АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2024, том 79, № 1, страницы 60–71
ДИСПЕРСИЯ СКОРОСТЕЙ И Hα-ЭМИССИЯ ИОНИЗОВАННОГО ГАЗА В ОБЛАСТЯХ ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЯ
© 2024
Е. О. Васильев1*, Ю. А. Щекинов2
1Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва, 119991 Россия
2Рамановский исследовательский институт, Бангалор, 560080 Индия
*E-mail: eugstar@mail.ru
2Рамановский исследовательский институт, Бангалор, 560080 Индия
*E-mail: eugstar@mail.ru
УДК 524.52:524.35
Поступила в редакцию 28 августа 2023 года; после доработки 2 октября 2023 года; принята к публикации 16 октября 2023 года
Для понимания природы газовых течений в областях звездообразования близких галактик часто используется соотношение между значениями поверхностной яркости в линии Hα и дисперсии скоростей ионизованного газа, известное как диаграмма «поверхностная яркость – дисперсия скоростей». На основе трехмерных газодинамических расчетов мы рассмотрели эволюцию синтетических диаграмм для сверхоболочек, сформированных в результате множественных вспышек сверхновых в звездном скоплении, расположенном в галактическом диске. По результатам исследования изменения формы и структуры диаграммы в зависимости от плотности газа, его металличности и шкалы высоты диска на диаграмме можно выделить области значений, характерных для молодых пузырей, развивающихся в плотном или разреженном газе, на больших высотах над плоскостью диска. Найдено, что структура диаграммы зависит от возраста сверхоболочек и физических свойств газа в диске. Для близких карликовых галактик структуру наблюдаемых диаграмм «поверхностная яркость – дисперсия скоростей» можно объяснить только при помощи описания динамики пузырей, образованных множественными вспышками СН в небольших звездных скоплениях различного возраста.
Ключевые слова:
галактики: МЗС — МЗС: оболочки — ударные волны — остатки сверхновых
ФинансированиеСписок литературы
Работа финансировалась за счет средств бюджета институтов.
Список литературы
1. S. M. Andrews, D. M. Meyer, and J. T. Lauroesch, Astrophys. J. 552 (1), L73 (2001). DOI:10.1086/320267
2. I. Bagetakos, E. Brinks, F. Walter, et al., Astron. J. 141 (1), article id. 23 (2011). DOI:10.1088/0004-6256/141/1/23
3. E. L. O. Bakes and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 427, 822 (1994). DOI:10.1086/174188
4. V. Bordalo, H. Plana, and E. Telles, Astrophys. J. 696 (2), 1668 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/1668
5. J. Castor, R. McCray, and R. Weaver, Astrophys. J. 200, L107 (1975). DOI:10.1086/181908
6. M. A. de Avillez, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 315 (3), 479 (2000). DOI:10.1046/j.1365-8711.2000.03464.x
7. M. A. de Avillez and M.-M. Mac Low, Astrophys. J. 581 (2), 1047 (2002). DOI:10.1086/344256
8. A. De Cia, E. B. Jenkins, A. J. Fox, et al., Nature 597 (7875), 206 (2021). DOI:10.1038/s41586-021-03780-0
9. O. V. Egorov, K. Kreckel, S. C. O. Glover, et al., Astron. and Astrophys. 678, id. A153 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202346919
10. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 464 (2), 1833 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2367
11. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, A. V. Moiseev, and G. V. Smirnov-Pinchukov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 444 (1), 376 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu1369
12. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, K. I. Vasiliev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 508 (2), 2650 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2710
13. D. Fielding, E. Quataert, and D. Martizzi, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 481 (3), 3325 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2466
14. A. S. Hill, M. R. Joung, M.-M. Mac Low, et al., Astrophys. J. 750 (2), article id. 104 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/750/2/104
15. I. Iben, Stellar Evolution Physics, Physical Processes in Stellar Interiors, vol. 1 (Cambridge University Press, Cambridge, 2012). DOI:10.1017/CBO9781139061223
16. C. Klingenberg, W. Schmidt, and K. Waagan, Journal of Computational Physics 227 (1), 12 (2007). DOI:10.1016/j.jcp.2007.07.034
17. M. Li, G. L. Bryan, and J. P. Ostriker, Astrophys. J. 841 (2), article id. 101 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa7263
18. C. López-Cobá, S. F. Sánchez, A. V. Moiseev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 467 (4), 4951 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw3355
19. M.-M. Mac Low and R. McCray, Astrophys. J. 324, 776 (1988). DOI:10.1086/165936
20. I. Martínez-Delgado, G. Tenorio-Tagle, C. Mu˜noz-Tu˜nón, et al., Astron. J. 133 (6), 2892 (2007). DOI:10.1086/515438
21. A. V. Moiseev and T. A. Lozinskaya, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 423 (2), 1831 (2012). DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.21005.x
22. A. V. Moiseev, S. A. Pustilnik, and A. Y. Kniazev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 405 (4), 2453 (2010). DOI:10.1111/j.1365-2966.2010.16621.x
23. C. Munoz-Tunon, G. Tenorio-Tagle, H. O. Castaneda, and R. Terlevich, Astron. J. 112, 1636 (1996). DOI:10.1086/118129
24. S. Nasoudi-Shoar, P. Richter, K. S. de Boer, and B. P. Wakker, Astron. and Astrophys. 520, id. A26 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913454
25. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Astrophys. J. 490 (2), 493 (1997). DOI:10.1086/304888
26. D. Puche, D. Westpfahl, E. Brinks, and J.-R. Roy, Astron. J. 103, 1841 (1992). DOI:10.1086/116199
27. J. J. Quirk, International Journal for Numerical Methods in Fluids 18 (6), 555 (1994). DOI:10.1002/fld.1650180603
28. F. J. Sánchez-Salcedo, A. M. Hidalgo-Gámez, and E. E. Martínez-García, Revista Mexicana Astronom. Astrofís. 50, 225 (2014).DOI:10.48550/arXiv.1405.2983
29. G. V. Smirnov-Pinchukov and O. V. Egorov, Astrophysical Bulletin 76 (4), 367 (2021). DOI:10.1134/S1990341321040131
30. E. F. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics — A Practical Introduction (Springer Berlin, Heidelberg, 1999). DOI:10.1007/978-3-662-03915-1
31. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (4), 3145 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18623.x
32. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 431 (1), 638 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt189
33. E. O. Vasiliev, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Baltic Astronomy 24, 213 (2015). DOI:10.1515/astro-2017-0222
34. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Astrophysical Bulletin 77 (1), 51 (2022). DOI:10.1134/S1990341322010114
35. E. O. Vasiliev, Y. A. Shchekinov, and B. B. Nath, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 468 (3), 2757 (2017). DOI:10.1093/mnras/stx719
36. E. O. Vasiliev, Y. A. Shchekinov, and B. B. Nath, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 486 (3), 3685 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1099
37. S. Walch, P. Girichidis, T. Naab, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 454 (1), 238 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv1975
38. F. Walter and E. Brinks, Astron. J. 118 (1), 273 (1999). DOI:10.1086/300906
39. D. R. Weisz, E. D. Skillman, J. M. Cannon, et al., Astrophys. J. 704 (2), 1538 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/704/2/1538
40. H. Yang, Y.-H. Chu, E. D. Skillman, and R. Terlevich, Astron. J. 112, 146 (1996). DOI:10.1086/117995
2. I. Bagetakos, E. Brinks, F. Walter, et al., Astron. J. 141 (1), article id. 23 (2011). DOI:10.1088/0004-6256/141/1/23
3. E. L. O. Bakes and A. G. G. M. Tielens, Astrophys. J. 427, 822 (1994). DOI:10.1086/174188
4. V. Bordalo, H. Plana, and E. Telles, Astrophys. J. 696 (2), 1668 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/1668
5. J. Castor, R. McCray, and R. Weaver, Astrophys. J. 200, L107 (1975). DOI:10.1086/181908
6. M. A. de Avillez, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 315 (3), 479 (2000). DOI:10.1046/j.1365-8711.2000.03464.x
7. M. A. de Avillez and M.-M. Mac Low, Astrophys. J. 581 (2), 1047 (2002). DOI:10.1086/344256
8. A. De Cia, E. B. Jenkins, A. J. Fox, et al., Nature 597 (7875), 206 (2021). DOI:10.1038/s41586-021-03780-0
9. O. V. Egorov, K. Kreckel, S. C. O. Glover, et al., Astron. and Astrophys. 678, id. A153 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202346919
10. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 464 (2), 1833 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2367
11. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, A. V. Moiseev, and G. V. Smirnov-Pinchukov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 444 (1), 376 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu1369
12. O. V. Egorov, T. A. Lozinskaya, K. I. Vasiliev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 508 (2), 2650 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2710
13. D. Fielding, E. Quataert, and D. Martizzi, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 481 (3), 3325 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty2466
14. A. S. Hill, M. R. Joung, M.-M. Mac Low, et al., Astrophys. J. 750 (2), article id. 104 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/750/2/104
15. I. Iben, Stellar Evolution Physics, Physical Processes in Stellar Interiors, vol. 1 (Cambridge University Press, Cambridge, 2012). DOI:10.1017/CBO9781139061223
16. C. Klingenberg, W. Schmidt, and K. Waagan, Journal of Computational Physics 227 (1), 12 (2007). DOI:10.1016/j.jcp.2007.07.034
17. M. Li, G. L. Bryan, and J. P. Ostriker, Astrophys. J. 841 (2), article id. 101 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa7263
18. C. López-Cobá, S. F. Sánchez, A. V. Moiseev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 467 (4), 4951 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw3355
19. M.-M. Mac Low and R. McCray, Astrophys. J. 324, 776 (1988). DOI:10.1086/165936
20. I. Martínez-Delgado, G. Tenorio-Tagle, C. Mu˜noz-Tu˜nón, et al., Astron. J. 133 (6), 2892 (2007). DOI:10.1086/515438
21. A. V. Moiseev and T. A. Lozinskaya, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 423 (2), 1831 (2012). DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.21005.x
22. A. V. Moiseev, S. A. Pustilnik, and A. Y. Kniazev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 405 (4), 2453 (2010). DOI:10.1111/j.1365-2966.2010.16621.x
23. C. Munoz-Tunon, G. Tenorio-Tagle, H. O. Castaneda, and R. Terlevich, Astron. J. 112, 1636 (1996). DOI:10.1086/118129
24. S. Nasoudi-Shoar, P. Richter, K. S. de Boer, and B. P. Wakker, Astron. and Astrophys. 520, id. A26 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913454
25. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Astrophys. J. 490 (2), 493 (1997). DOI:10.1086/304888
26. D. Puche, D. Westpfahl, E. Brinks, and J.-R. Roy, Astron. J. 103, 1841 (1992). DOI:10.1086/116199
27. J. J. Quirk, International Journal for Numerical Methods in Fluids 18 (6), 555 (1994). DOI:10.1002/fld.1650180603
28. F. J. Sánchez-Salcedo, A. M. Hidalgo-Gámez, and E. E. Martínez-García, Revista Mexicana Astronom. Astrofís. 50, 225 (2014).DOI:10.48550/arXiv.1405.2983
29. G. V. Smirnov-Pinchukov and O. V. Egorov, Astrophysical Bulletin 76 (4), 367 (2021). DOI:10.1134/S1990341321040131
30. E. F. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics — A Practical Introduction (Springer Berlin, Heidelberg, 1999). DOI:10.1007/978-3-662-03915-1
31. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 414 (4), 3145 (2011). DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18623.x
32. E. O. Vasiliev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 431 (1), 638 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt189
33. E. O. Vasiliev, A. V. Moiseev, and Y. A. Shchekinov, Baltic Astronomy 24, 213 (2015). DOI:10.1515/astro-2017-0222
34. E. O. Vasiliev and Y. A. Shchekinov, Astrophysical Bulletin 77 (1), 51 (2022). DOI:10.1134/S1990341322010114
35. E. O. Vasiliev, Y. A. Shchekinov, and B. B. Nath, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 468 (3), 2757 (2017). DOI:10.1093/mnras/stx719
36. E. O. Vasiliev, Y. A. Shchekinov, and B. B. Nath, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 486 (3), 3685 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1099
37. S. Walch, P. Girichidis, T. Naab, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 454 (1), 238 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv1975
38. F. Walter and E. Brinks, Astron. J. 118 (1), 273 (1999). DOI:10.1086/300906
39. D. R. Weisz, E. D. Skillman, J. M. Cannon, et al., Astrophys. J. 704 (2), 1538 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/704/2/1538
40. H. Yang, Y.-H. Chu, E. D. Skillman, and R. Terlevich, Astron. J. 112, 146 (1996). DOI:10.1086/117995
Velocity Dispersion and Hα-emission of Ionized Gas in Star-forming Regions
© 2024
E. O. Vasiliev1* and Yu. A. Shchekinov2
1Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia
2Raman Research Institute, Sadashiva Nagar, Bangalore, 560080 India
*E-mail: eugstar@mail.ru
2Raman Research Institute, Sadashiva Nagar, Bangalore, 560080 India
*E-mail: eugstar@mail.ru
To understand the nature of gas flows in star-forming regions of nearby galaxies, the relationship between the surface brightness values in the Hα line and the velocity dispersion of ionized gas, known as the “surface brightness–velocity dispersion” diagram, is often used. Based on three-dimensional gas-dynamic calculations, we examined the evolution of synthetic diagrams for supershells formed as a result of multiple supernova explosions in a star cluster located in the galactic disk. Based on the results of a study of changes in the shape and structure of the diagram depending on the gas density, its metallicity, and the disk scale height, it is possible to identify ranges of values in the diagram that are characteristic of young bubbles developing in dense or rarefied gas at high altitudes above the plane of the disk. We found that the structure of the diagram depends on the age of the supershells and the physical properties of the gas in the disk. For nearby dwarf galaxies, the structure of the observed “surface brightness–velocity dispersion” diagrams can only be explained by describing the dynamics of bubbles formed by multiple SN explosions in small star clusters of different ages.
Keywords:
galaxies: ISM—ISM: shells—shock waves—supernova remnants
К содержанию номера