nextupprevious
Следующий:2.2.3.1 ЗаключениеВверх:2.2 Эволюция трехмерных сверхоболочекПредыдущий:2.2.2 Начальные условия и

2.2.3 Обсуждение результатов

\begin{figure}\begin{picture}(6.693,4.797)\put(1.213,4.797){\special{em:graph p1f1}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.1: Эволюция оболочек при разных положениях исходной OB-ассоциации относительно галактической плоскости: а --$Z_0=0$; б -- $Z_0=50$ пс. $h$ -- размер оболочки вдоль оси$Z$.
Общий вид и изменение формы оболочек со временем при разных положениях исходной OB-ассоциации относительно галактической плоскости показаны на рис. 2.1. Как следует из рисунка, положение источника энергии относительно галактической плоскости существенно влияет на форму оболочки. В случае, когда источник энергии расположен в плоскости галактики, образуется слегка искаженная дифференциальным вращением фигура, напоминающая объемную восьмерку. При смещении источника энергии относительно галактической плоскости образуется сильно асимметричная фигура, напоминающая воздушный шар и искаженная дифференциальным вращением Галактики. В обоих случаях на поздних стадиях эволюции вблизи плоскости $Z=0$ возникает характерная перетяжка, отделяющая верхнюю и нижнюю части оболочки.

Как показано в [59], динамика сверхоболочек существенным образом зависит от величины $Z$-компоненты гравитационного поля галактики. Гравитационное притяжение галактического диска приводит сначала к уменьшению $Z$-компоненты скорости расширения оболочки, а затем к оседанию всей оболочки на галактическую плоскость и, таким образом, существенно ограничивает характерное время жизни сверхоболочек во внутренних областях Галактики. В результате оболочки не успевают сильно вытянуться дифференциальным вращением Галактики. Отношение большой оси сечения оболочки плоскостью$Z=0$ к малой $\zeta$ ни в одном из вариантов расчетов не превышает 2 (см. табл. 2.2).

\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(0.676,2.333){\special{em:graph p1f2a}}\put(3.684,2.333){\special{em:graph p1f2b}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.2: Изменение относительной ($N/N_c$) лучевой концентрации атомов на экваторе оболочки со временем. Кривые 1, 2, 3 соответствуют галактоцентрическим расстояниям 5, 8.5 и 15 кпс; а -- $L_{38}=0.315$, б -- $L_{38}=3.15$.
С течением времени поверхностная плотность на полюсах оболочки падает, а в области перетяжки растет (рис. 2.2). Рост поверхностной плотности в этой области обусловлен не только сгребанием окружающего газа, но и чисто геометрическим эффектом уменьшения площадей лагранжевых элементов в области перетяжки. Последний эффект становится определяющим, когда оболочка переходит в дозвуковой режим движения, и приводит к драматическому нарастанию поверхностной плотности (рис. 2.2) перед слиянием движущихся навстречу друг к другу (в $Z$-направлении) элементов оболочки. Как следует из рис. 2.2, количество атомов на луче зрения в области перетяжки может стать больше критического [26,77]
 
 
 
\begin{displaymath}N_c = 10^{21} \left(\frac{\chi_{\odot}}{\chi}\right)~\mbox{cm}^{-2},\end{displaymath} (2.41)
необходимого для экранировки внешнего УФ излучения и образования в оболочке молекулярного водорода. В (2.41) $\chi$ -- содержание тяжелых элементов в газе. Для солнечной окрестности $\chi_{\odot}\simeq 1.5\times10^{-2}$, на расстоянии 5 кпс от центра Галактики $\chi \simeq2\chi_{\odot}$, на расстоянии 15 кпс $\chi \simeq\frac{2}{3}\chi_{\odot}$ [57].
\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(1.597,2.333){\special{em:graph p1f3a}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.3: Распределение относительной ($N/N_c$) лучевой концентрации атомов вдоль поверхности оболочки для разных галактоцентрических расстояний. Кривые 1, 2, 3 соответствуют расстояниям от центра Галактики 5, 8.5 и 15 кпс; $Z_0=0$,$L_{38}=0.315$.
\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(1.830,2.333){\special{em:graph p1f3b}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.4: Распределение относительной ($N/N_c$) лучевой концентрации атомов вдоль поверхности оболочки для разных положений исходной OB-ассоциации относительно плоскости Галактики; $R=8.5$ кпс, $L_{38}=1.05$.
На рис. 2.3 показано распределение относительной поверхностной плотности $N/N_c$ в области перетяжки для трех галактоцентрических расстояний. Как видно из рисунка, в оболочках, находящихся на расстояниях 5 и 8.5 кпс от центра Галактики, могут реализоваться условия, необходимые для образования молекулярного водорода. На расстоянии $R=15$ кпс от центра Галактики лучевые концентрации уже не достигают критических и условий для образования в расширяющихся оболочках молекулярных облаков нет. Возможность образования молекулярного газа в расширяющихся оболочках также сильно зависит от того, на каком расстоянии от плоскости Галактики находится исходная OB-ассоциация. На рис. 2.4 показано распределение относительной лучевой концентрации атомов в областях перетяжек оболочек, расположенных в солнечной окрестности ($R=8.5$ кпс), но на разных расстояниях $Z_0$ от галактической плоскости. Как видно из рисунка, при удалении источника энергии на расстояние, большее 50 пс от плоскости симметрии $Z=0$, критическое значение лучевой концентрации не достигается и молекулярный газ в оболочке не образуется.
\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(1.597,2.333){\special{em:graph p1f4}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.5: Профиль слоя ${\rm H}_2$ при разных положениях исходной OB-ассоциации относительно галактической плоскости;$R=8.5$ кпс, $L_{38}=1.05$.
\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(1.597,2.333) {\special{em:graph p1f5}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.6: Распределение относительной лучевой концентрации атомов вдоль экватора оболочки для разных галактоцентрических расстояний. Кривые 1, 2, 3 соответствуют расстояниям 5, 8.5 и 15 кпс; $Z_0=0$, $L_{38}=1.05$.
\begin{figure}\begin{picture}(6.693,2.333)\put(0.676,2.333){\special{em:graph p1f6a}}\put(3.684,2.333){\special{em:graph p1f6b}}\end{picture}\end{figure}
Рисунок 2.7: Зависимость массы слоя ${\rm H}_2$ от времени: а --$R=5$ кпс, б -- $R=8.5$ кпс. Кривые 1, 2, 3 соответствуют темпу поступления энергии в полость $L_{38}=0.315$; 1.05; 3.15.
Следует отметить, что условия, необходимые для образования молекулярного водорода, реализуются только в очень узких (по$Z$-координате) областях оболочек (рис. 2.5). При этом большая часть молекулярного газа накапливается на двух приблизительно противоположных концах кольцевого слоя (рис. 2.6). Положение кольца молекулярного газа относительно плоскости галактики $Z=0$ зависит от положения источника энергии относительно этой плоскости. Если исходная OB-ассоциация расположена в плоскости галактики, молекулярное кольцо тоже образуется в этой плоскости. Если OB-ассоциация расположена над плоскостью $Z=0$, область перетяжки и молекулярное кольцо располагаются под галактической плоскостью (рис. 2.5). В любом случае, однако, молекулярный слой образуется на расстояниях, не превышающих 100 пс от плоскости Галактики, что прекрасно согласуется с данными наблюдений о распределении молекулярного водорода в Галактике [63]. Несмотря на ничтожную (по сравнению с общими размерами оболочек) толщину молекулярного кольца, масса газа, который может перейти в молекулярную форму, довольно велика и может превысить $10^6~M_{\odot}$ (рис. 2.7). Но это как раз массы, характерные для гигантских молекулярных облаков. Какова дальнейшая судьба этого газа? Сформируются ли из него отдельные молекулярные облака и каковы будут их характеристики? Для ответа на эти вопросы необходимо детальное исследование устойчивости возникающего молекулярного слоя. Оценки гравитационной устойчивости оболочки [64,83,45], основанные на рассмотрении однородного плоского или сферического слоя, не дают окончательного ответа на вопрос о возможности фрагментации оболочки. Следует учитывать также, что в молекулярном слое ключевую роль может играть неоднородность, возникающая вследствие тепловой неустойчивости газа [83], а также то, что формирование молекулярного кольца происходит на фоне оседания большей части оболочки на галактическую плоскость и разрушения ее как единого целого. Весьма вероятным представляется поэтому, что из образовавшегося молекулярного газа могут сформироваться комплексы с характеристиками, типичными для гигантских молекулярных облаков -- центров образования звезд следующего поколения.
 

Подразделы
nextupprevious
Следующий:2.2.3.1 ЗаключениеВверх:2.2 Эволюция трехмерных сверхоболочекПредыдущий:2.2.2 Начальные условия и
Sergey Mashchenko 2000-10-25