Bar (astronomie)

Bar , de asemenea, un jumper în astronomie , este o structură alungită de stele și gaz în discul galactic . O bară poate fi prezentă în galaxiile disc - lenticulare , spiralate și neregulate . De la jumătate până la două treimi din galaxiile disc, inclusiv Calea Lactee , au o bară. Prezența și severitatea unei bare este unul dintre criteriile de clasificare a galaxiilor .

O bară se formează atunci când apare o instabilitate gravitațională într-un disc subțire al unei galaxii. Acest lucru necesită fie o viteză de rotație a discului suficient de mare, fie o viteză de rotație mică și viteze radiale mari ale stelelor. Barele au un efect notabil asupra galaxiilor gazdă și sunt unul dintre principalii agenți ai evoluției seculare interne - schimbări într-o galaxie pe o perioadă lungă de timp, independent de mediul ei.

Descriere și caracteristici

O bară, numită și bară, este o structură alungită în planul discului galactic , care este o compactare a stelelor și a gazului . Cel mai adesea, centrul barei este situat în același loc cu centrul discului, dar în galaxiile cu masă mică este posibil ca pozițiile lor să nu coincidă. În galaxiile spirale barate, brațele spiralate nu încep în centrul galaxiei, ci la capetele barei. O bară poate fi observată în galaxiile disc - lenticulare , spirale și neregulate [1] [2] [3] . Unele galaxii pot avea mai mult de o bară: se cunosc galaxii cu două și chiar trei bare [4] .

O bară este o formațiune stabilă care există într-o singură galaxie pentru mai multe revoluții. Bara se rotește în ansamblu, în aceeași direcție cu discul, dar, de regulă, cu o viteză unghiulară puțin mai mică. În același timp, stelele care alcătuiesc bara nu sunt tot timpul în el, spre deosebire, de exemplu, de umflatura . Stelele intră și ies în mod constant din bară, dar concentrația lor crescută în zona barei rămâne, astfel încât aspectul barei nu se schimbă - în mod similar, brațele spiralate apar în teoria undelor de densitate [1] [2] .

Dintre toate galaxiile, aproximativ o treime are o bară, inclusiv Calea Lactee , iar dintre galaxiile disc, conform diferitelor estimări, de la jumătate la două treimi [1] . Stelele din bare sunt în mare parte vechi și roșii, așa că majoritatea barelor nu sunt vizibile în intervalul ultraviolet . În medie, luminozitatea unei bare este de 10% din luminozitatea întregii galaxii, dar poate ajunge până la 30% [5] , în galaxiile din Universul modern, aproximativ 15% din masa stelelor este conținută în bare. În general, în galaxiile cu bare, comparativ cu galaxiile fără bară, culoarea și metalitatea variază mai puțin cu raza, iar gazul este mai puternic concentrat spre centru [6] .

Prezența și severitatea unei bare este unul dintre criteriile de clasificare a galaxiilor . Deci, galaxiile spirale din sistemul Hubble sunt împărțite în normale , notate cu S, în care bara este absentă, și încrucișate , notate cu SB, unde este prezentă. În sistemul de Vaucouleurs , pe lângă galaxiile spirale normale (SA) și încrucișate (SB), se disting galaxiile spirale tranziționale , denumite SAB. În această schemă, nu numai galaxiile spirale, ci și galaxiile lenticulare și neregulate sunt clasificate în funcție de severitatea barei [7] [8] [9] .

Parametrizare

Forma barei și izofotele sale sunt bine descrise prin elipse generalizate [6] [10] :

unde și sunt semiaxele majore și minore și sunt coordonatele de-a lungul axelor majore și minore și este un parametru care specifică forma elipsei generalizate. Această formulă la se transformă într-o ecuație de elipsă . De obicei, cel mai potrivit pentru a descrie forma unei bare , dar [6] [10] este, de asemenea, folosit .

Distribuția luminozității suprafeței într-o bară este adesea modelată cu o funcție Ferrers modificată . Pentru distribuția luminozității de -a lungul axei majore a barei, aceasta are următoarea formă [11] :

În această formulă , este luminozitatea suprafeței în centrul barei, este distanța până la limita barei, dincolo de care luminozitatea suprafeței este considerată zero. Parametrii și sunt responsabili pentru rata de scădere a luminozității, respectiv, la marginea și, respectiv, la centrul barei [11] .

Legea lui Sersic , adesea folosită pentru a descrie umflături și discuri , poate fi folosită și pentru bare - pentru acestea este de obicei în intervalul de la 0,5 la 1 [6] [10] .

Apariția barurilor

O bară se formează atunci când apare o instabilitate gravitațională într-un disc subțire al unei galaxii. Există cel puțin două mecanisme pentru formarea unei bare: instabilitatea formării barelor și instabilitatea orbitelor prolate [12] .

O instabilitate de formare a barei, sau un mod de bară, formează o bară dacă viteza de rotație a discului este suficient de mare, caz în care formarea unei bare devine favorabilă energetic. Cantitativ, criteriul de instabilitate este exprimat în termeni de energie de rotație a discului și energia sa potențială : dacă raportul este mai mare de 0,14–0,20 (valoarea exactă depinde de parametrii modelului), atunci apare o bară în 1–2 rotații ale galaxie. O situație similară apare în mecanica corpurilor autogravitabile incompresibile: la energii de rotație suficient de mari, ele se transformă dintr-un elipsoid Maclaurin oblat într-un elipsoid Jacobi prolat.. O dispersie de viteză suficient de mare în galaxie și prezența unui subsistem sferic masiv al galaxiei : o umflătură sau un halou întunecat poate preveni formarea unei bare . Aparent, barele mari se formează în acest fel [12] .

Instabilitatea orbitelor alungite, dimpotrivă, apare atunci când discul se rotește lent și stelele au viteze radiale mari. Dacă stelele se mișcă în orbite apropiate, alungite, atunci datorită interacțiunii gravitaționale dintre ele, orbitele precesează și se apropie și mai mult și se formează și o bară. Un astfel de mecanism de formare a barelor este ineficient pentru orbitele slab alungite, așa că ar trebui să se manifeste în principal în regiunile centrale ale discului, în care dispersia radială a vitezelor stelare este mare. În plus, barele care se formează astfel trebuie să aibă o viteză de rotație mică [12] .

Influență asupra galaxiilor

Barele au un efect notabil asupra galaxiilor gazdă și sunt unul dintre principalii agenți ai evoluției seculare interne - schimbări într-o galaxie pe o perioadă lungă de timp, independent de mediul ei. Deoarece barele nu sunt simetrice față de axa galaxiei, ele redistribuie momentul unghiular al stelelor și gazului, ceea ce duce la o schimbare a structurii galactice [6] [13] .

Barele mișcă gazul în așa fel încât formează brațe și inele spiralate , presiunea în el crește și din atom devine moleculară , începe formarea stelelor în el . Din regiunile din afara barei, gazul se deplasează la periferia galaxiei, iar din regiunea din raza barei, chiar în centru. Aceasta conduce la o netezire a gradienților de metalitate și la o creștere a concentrației centrale de gaz, care se observă în galaxiile cu bare (vezi mai sus ). Concentrația de gaz în centru, la rândul său, poate duce la activitatea nucleului galactic , cu toate acestea, în galaxiile cu nuclee active, barele nu sunt observate mai des decât în ​​galaxiile fără nucleu activ [6] [13] .

Barele afectează și mișcarea stelelor. Prin bară, momentul unghiular este redistribuit între discul stelar și halou întunecat , datorită căruia stelele sunt și ele concentrate mai puternic spre centru. În plus, sub acțiunea barei, orbitele stelelor se pot schimba și părăsi planul discului galaxiei , datorită căruia componenta sferică a galaxiei crește în timp - în special, umflarea . Luând în considerare formarea stelelor active, umflătura se formează destul de eficient - în câteva miliarde de ani, se poate forma o umflătură cu o masă de un miliard de mase solare . Bulburi formate în acest fel păstrează parțial proprietățile dinamice ale discului și sunt numite pseudobulges. În Universul apropiat, așa sunt umflăturile multor galaxii, poate chiar ale majorității, inclusiv Calea Lactee [6] [13] .

Note

  1. ↑ 123 de bare . _ _ Astronomie . Universitatea de Tehnologie Swinburne . Preluat la 15 octombrie 2021. Arhivat din original la 16 martie 2022.
  2. ↑ 1 2 Zasov, Postnov, 2011 , p. 377.
  3. ↑ Surdin V. G. Bar of the Galaxy . Astronet . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 19 octombrie 2021.
  4. ↑ Erwin P. Galaxii cu două bare. I. Un catalog de galaxii barate cu bare secundare stelare și discuri interioare  // Astronomy and Astrophysics  . - Les Ulis: EDP Sciences , 2004. - 1 martie ( vol. 415 ). — P. 941–957 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20034408 .
  5. ↑ Gadotti DA Evoluția seculară și proprietățile structurale ale barelor stelare în galaxii  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2011. - 1 august ( vol. 415 ). — P. 3308–3318 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2011.18945.x . Arhivat din original pe 15 martie 2022.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Gadotti DA Bard Galaxies: an Observer's Perspective // ​​​​Chaos in Astronomy / editat de G. Contopoulos, PA Patsis. - N. Y. : Springer , 2009. - Vol. 8. - p. 159. - 497 p. — (Proceedings de astrofizică și științe spațiale). — ISBN 3-540-75826-7 . - ISBN 978-3-540-75826-6 . - doi : 10.1007/978-3-540-75826-6_15 . Arhivat pe 19 decembrie 2021 la Wayback Machine
  7. ↑ Galaxiile Hagen-Thorn V.A. Marea Enciclopedie Rusă . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 29 septembrie 2021.
  8. ↑ Hodge PW Galaxy . Alte scheme de clasificare și  tipuri de galaxii . Enciclopedia Britannica . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 19 octombrie 2021.
  9. ↑ Keel WC Galaxies and the Universe - Clasificarea galaxiilor . Astronomie . Universitatea din Alabama . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 23 octombrie 2021.
  10. ↑ 1 2 3 Kim T., Sheth K., Gadotti DA, Lee MG, Zaritsky D. The Mass Profile and Shape of Bars in the Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies ( S4G): Search for an Age Indicator for Bars   // Jurnalul astrofizic . - Bristol: IOP Publishing , 2015. - 1 ianuarie ( vol. 799 ). — P. 99 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1088/0004-637X/799/1/99 .
  11. ↑ 1 2 Blázquez-Calero G., Florido E., Pérez I., Zurita A., Grand RJJ Proprietățile structurale și fotometrice ale galaxiilor barate din simulările cosmologice Auriga  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2020. - 1 ianuarie ( vol. 491 ). — P. 1800–1819 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1093/mnras/stz3125 . Arhivat din original pe 26 februarie 2022.
  12. ↑ 1 2 3 Zasov, Postnov, 2011 , p. 378-380.
  13. ↑ 1 2 3 Surdin, 2017 , p. 323-325.

Literatură