|
Оценка масс темных глобул по эффекту гравитационной фокусировки Дальневосточный государственный университет Научный руководитель: Суханов Александр Григорьевич, кандидат физико-математических наук Тёмные туманности представляют собой плотные облака межзвёздного газа и межзвёздной пыли, непрозрачные из-за сильного поглощения света пылью. Чаще всего они обнаруживаются на фоне светлых туманностей. В этом случае границы туманностей (глобул) резко очерчены светящимися ободками. В случае, когда тёмные туманности видны на звёздном фоне, наблюдается увеличение звёздной плотности по мере приближения к границе туманности, а также звёздные цепочки, окружающие глобулы. В конце 1995г. в туманности "Орёл" (М16), расположенной в созвездии Змеи, впервые удалось увидеть обнажённые и свободные от скрывающего их газопылевого облака звёздные "коконы" - уплотнения, в которых зарождаются звёзды. Очевидно, звёзды появившиеся раньше других, подвергают облучению тёмные туманности, что приводит к процессам фотоиспарения глобул (рис.1).
рис.1 Процесс фотоиспарения глобулы, содержащей звёздный "кокон", под действие излучения молодой звезды. Если тёмные туманности являются местами образования звёзд, плотность вещества в них должна быть очень высокой, а масса, сравнимой с массой молодых звёзд. Процессы фотоиспарения глобул приводят к тому, что плотное облако газа и пыли, оказывается погружённым в оболочку из ионизованного газа, на которой происходит рассеяние излучения молодой звезды. Исходя из этого, наблюдаемое увеличение яркости по краям глобул, которое регистрируется также и фотометрически, может быть интерпретировано не только эффектами фокусировки рассеянного поля, но и эффектом гравитационной фокусировки, который вносит дополнительный вклад в образование каустики [ 2] .В первом приближении, плотную часть глобулы, являющуюся оптически непрозрачной для излучения, можно рассматривать как гравитационную линзу. Тогда внешняя оболочка глобулы, состоящая из ионизованного газа, может повлиять на её оптические свойства, если дополнительное преломление лучей во внешнем слое туманности, станет соизмеримым с гравитационным отклонением. Для простоты, предполагаем что глобула имеет квазисферическую форму, тогда распределение вещества в ней можно считать сферически симметричным [ 3] , то есть показатель преломления среды является функцией расстояния от центра глобулы. Результирующий показатель преломления n*(r), учитывающий эффекты рассеяния во внешней оболочке глобулы и эффект гравитационной фокусировки имеет мультипликативную форму [ 1] :
где n(r) -показатель преломления, обусловленный рассеянием; n g(r) -показатель преломления гравитационного поля, который имеет следующую зависимость от расстояния r до центра туманности:
где r g -гравитационный радиус глобулы, зависящий от её массы. Показатель преломления внешней оболочки n(r) можно представить в аналогичном виде:
где a (r) -малая величина, определяющая закон изменения концентрации электронов во внешней ионизованной оболочке глобулы. Поскольку для плазмы a < 0, то преломление лучей, вызванное их рассеянием, будет происходить в противоположном направлении от центра притяжения. Суммарное действие двух эффектов приводит к увеличению области тени каустики, которую мы наблюдаем в виде ореолов вокруг глобул. Определяя угловое расстояние ореола от центра глобулы и учитывая поправку за счёт фокусировки рассеянного поля, можно оценить массу глобулы.Увеличение же числа звёзд к границе тёмной туманности, видимой на звёздном фоне, можно также объяснить эффектами гравитационной фокусировки, что не противоречит теории гравитационной линзы. В этом случае изображения звёзд выбрасываются из области дальнего фона гравитационным полем туманности в предположении, что глобула имеет большие массы. Таким образом, оценка масс тёмных туманностей по эффекту гравитационной фокусировки может быть использована для проверки того, действительно ли глобулы являются местами рождения звёзд. Литература: [ 1] Блиох В.П., Минаков А.А. Гравитационные линзы. -Киев: Наукова Думка, 1986.[ 2] Кравцов Ю. А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. -М.: Наука, 1980.[ 3] Марьин Н.П.Об эффективной отражающей поверхности ионизированной области, имеющей форму шара. - Радиотехника и электроника, 1965, т.10, №2, 1965, с.325. |
, (1)
, (2)
, (3)| (c) АСФ России, 2001 |