Описание сценария развития протогалактик с малыми угловыми моментами через каскадную фрагментацию с образованием протоскоплений и протозвезд на основе теории графов
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2020.v72.i1.04Ключевые слова:
статистическая космогония, граф, протоскопления, протогалактика, звездные системы, звездообразование, звездообразование спектр масс, каскадная фрагментацияАннотация
В статье рассмотрен процесс развития протогалактик в период охлаждающейся Вселенной, когда их массы равны джинсовским значениям. В результате дальнейшего охлаждения протосистемы подвержены механизму каскадной фрагментации с образованием все новых и новых, меньших по массе фрагментов. Первичные фрагменты – будущие галактики (верхний предел массы фрагментов попадает в интервал масс галактик), во вторичной волне фрагментации образуются прародители будущих звездных скоплений, звезд и субзвезд. На основе общего представления об эволюции звездных систем построен ориентированный граф, описывающий каскадную фрагментацию в протосистемах с чрезвычайно малым угловым моментом. Для протосистем, определяемых степенными спектрами масс, проведены оценки эффективности звездообразования, вычислены вероятности ключевых событий. Рассчитаны долевые содержания вещества, уходящего на формирование нового поколения звезд и субзвезд, в зависимости от μ-го цикла звездообразования (при полном его числе N). Представлена в графическом виде зависимость массовой доли, передаваемой из протосистемы в систему, как функция ряда N фрагментаций. Получены четыре варианта развития эволюции таких звездных систем, как галактики, которые на первом и втором этапах эволюции описываются спектрами масс с разными показателями степени. Показано, что в зависимости от эволюционного сценария, определяемого комбинацией спектров масс на первом и втором этапах эволюции, галактики на конечном этапе эволюции могут иметь различный состав населений. По одному из сценариев галактики должны содержать звездный состав, ограниченный массами карликовых звезд (≤ 0.8 М⊙). Для рассчитанного максимального значения Nmax ≈ 70 и времени одного цикла фрагментации, который реализуется при одноактном звездообразовании в звездных скоплениях галактик - ~ 107 лет, ожидается, что время полного истощения газа в таких звездных системах, как эллиптические галактики, составит ~ 7•109 лет. Учитывая, что характерное время начала формирования галактик составляет ≈ 12•109 лет, полученный результат удовлетворительно объясняет факт отсутствия звездообразования в эллиптических галактиках за последние 5 миллиардов лет. Дальнейшее развитие исследований в данном направлении может позволить понять причины различий в составах населений различных типов галактик.
Библиографические ссылки
2 N.N. Evsukov, V.A. Zakhozhaj and V.A. Psaryov, Odessa Astron. Publ. 14, 205 (2001).
3 L.S. Marochnik and A.A. Suchkov. Galaktika (Moscow: Nauka, 1984), 392 p. (in Russ).
4 V.G. Surdin Rozhdenie zvezd (Moscow: URSS, 2001), 262 p. (in Russ).
5 V. G. Surdin Novye knigi za rubezhom 9, 37–39., (1993). (in Russ).
6 V.A. Zahozhaj, Izv. GAO v Pulkove 4, 219, 10.5 (2009). (in Russ).
7 V.A. Zahozhaj, A.A. Minakov, V.M. Shul'ga. Trudy 10-j gamovskoj astrono-micheskoj konferencii-shkoly, (Odessa, Ukraina, 23-28 August, 2010), p. 115. (in Russ).
8 V.A. Zahozhay, Ju.F. Pedash and A.I. Pisarenko, Mezhdunarodnaja nauchnaja konferencija Karazinskie estestvennonauchnye studii, (Har'kov, 14-16 June, 2004), p. 85-86. (in Russ).
9 V.A. Zahozhay, Izv. GAO v Pulkove 219, 105 (2009). (in Russ).
10 V.A. Zakhozhay, Astron. Astrophys. Transact. 6, 221 (1995). (in Russ).
11 V.A. Zakhozhay, Izv. KrAO 104, 6, 80 (2009). (in Russ).
12 V.A. Zakhozhay, Astron. Astrophys. Transact. 10, 321-328 (1996).
13 M.J. Rees, Mon. Not. Roy. Astr. Soc.176, 3, 483 (1976).
14 V.A. Zakhozhay, Astron. Astrophys. Transact. 10, 321-328 (1996).
15 V.A. Zahozhaj, Kinem. i fiz. neb. tel 16, 2, 153-168 (2000). (in Russ).
16 J. Einasto, A. Kaasik and E.Saar, Nature 250, 5464, 309-310 (1974).
17 J. Einasto, M. Joeveer and A. Kaasik, Tartu Astron. Obs. Teated. 54, 3-75, (1976).
18 B.A. Voroncov-Vel'jaminov, Vnegalakticheskaja astronomija (Moscow, Nauka, 1978) 480 p. (in Russ).
19 J.S. Bullock, A.V. Kravtsov and D.H. Weinberg, Astrophys. J. 548, 33-46 (2001).
20 F. Kahn and L. Woltjer, Astrophys. J. 130, 2, 705-717 (1959).
21 A.K. Kuratova, A.S. Miroshnichenko, et al, Astronomical Society of the Pacific Conference Series. 508, 229 (2017).
22 S.A. Khokhlov, A. S. Miroshnichenko, et al, Astrophysical Journal. 856, 158-171 (2018).
23 A.B. Manapbaeva, O.V. Zakhozhay, et al, 16-th Gamow Summer School “Astronomy and Beyond: Astrophysics, cosmology, cosmomicrophysics, astroparticle physics, radioastronomy and astrobiology”, (Odessa, Ukraine, 14-20 August, 2016), p. 19. (in Russ).
24 V.A. Zakhozhay, In VI Intern. Conf. “Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology”, (Kyiv, Ukraine, 24-26 May, 2006), p. 9-10.
25 V.A. Zakhozhay, K.S. Kuratov and A.T. Maylybayev, 5-th Gamow Inter.Conf. in Odessa: "Astrophysics and Cosmology after Gamow: progress and perspectives" and The XV-th G. Gamow's Odessa Inter. Astr. Summer Conference-School, (Odessa, Ukraine, 16-23 August, 2015), p.55.
26 V.A. Zakhozhaj, Inter. Conf. to be held in Saint Petersburg “Order and Chaos in Stellar and Planetary Systems”, (Saint Petersburg,17-24 August, 2003), p.65. (in Russ).
27 E.O. Vasil'ev and Ju.A. Shhekinov, Astron. zhurn. 82, 8, 659-667 (2005). (in Russ).
28 V.A. Zakhozhaj, Astron. Astrophys. Transact. 6, 221 (1995).
