Химическая эволюция системы галактических планетарных туманностей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.02, кандидат физико-математических наук Миланова, Юлия Владимировна

• Миланова, Юлия Владимировна
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Миланова, Юлия Владимировна

1 Введение

1.1 Общая характеристика работы.

1.1.1 Актуальность проблемы.

1.1.2 Цель работы

1.1.3 Научная новизна.

1.1.4 Теоретическая и практическая ценность.

1.1.5 Апробация работы

1.1.6 Публикации по теме диссертации.

1.1.7 Краткое содержание диссертации.

1.1.8 Результаты, выносимые на защиту.

1.2 Характеристика объектов исследования.

1.2.1 Звезды малых и промежуточных масс. Образование планетарных туманностей

1.2.2 Планетарные туманности.

1.2.3 Физические параметры ПТ.

2 Моделирование спектров и диагностика плазмы планетарных туманностей

2.1 Механизмы образования линий в газовых туманностях.

2.1.1 Рекомбинационный механизм. Парциальная мера эмиссии плазмы.

2.1.2 Возбуждение линий электронным ударом (столкновитсльный механизм).

2.1.3 Эффективные коэффициенты рекомбинации и столкновительного возбуждения

2.2 Интенсивности линий в спектрах туманностей.

2.2.1 Влияние флуктуаций температуры и плотности на интенсивности линий

2.3 Модели туманностей.

2.3.1 Стохастическая модель туманности

2.3.2 Задача диагностики ПТ.

2.4 Процедура определения параметров туманностей

2.5 Моделирование ошибок определения параметров ПТ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Химическая эволюция системы галактических планетарных туманностей»

Понимание эволюции нашей Галактики является ключом к исследованию эволюции других звездных систем. Для исследования ее эволюции целесообразно выбрать такие галактические объекты, которые находятся в разных подсистемах Галактики и при этом являются достаточно яркими, чтобы их можно было изучать даже в том случае, если эти объекты находятся на больших расстояниях от Солнца. К таким объектам несомненно относятся галактические планетарные туманности (ПТ), которые, являясь весьма яркими объектами, видны на значительных расстояниях от Солнца и занимают достаточно большую долю объема Галактики [129].

Образование ПТ является одной из стадий эволюции большинства звезд Галактики, так как их предшественниками являются звезды малых и промежуточных масс с массами на главной последовательности в интервале от М < 1М© до М ~ 8 М©.

Достаточно точные расчеты содержаний некоторых химических элементов в ПТ дают возможность оценить выход как легких элементов (таких, как углерод и азот) у маломассивных звезд, так и более тяжелых (таких, как кислород, сера и неон), образующихся в результате реакций нуклеосинтеза в массивных звездах. Первая группа элементов подвержена изменениям в ходе эволюции звезды-предшественника ПТ, в то время как вторая отражает условия в межзвездной среде в момент образования центральной звезды.

У ПТ наблюдаются значительные различия не только в содержаниях химических элементов, по и в их пространственном распределении, кинематических свойствах, а также, что особенно интересно для наблюдательного исследования эволюции звезд Галактики, в массах их центральных звезд и звезд-предшественников туманностей. Тем самым изучение эволюции ансамбля галактических ПТ позволяет существенно продвинуться в исследовании эволюции нашей Галактики.

Исследование химической эволюции ансамбля галактических ПТ является главной целью настоящей диссертационной работы. Одним из важных этапов данного исследования и составной частью диссертации является создание однородного набора физических параметров и содержаний химических элементов в ПТ нашей Галактики. Планетарные туманности являются яркими объектами, поэтому они уверенно отождествляются не только в нашей Галактике, по и в других звездных системах. Для внегалактических ПТ получены высококачественные спектры, что делает возможным надежное определение их химического состава и позволяет использовать ПТ для анализа химической эволюции других галактик. Одной из задач настоящего исследования в данной области является сравнительный анализ химической эволюции ПТ нашей Галактики и Магеллановых облаков.

Заключение диссертации по теме «Астрофизика, радиоастрономия», Миланова, Юлия Владимировна

Результаты работы [12] показывают, что расстояния до туманностей, полученные в указанных исследованиях, занижены в 1.5-2 раза. Сопоставление расстояний до ПТ, исправленных с помощью найденных в [12] поправочных коэффициентов, с имеющимися расстояниями до ПТ из используемого нами списка [21] позволяет сделать вывод, что исправленные расстояния до ПТ и используемые нами данные работ [8, 161] согласуются в пределах множителя 1.5.

Массы ядер ПТ.

Из-за погрешностей в определениях звездных светимостей и' эффективных температур наблюдательные данные о ядрах ПТ невозможно сравнивать непосредственно с теоретически рассчитанными эволюционными треками. Поэтому используют приближенные методы определения масс центральных звезд ПТ. В работе [59] использован следующий метод. Для каждой из туманностей с разными массами центральных звезд строится модель, в которой эволюционирующее ядро туманности окружено сферой газа, имеющей постоянную плотность.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Миланова, Юлия Владимировна, 2008 год

1. Аллер Л., Лиллер У., Планетарные туманности, М.: изд. «Мир», с. 30 (1966)

2. Антипова Л.И., Боярчук А.А., Пахомов Ю.В., Панчук В.Е., Астрон. ж., 81, 658 (2004)

3. Браидт 3., Статистические методы анализа наблюдений, М.: изд. «Мир», (1975)

4. Бычков К. В., Холтыгин А.Ф., Элементарные процессы в астрофизической плазме, М.: изд. ГЛИШ МГУ, с. 186 (2007)

5. Гурзадян Г.А., Планетарные туманности, М.: изд. «Наука», с. 42 (1962)

6. Лунёва Ю.В., Холтыгин А.Ф., Астрофизика, 45, 451 (2002)

7. Мальков Ю.Ф., Кинем, и физ. неб. тел, 10, 35 (1994)

8. Мальков Ю.Ф., Астрон. журн., 74, 853 (1997)

9. Миланова Ю.В., Холтыгин А.Ф., Письма в Астрон. журн., 32, 618 (2006)

10. Миланова Ю.В., Холтыгин А.Ф., Письма в Астрон. журн., in press (2008)

11. Никитин А.А., Сапар А., Рудзикас З.Б., Феклистова Т.Х., Холтыгин А.Ф., Спектры планетарных туманностей, Таллинн, Валгус (1988)

12. Никифоров И.И., Боброва А.Ю., Кинем, и физ. неб. тел. Приложение, N2, с.29 (1999)

13. Потташ С, Планетарные туманности, М.: изд. «Мир» (1987)

14. Соболев В.В., Курс теоретической астрофизики, М.: изд. «Наука» (1985)

15. Сороченко Р.Л., Гордон М.А., Рекомбинационные радиолинии, М.: изд. «Физматлит» (2003)

16. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А., Анализ данных на компьютере, М.: изд. «ИНФРА-М», с. 499 (2003) 17| Францман Ю.Л., в сб. Химическая эволюция звезд и Галактики, М.: изд. «Космоипформ», с. 34 (1992)

17. Холтыгин А.Ф., Астрофизика, 20, 503, (1984)

18. Холтыгин А.Ф., Феклистова Т.Х., Астрон. ж., 69, 960 (1992)

19. Холтыгин А.Ф., Астрофизика, 43, 463 (2000)

20. Холтыгин А.Ф., Миланова Ю.В. http://www.astro.spbu.ru/staff/afk/GalChemEvol/Neb_Ab.html, http://www.astro.spbu.ru/staff/afk/GalChemEvol/ExtraGal_Ab.html (2000-2008)

21. Acker А.А., Astron. Astroph. Suppl. Ser., 33, 367 (1978)

22. Alibes A., Labay J., Canal R., Astron. Astrophys., 370, 1103 (2001)

23. Allen C., Carigi L., Peimbert M., Astrophys. J., 494, 247 (1998)

24. Aller L.H., Czyzak S.J., Astroph. Space Sci., 62, 397 (1979)

25. Aller L.H. and Czyzak S.J., Astroph. J. Suppl. Ser., 51, 211 (1983)

26. Aller L.H., Keyes CD., Astroph. J. Suppl. Ser., 65, 405 (1987)

27. Aller L.H., Hyung, S., Mon. Not. R. Astron. Soc, 276, 1101 (1995)

28. Ambarzumian V., Цирк. Пулк. обе. Л"2 6, 10 (1933)

29. Asplund M., Grevesse N., Sauval A.J., in Cosmic Abundances as Records of Stellar Evolution and Nucleosynthesys (eds. F.N.Bash and T.G.Barnes), ASP Conf.Ser. 335, 25 (2005)

30. Baluteau J.-P., Zavagno A., Morisset C, Piquignot D., Astron. Astrophys., 303, 175 (1995)

31. Bedijn P.J., Astron. Astrophys., 205, 105 (1988)

32. Binney J., Merifield M., Galactic Astronomy, Princeton, USA: Princeton Univ. Press (1998)

33. Blair W. P., Kirshner R. P., Chevalier R. A., Astrophys. J., Part 1, 254, 50 (1982)

34. Blocker Т., Schonberner D., Astron. Astrophys., 244, L43 (1991)

35. Blocker Т., Astron. Astrophys., 297, 627 (1995)

36. Blocker Т., in Asymptotic Giant Branch Stars. Ed. T.Le Bertre, A.Lebre and C.Waelkens, IAU Symp. 191 (1999)

37. Brocklehurst M., Mon. Not. R. Astron. Soc, 153, 471 (1971)

38. Brocklehurst M., Mon. Not. R. Astron. Soc, 157, 211 (1972)

39. Bryan G.L., Volk K., Kwok S., Astrophys. .7., 365, 301 (1990)

40. Cahn J.H., Kaler J.В., Astroph. J. Suppl. Ser., 22, 319 (1971)

41. Cahn J.H., Kaler J.B., Stangellini L., Astron. Astroph. Suppl. Ser., 94, 399 (1992)

42. Clegg R.E.S., Storey P. J., Walsh J.R., Neale L., Mon. Not. R. Astron. Soc, 284, 348 (1997)

43. Costa R.D.D., Chiappini C, Maciel W.J., de Freitas-Pacheco J.A., Astron. Astrophys. Suppl. Ser., 116, 249 (1996)

44. Dinnerstein H.L., Astrophys. J., 550, L223 (2001)

45. Dinnerstein H.L., Geballe T.R., Astrophys. J., 562, 515 (2001)

46. Dufaur R.J., Structure and evolution of the Magellanic Clouds; P r o c of the Symp., Tuebingen, West Germany, Dordrecht, D. Reidel Publ. Co., p. 353 (1983)

47. Escudero A.V., Costa R.D.D., Astron. Astrophys., 380, 300 (2001)

48. Escudero A.V., Costa R.D.D., Maciel W.J., Astron. Astrophys., 414, 211 (2004)

49. Exter KM., Barlow M.J., Walton M.A., Mon. Not. R. Astron. Soc, 349, 1291 (2004)

50. Feibelman W.A., Hyung S., Alter L.H., Mon. Not. R. Astron. Soc, 278, 625 (1996)

51. Feklistova Т., Golovatyj V.V., Kholtygin A.F., Sapar A.A., Baltic Astronomy, 3, 292 (1994)

52. Garcia-Segura G., Langer N., Rozyczka M., Franco J., Astrophys. J., 517, 767 (1999)

53. Garnett D.R., Shields G.A., Skillman G.A., et al., Astrophys. J., 489, 63 (1997)

54. Garnett D. R., New Views of the Magellanic Clouds, IAU Symp. 190, Ed. by Y.-H. Chu, N. Suntzeff, J. Hesser, D. Bohlender, p. 266 (1999)

55. Gibson В., Fenner Y., Renda A., Kawata D., Lee H.-C, P.A.S.A., 20, 401 (2003)

56. Golovatyj V.V., Sapar A., Feklistova Т., Kholtygin A.F., Catalogue of atomic data for low-density astrophysical plasma, Astron. Astroph. Trans., 12, 85 (1997)

57. Gongalves D.R., arXiv:astro-ph/0511111, vl (2005)

58. Gorny S.K., Stasinska G., Tylenda R., Astron. Astrophys., 318, 256 (1997)

59. Go'rny S. K, Stasin'ska G., Escudero A. V., Costa R. D. D., Astron. Astrophys., 427, 231 (2004)

60. Grevesse N., Noels A., Sauval A.J., ASP Conf. Ser., 99, 117 (1996)

61. Гринин В.П., Астрофизика, 5, 371 (1969)

62. Groenewegen M.A.T., de Jong Т., Astron. Astrophys., 267, 410 (1993)

63. Groenewegen M.A.T., Marigo P., Asymptotic Giant Branch Stars, Ed. H.J.Habing, H.Olofsson, New York: Springer-Verlag, p.105 (2003)

64. Gruenwlald R., Viegas S.M., Astron. Astrophys., 303, 535 (1995)

65. Gutenkunst S., Bernard-Salas J., Pottash S.R., et al, arXiv:0803.182vl (2008)

66. Gutierrez-Moreno A., Moreno H., Publ. of the Astron. Soc. of the Pacific, 100, 1497 (1988)

67. Harrington J.P., Seaton M.J., Adams S., et al, Мои. Not. R. Astron. Soc, 199, 517 (1982)

68. Harris H.C., in Planetary Nebulae in our Galaxy and Beyond, IAU Symp. 234, p. 415 (2004)

69. Henry R.B.C., Origin and Evolution of the Elements, The Carnegie Observatories Centennial Symposia. Ed. A. McWilliam and M. Rauch: Cambridge University Press, p. 43 (2004)

70. Henry R.B.C., Kwitter K.B., Balick В., Astron. J., 127, 2284 (2004)

71. Herwig F., Ann. Rev. Astron. Astrophys., 43, 435 (2005) 73. van den Hoek L.B., Groenewegen M.A.T., Astron. Astrophys., 322, 123 (1997)

72. Iben I., Truran J.W., Astroph. J., 220, 980 (1978)

73. Iben I, Renzini A., Ann. Rev. Astron. Astrophys., 21, 271 (1983)

74. B>en I., in Proc. Intern. Conf. Modern problems of stellar Evolution, Zvenigorod, Russia, 13-15 October (1998)

75. Idiart T.P., Maciel W.J., Costa R.D.D., Astron. Astrophys., 472, 101 (2007)

76. Immeli A., Samland M., Gerhard O., et al., Astron. Astrophys., 413, 547 (2004)

77. Jacoby G.H., Ciardullo R., Astrophys. J., 515, 169 (1999)

78. Jacoby G.H., van de Steene G., Astron. Astrophys., 419, 563 (2004)

79. Kafatos M., Lynch J.P., Astroph. J. Suppl. Ser., 42, 611, 1980.

80. Kaler J.B., Astrophys. J., 249, 201 (1981)

81. Kaler J.B., Lutz J.H., Publ. of the Astron. Soc. of the Pacific, 97, 700 (1985)

82. Kaler J.B., Astrophys. J. 308, 337 (1988)

83. Kaler J.B., Jacoby G.H., Astrophys. J., 382, 134 (1991)

84. Kholtygin A.F., Astron. Astrophys., 329, 691 (1998)

85. Kholtygin A.F., Astroph. Space Sci., 255, 513 (1998)

86. Kholtygin A.F., Brown J.C., Cassinelli J.P., et al, Astron. Astrophys. Trans., 22, 499 (2003)

87. Kholtygin A.F., Milanova Yu. V., Galaxy Evolution Across the Hubble Time, IAU Symp. 235, Cambridge: Cambridge University Press, p. 324 (2007)

88. Kingsburgh R.L., Barlow M.J., Mon. Not. R. Astron. Soc, 271, 257 (1994)

89. Kohoutek L., Planetary nebulae: proceedings of the 155 Symposium of the IAU. Ed. by R. Weinberger and A. Acker. IAU Symp. 155. Kluwer Academic Publishers; Dordrecht, p.36 (1993)

90. Koppen J., Cuisinier F., Astron. Astrophys., 319, 98 (1997)

91. Krabbe A.C., Copetti M.V.F., Astron. Astrophys., 450, 159 (2006)

92. Kwitter K.B., Henry R.B.C, Astroph. J., 562, 804-823 (2001)

93. Kwok S., The origin and evolution of planetary nebulae, Cambridge University Press, (2000)

94. Lattanzio J.C., arXiv:astro-ph/0201333 vl (2002)

95. Leisy P., Dennefeld M., Alard C, et al, Astron. Astrophys. Suppl. Ser., 121, 407 (1997)

96. Leisy P., Dennefeld M., Astron. Astrophys., 456, 451 (2006)

97. Liu X.-W., Barlow M.J., Cohen M., et al, Month. Not. R. Astron. Soc, 323, 343 (2001) 1001 Lumsden S.L., Puxley P.J., Hoare M.G., Month. Not. R. Astron. Soc, 328, 419 (2000)

98. Maciel W.J., de Freitas Pacheco J.A., Codina-Landaberry S.J., Astron. Astrophys., 239, 301 (1990)

99. Maciel W.J., Dutra C.M., Astron. Astrophys., 262, 271 (1992)

100. Maciel W.J., Chiappini C, Astroph. Space Sci., 219, 231 (1994)

101. Maciel W.J., Koppen J., Astron. Astrophys., 282, 436 (1994)

102. Maciel W.J., Quireza C, Astron. Astrophys., 345, 629 (1999)

103. Magrini L., Perinotto M., Mampaso A., Corradi R.L.M., Astron. Astrophys., 426, 779 (2004)

104. Magrini L., Planetary Nebulae in our Galaxy and Beyond, Proc. of the IAU Symp. 234, Ed. by M. J. Barlow and R. H. Me'ndez, Cambridge: Cambridge Univ. Press, pp.9-16 (2006)

105. Manchado A., Villaver E., Stanghellini L., Guerrero M.A., ASP Conf. Ser., 199, 17 (2000)

106. Marigo P., Bressan A., Chiosi C , Astron. Astrophys., 313, 545 (1996)

107. Marigo P., Girardi L., Groenewegen M.A.T., Weiss A., Astron. Astrophys., 378, 958 (2001)

108. Marigo P., Astron. Astrophys., 370, 194 (2001)

109. Matteucci F., The chemical evolution of the Galaxy, Astrophysics and Space Science Library, vol.253, Dordrecht: Kluwer, reprint (2003)

110. Matteucci F., arXiv:0804.1492vl (2008)

111. Melendez J., Asplund M., Alves-Brito A., et. al., Astron. Astrophys., 484, L21 (2008)

112. Milingo J.B., Henry R.B.C., Kwitter K.B., Astroph. J. Suppl. Ser., 138, 285 (2002)

113. Minniti D., Zoccali M., Formation and Evolution of Galaxy Bulges, Proceedings of the IAU, IAU Symp. 245, p.323 (2008)

114. Niimura M., Smith S.J., Chutjian A., Astrophys. J., 565, 645 (2002)

115. Nussbaumer H., Storey P. J., Astron. Astrophys., 126, 75 (1983)

116. Nussbaumer H., Schmutz W., Astron. Astrophys., 138, 495 (1984)

117. Nussbaumer H., Storey P.J., Astron. Astroph. Suppl. Ser., 56, 293 (1984)

118. Nussbaumer # . , Storey P. J., Astron. Astroph. Suppl. Ser., 64, 545 (1986)

119. Nussbaumer K, Storey P. J., Astron. Astroph. Suppl. Ser., 69, 123 (1987)

120. Peimbert M., Astrophys. J., 150, 825, (1967)

121. Peimbert M., Costero R., Boletin de los Observatorios de Tonantzintla у Tacubaya, 5, 3 (1969)

122. Peimbert M., Planetary nebulae, IAU Symp. 76, Dordrecht: D. Reidel Publishing Co., p. 215 (1978)

123. Pequignot D., Petitjean P., Boisson G, Astron. Astrophys., 251, 680 (1991)

124. Pequignot D., Baluteau J.-P., Astron. Astrophys., 283, 593 (1994)

125. Perek L., Kohoutek L., Catalogue of Galactic Planetary Nebulae, Publ. House Czech. Acad. Sci., part no 3, 1-276 (1967)

126. Perinotto M., Astroph. J. Suppl. Ser., 76, 687 (1991)

127. Perinotto M., Morbidelli L., Scatarzi Л., Mon. Not. R. Astron. Soc, 349, 793 (2004)

128. Phillips J.P., Astroph. J. Suppl. Ser., 139, 199 (2002)

129. Quireza C, Rocha-Pinto H.J., Maciel W.J. Astron. Astrophys., 475, 217 (2007)

130. Renzini A., Voli M., Astron. Astrophys., 94, 175 (1981)

131. Rola G, Pelat £>., Astron. Astrophys., 287, 677 (1994)

132. Rola G, Stasinska G., Astron. Astrophys., 282, 199 (1994)

133. Rubin R.H., Astrophys. J., 155, 841 (1969)

134. Rubin R.H., Astroph. J. Suppl. ser., 69 (1989)

135. Rubin R.H., Ferland G.J., Chollet E.E., Horstmeyer R., Astrophys. J., 605, 784 (2004)

136. Shields G.A., Publications of Astron. Soc. of the Pacific, 92, 418 (1980)

137. Soker N., Astroph. J. Suppl., 112, 487 (1997)

138. Stanghellini L., Kaler J.B., Shaw R.A., Astron. Astrophys., 291, 604 (1994)

139. Stanghellini L., Kaler J.B., Shaw R.A., Alighieri S.di S., Astron. Astrophys., 302, 211 (1995)

140. Stanghellini L., Villaver E., Manchado A., Guerrero M.A., Astrophys. J., 576, Issue 1, 285 (2002)

141. Stanghellini L., Guerrero M.A., Cunha K., et al, Astrophys. J., 651, 898 (2006)

142. Stasinska G., Gdrny S.K. and Tylenda R., Astron. Astrophys., 327, 736 (1997)

143. Stasinska G., arXiv:astro-ph/0207500, v l (2002) 148. van de Stene G.C., Zijlstra A.A., Astron. Astrophys., 293, 541 (1995)

144. Sterling N. C, Dinerstein H. L., Rev. Мех. de Astr. у Astrof. (Ser. de Conf.), 18, 133 (2003)

145. Sterling N.C., Dinnerstcin H.L., Bowers C.W., Astroph. J., 562, 515 (2001)

146. Taylor J.R., An Introduction to Error Analysis. The study of uncertainties in physical measuremets. University Science Books. Second Edition (1997)

147. Tsamis Y.G., Barlow M.J., Liu X.-W., Danziger I.J., Storey P.J., Mon. Not. R. Astron. Soc, 345, 186 (2003)

148. Tsamis Y.G., Walsh J.R., Pequignot D., Barlow M.J., Danziger I. J., Liu X.-W., Mon. Not. R. Astron. Soc, 386, 22 (2008)

149. Vassilidias V., Wood P.R., Astroph. J., 413, 641 (1993)

150. Vassilidias V., Wood P.R., Astroph. J.Suppl.Ser., 92, 125 (1994)

151. Vilchez J.M., Pagel B.E.J., Diaz A.I., Terlevich E., Edmunds M.G., Mon. Not. R. Astron. Soc, 235, 633 (1988)

152. Villaver E., Stanghellini L., Shaw R. A., Astrophys.J., 614, 716 (2004)

153. Villaver E., Stanghellini L., Shaw R. A., Astrophys.J., 656, 831 (2007)

154. Weidemann V., Astron. Astrophys., 188, 74 (1987)

155. Zhang G.Y., Kwok S., Astroph. J. Suppl., 88, 137 (1991)

156. Zhang C.Y., Astroph. J. Suppl. Ser., 98, 659 (1995)

157. Zhang Y., Liu X.-W., Luo S.-G., et al, Astron. Astrophys., 442, 249 (2005)

158. Zoccali M., Lecureur A., Barbuy В., et al, Astron. Astrophys., 457, LI (2006)