы интересны следующие вопросы :

- Что в структуре галактики может трактоваться как признак того, что она эволюционирует от одного типа к другому ? (за исключением очевидных случаев столкновений. Вы говорите у вас большое количество наблюдательных данных )

- Почему именное такое направление ? От плоских дисков к эллиптической структуре ? Было бы логично предположить что если эволюция происходит, то диск со временем становится более плоским. И почему вдруг Е0 должна снова превратиться в Sc ?

- Сколько времени, по вашему, уходит на один цикл ? Если в целом ваша эволюция является эволюцией состава межзвездного газа - от легких элементов к тяжелым, то почему это различие не наблюдается ?

- Почему в спиральных галактиках процессы звездообразования более активны чем в эллиптических ? Почему в них наблюдается, как правило, больше пыли ?

- Как можно вашу теорию проверить ? Скажем на звездном населении все эти эволюции как отразятся ? Вот скажем в нашей галактике можно четко разделить население диска и корону (по металличности). Как вы это деление объясняете ? А к возрасту шаровых скоплений как вы относитесь ?
Или, в общем, если некая галактика прошла один или более циклов, то по каким признакам это может быть обнаружено ?

[Переверзев В.Ф.]

Начнём с первого вопроса. Впервые признаки эволюции галактик, как известно, обнаружил Эдвин Хаббл. (Вилка Хаббла, Камертон Хаббла). Несколько позже большинство астрономов сочли, что последовательность Хаббла не является эволюционной, так как галактики разных типов имеют разную массу. В настоящее время имеется более чем достаточное количество наблюдательных данных, которые позволяют утверждать, что Хаббл действительно обнаружил признаки эволюции галактик, но при построении своей эволюционной последовательности сделал две большие ошибки. Первой ошибкой является неправильное направление эволюции галактик и второй ошибкой является выделение спиральных пересечённых галактик (SBc, SBb, SBa-типы) в отдельную ветвь и присоединение её к линзовидным (S0) галактикам. С учётом бльшого количества плавно меняющихся параметров с переходом от галактик одного типа к галактикам другого типа можно построить только циклическую (повторяющуюся) эволюционную последовательность. Галактики в этой последовательности будут располагаться следующим образом. Е0 -> радиогалактики -> сейфертовские галактики -> спиральные пересечённые (SB-типы) -> Sc->Sb->Sa->S0->E7->E6->E5->E4->E3->E2->E1->E0 и далее эта последовательность повторяется. Рассмотрим, например, как меняются параметры эллиптических галактик с переходом от Е7-типа до Е0-типа. Делаем выборку только самых крупных эллиптических галактик, чтобы легче можно было определять среднюю массу, светимость, размеры, дисперсию скоростей звёзд и средние значения других параметров для каждого типа галактик в этой последовательности. Первое, что бросается в глаза - это плавное изменение формы галактик с переходом от Е7-типа галактик к Е0-типу, что и было замечено Хабблом. Следующее - это плавное увеличение линейных размеров в этой последовательности. Следующий параметр, который также плавно меняется - это светимость, которая плавно увеличивается с переходом от Е7-галактик к Е0-галактикам. Также плавно увеличивается масса галактик, дисперсия скоростей звёзд в центральных областях галактик, плавно увеличивается средний возраст звёзд, появляется и усиливается радиальный градиент возраста звёзд, постепенно уменьшается угловой момент (скорость вращения галактик), постепенно уменьшается содержание пыли и газа, в центре галактик постепенно формируется ядро из звёзд с постепенно возрастающей пространственной плотностью и постепенно возрастающим гравитационным потенциалом этого ядра. И это ещё не всё.
Сбор данных, их анализ и систематизация проводились мною в течение почти сорока лет.
То, что параметры (характеристики) галактик в эволюционной последовательности меняются так как описано выше, можно легко проверить. Приведу только один пример.
Подтверждением одновременного плавного изменения сразу нескольких параметров в процессе эволюции эллиптических и линзовидных галактик стали результаты исследований, проведённые группой Fundamental Plane Survey. Ими был проведён всесторонний обзор более 4 тысяч эллиптических и линзовидных галактик в 93 близлежащих скоплениях галактик. В результате исследований выяснилось, что возраст самых массивных и самых крупных галактик около 13 миллиардов лет, и что имеется однозначное соответствие между массой галактик и возрастом их звёздного населения. Чем крупнее, массивнее и ярче галактика, тем больше возраст её звёздного населения. (Публикация в "Astrophysical Journal" 10 09 2005)
Если учесть, что масса галактик и дисперсия скоростей звёзд в центральных областях галактик являются связанными параметрами (зависимоть Фабера-Джексона 1976) и что масса галактик и их светимость также являются связанными параметрами (существует корреляция между массой и светимостью галактик), то это исследование подтверждает плавное изменение сразу четырёх параметров с переходом от Е7 к Е0-галактикам - это масса, светимость, дисперсия скоростей звёзд и возраст звёздного населения. (Связь между типами галактик и их массой установлена в других исследованиях).
Направление эволюции галактик можно определить по увеличению возраста звёзд, который увеличивается с переходом от Е7-галактик к Е0-галактикам
Длительность одного цикла эволюции, по разным методикам подсчёта, - от 20 до 40 миллиардов лет.
На этом пока остановлюсь. Продолжу завтра.

[Переверзев В.Ф.]

Отвечу теперь на четвёртый вопрос.
В спиральных галактиках существуют "поставщики" газа, из которого образуются звёзды, - это их активные ядра, в которых звёзды, потерявшие скорость и кинетическую энергию постепенно перерабатываются в газ. Этот газ выбрасывается из активного ядра в виде коллимированных (сжатых) струй. (Сжатие происходит в дипольном магнитном поле высокой напряжённости. Это магнитное поле генерируется в результате крупномасштабной двухторовой конвекции частично ионизованного газа). Скорость выброшенного газа различна и зависит от уровня активности ядра. Уровень активности ядра зависит от массы звёзд, находящихся в самом центре активного ядра, где температура и давление газа окружающего звёзды достигает максимальных значений. Скорость выброшенного газа достигает максимальных значений в активных ядрах мощных радиогалактик и постепенно снижается с переходом к сейфертовским, затем к пересечённым спиральным и плоским спиральным галактикам. Прекращение активности ядра происходит с превращением галактик в Sa-галактики. Максимальное количество пыли образуется в галактиках в период, когда скорость истечения газа недостаточна для того, чтобы газ смог покинуть пределы галактики и этот газ накапливается или в плоской составляющей или в большей части объёма галактики, где из этого газа образуется (конденсируется) пыль.
У линзовидных и эллиптических галактик нет активного ядра и поэтому отсутствует достаточное количество газа необходимого для образования звёзд. (Карликовые галактики мы здесь не рассматриваем, так как они эволюционируют несколько иначе). Поэтому в линзовидных и эллиптических галактиках звездообразование отсутствует, за исключением редких случаев, когда вблизи их или внутри их сталкиваются высокоскоростные облака газа, пришедших из межгалактического пространства.
На этом остановлюсь. Продолжу через два дня.