Дослідження спіральної структури галактики за розподілом дифузних хмар нейтрального водню ні

І. Мета роботи

Ознайомитися з одним з методів визначення структури Галактики. Закріпити знання про просторовий розподіл зір в Галактиці.

ІІ. Об’єкт та засоби дослідження

Досліджується спіральна структура нашої Галактики за розташуванням дифузних хмар нейтрального водню. Використовуються профілі спектральних ліній радіовипромінювання нейтрального водню, одержані за допомогою чутливих радіотелескопів.

За допплерівським зміщенням максимумів в профілях спектральних ліній = 21,12 см, визначаються спочатку променеві швидкості водневих хмар, а потім відстані до них.

ІІІ. Робоче завдання

1. Визначити променеві швидкості водневих хмар, користуючись профілями їх радіоліній випромінювання.

2. Обчислити кутові швидкості хмар і знайти їх відстані до центру Галактики.

3. Побудувати розподіл водневих хмар в площині галактичного диску визначивши рукава і зробити висновки про його закономірності.

IV. Контрольні запитання

1. Галактична система координат.

2. Структура і розміри Галактики.

3. Обертання Галактики і метод Оорта.

4. Механізм радіовипромінювання водню на довжині хвилі λ = 21,12 см і спіральні рукави.

V. Програма підготовки

1. Вивчити теоретичний матеріал.

2. Підготувати відповіді на контрольні запитання.

3. Ознайомитися з методичними вказівками.

4. Скласти план виконання робочого завдання.

5. Підготувати міліметровий папір, лінійку, циркуль та транспортир для графічної побудови.

Vі. Методичні вказівки

1. Для визначення променевих швидкостей водневих хмар потрібно виміряти зміщення максимума в профілі спектральної лінії = 21,12 см від вертикальної лінії, що зображена на рис. 5а (див. додатки). Вертикальна лінія визначає положення максимума при умові, що джерело має нульове значення променевої швидкості. Для галактичних довгот від 0° до 90° потрібно вимірювати відстані від вертикальної лінії праворуч до першого, явно вираженого, максимума, бо в цьому секторі V_r (рис. 2) має додатнє значення, тобто спектральна лінія за ефектом Доплера зміщується в довгохвильову, праву частину спектра (рис. 5а). Для галактичних довгот від 90° до 180° такі вимірювання проводять ліворуч від вертикальної лінії, бо в цьому секторі V_r має від’ємне значення, тобто спектральна лінія за ефектом Доплера зміщується в короткохвильову, ліву частину спектра. Для галактичних довгот від 180° до 270° такі вимірювання знову проводять праворуч, бо в цьому секторі (рис. 2) величина відносної променевої швидкості V_r знову має додатнє значення.

2. Чисельні значення відносної променевої швидкості V_r одержуються безпосередньо зі шкали променевих швидкостей (рис. 5б), на яку накладають виміряні в профілі відстані, згідно зі знаком величини V_r.

3. Шкала променевих швидкостей (рис. 5б) вже виправлена за рахунок обертання Землі навколо Сонця. Тому можна вважати, що відносні променеві швидкості  , виміряні безпосередньо з профілів ліній, цілком зумовлені лише обертанням Галактики.

4. Відстані R до хмар нейтрального водню від центра Галактики визначаються за графіком залежності (рис. 6, див. додатки). Значення визначається за виразом (3).

5. При проведенні графічної побудови (рис. 7, див. додатки) розподілу водневих хмар слід пам’ятати, що центром галактичної системи координат є Сонце. Отже, галактичні довготи хмар потрібно відкладати від напрямку «Сонце — центр Галактики S», а відстані R до хмар на окремих галактичних довготах слід відкладати від центра Галактики S. Виконання побудови потрібно виконувати лише для тих хмар, які мають R_n > R₀, бо виникає неоднозначність у розташуванні хмари (n₁ i n₂,), яка має R_n < R₀.

6. Результати вимірювань і обчислень представити в табл. 1 (див. додатки).

VІІ. Зміст звіту

1. Протокол лабораторної роботи.

2. Результати вимірювань і обчислень в табл. 1.

3. Графічна побудова розподілу водневих хмар.

4. Теоретичні знання згідно контрольних запитань.

5. Висновки.