Распределение пыли за фронтом галактической ударной волны: одномерная модель
Автор: Безбородов Михаил Александрович, Коваленко Илья Геннадьевич
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Астрофизика
Статья в выпуске: 1 (18), 2013 года.
Бесплатный доступ
Исследованы относительные расположения межзвездной пыли и фронта галактической ударной волны в спиральном рукаве галактики. В рамках двухжидкостной модели многоскоростного континуума «газ - пыль» показано, что пыль имеет тенденцию концентрироваться на задней стороне спирального рукава, в то время как фронт ударной волны должен устанавливаться на его передней по отношению к натекающему потоку межзвездного газа стороне. Сделан вывод о том, что области концентрации пыли в рукаве могут быть существенно пространственно разнесены с галактическим ударным фронтом и необязательно служат его точным трассером. Более того, существование пылевых прожилок может быть вообще не связано с наличием или отсутствием ударного фронта.
Спиральные галактики, межзвездная среда, межзвездная пыль, галактические ударные волны, каустики
Короткий адрес: https://sciup.org/14968721
IDR: 14968721 | УДК: 524.572+524.66
Post-galactic-shock dust distribution: one-dimensional model
The aim of the paper is to study whether the dust lanes in the interstellar gas and the shock front in the galactic shock wave can be well spatially separated. A one-dimensional model of the steady state gas-dust flow through the gravitational potential well of the spiral arm is analyzed. The model considers gas and dust as two interpenetrating fluids with two different velocities. Friction is adopted as the only kind of interaction between dust and gas; dust pressure from gas as well as internal pressure inside dust fluid are not allowed for. Dust is considered as a light component dragged by gas, the opposite influence of dust on gas motion is neglected. Turbulent diffusion of dust particles is also ignored. The dust component is considered as a monodisperse mixture of identical particles whose sizes remain constant. Dust streams into the computational domain together with gas, no dust production inside the spiral arm is taken into account. The calculations show that dust has a tendency to concentrate at the rear side of the spiral arm whereas the shock front is set up on the front side. It is concluded that the areas of dust concentration within the arm can be significantly spatially separated from the galactic shock front and thus may not serve as tracers of the shock front. Furthermore, the dust lanes arise even in the subsonic gas flow through the spiral arm when the shock front never forms and thus the dust lanes presence may be not related to the presence or absence of the shock front.
Список литературы Распределение пыли за фронтом галактической ударной волны: одномерная модель
- Бочкарев, Н.Г. Основы физики межзвездной среды/Н.Г. Бочкарев. -М.: Либроком, 2010. -352 с.
- Ландау, Л.Д. Гидродинамика/Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. -М.: Физматлит, 2001. -732 с.
- Марочник, Л.С. Галактика/Л.С. Марочник, А.А. Сучков. -М.: Наука, 1984. -392 с.
- Фортов, В.Е. Физика неидеальной плазмы/В.Е. Фортов, А.Г. Храпак, И.Т. Якубов. -М.: Физматлит, 2004. -528 с.
- Barrière-Fouchet, L. Dust distribution in protoplanetary disks: Vertical settling and radial migration/L. Barrière-Fouchet, J.-F. Gonzalez, J.R. Murray, R.J. Humble, S.T. Maddison//Astronomy and Astrophysics. -2005. -V. 443. -P. 185-194.
- Chernin, A.D. Global irregularities of spiral patterns in galaxies: manifestation of hydrodynamic instabilities?/A.D. Chernin, V.V. Korolev, I.G. Kovalenko//Astrophysical Disks/еd.: A.M. Fridman, M.Ya. Marov, I.G. Kovalenko. -Springer, 2006. -V. 337. -P. 321-328. -(Astrophysics and Space Science Library).
- Kostyukova, L.V. On saturation of betatron acceleration of dust particles behind shock fronts/L.V. Kostyukova, V.V. Prudskikh, Yu.A. Shchekinov//Astronomy Reports. -2010. -V. 54. -Issue 1. -P. 48-54.
- Kovalenko, I.G. 3D structure of gaseous disks in spiral galaxies/I.G. Kovalenko, M.A. Eremin, V.V. Korolev//Astrophysical Disks/еd.: A.M. Fridman, M.Ya. Marov, I.G. Kovalenko. -Springer, 2006. -V. 337. -P. 231-240. -(Astrophysics and Space Science Library).
- Kovalenko, I.G. On a Steady Gas Flow with a Shock Wave in a Potential Well/I.G. Kovalenko, V.V. Levy//Astronomy and Astrophysics. -1992. -V. 264. -P. 406-414.
- Krugel, E. The physics of interstellar dust/E. Krugel. -IOP Institute of Physics Publishing, 2003. -559 p.
- Lord, Steven D. A molecular gas ridge offset from the dust lane in a spiral arm of M83/Steven D. Lord, Kenney, Jeffrey D.P.//Astrophysical Journal. -1991. -V. 381. -P. 130-136.
- Mishurov, Yu.N. Formation of Large-Scale Dust Lanes in Spiral Arms of Galaxies/Yu.N. Mishurov, A.A. Ponomareva//Astronomy Reports. -2012. -V. 56. -P. 672-679.
- Prudskikh, V.V. Mirror instability in a plasma with cold gyrating dust particles/V.V. Prudskikh, L.V. Kostyukova, Yu.A. Shchekinov//Physics of Plasmas. -2010. -V. 17. -Issue 3. -P. 033701033701-5.
- Roberts, W.W. Large-scale shock formation in spiral galaxies and its implications on star formation/W.W. Roberts//Astrophys. J. -1969. -V. 158. -P. 123.
- Tosa, M. The Galactic Three-Dimensional Shock Waves and Its Effect on the Formation of Stars/M. Tosa//Publications of the Astronomical Society of Japan. -1973. -V. 25. -P. 191.
