Исследование образования молекулярного водорода и условий формирования звезд в среде с первичным химическим составом

• Автор: Изотов, Ю.И.
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 141 c. : ил

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ

ЗВЕЗД С ПЕРВИЧНЫМ ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВОМ

§1. Наблюдательные данные о свойствах звезд

первого поколения. .

§2. Образование молекулярного водорода и его роль в тепловой эволюции облаков с первичным химическим составом в энтропийной тео4 ТІ
рии

§3. Образование молекулярного в адиабатической

теории

§4. Эволюция протозвезд и массы звезд первого

поколения

Глава 2. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕЩЕСТВЕ С .ПЕРВИЧНЫМ

ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВОМ. . . .'V.
§1. Модель " блина”
§2. Скорости столкновительных химических реакций
§3. Радиационные процессы
§4. Охлаждение первичного вещества
Глава 3. КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА И
ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ
§1. Исходная модель, основные уравнения
§2. Результаты расчетов кинетики образования Н«-,
§3. Возможность обнаружения фазы образования молекулярного водорода во Вселенной
§4. Термохимическая неустойчивость вещества с пер-

вичным химическим составом
Глава 4. ЭВОЛЩЙЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ШАРОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИЗМЕЛЯЩЕГОСЯ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ
§1. Начальные модели изотермических шаров
§2. Поведение облака в переменном внешнем давлении
§3. Связь между характерными временами
§4. Эволюция изотермических облаков с первичным химическим составом
Глава 5. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СТАДИИ СЖАТИЯ ПРОТОЗВЕЗД С
ПЕРВИЧНЫМ ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВОМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование условий образования звезд первого поколения и определение их физических характеристик имеет важное значение в проблеме формирования галактик и крупномасштабной структуры Вселенной.
Звезды первого поколения, по-видимому, давали существенный вклад в нагрев и обогащение тяжелыми элементами межгалактической среды. В некоторых теориях образования галактик взрывы звезд первого поколения привлекаются для объяснения наблюдаемой крупномасштабной структуры в распределении галактик.
На ранних этапах расширения Вселенной вещество практически не содержало тяжелых элементов. С другой стороны, известно, что физические характеристики звезд в значительной степени, определяются эффективностью теплоотвода при коллапсе протозвезд. В современных межзвездных облаках теплоотвод осуществляется, в основном, пылевыми частицами и тяжелыми элементами. Даже незначительное обогащение среды тяжелыми элементами, массовая доля которых 2^10"^ - Ю-4, приводит к формированию звезд с функцией масс, подобной наблюдаемой в нашей галактике. В отсутствие тяжелых элементов основным источником теплоотвода в протогалактиках при низких температурах, когда создаются условия для выделения и сжатия протозвезд, является молекулярный водород. Вклад других молекул, таких как Н]) , Н^, в функцию охлаждения невелик. Следовательно, функция масс звезд первого поколения зависела от эффективности образования молекул Н2 в первичном веществе.
Основная цель диссертации заключается в проведении анали-

Т<10 К. При расчете скорости охлаждения газа молекулами Н2 в диапазоне температур Т = Ю3 - 104 К необходимо учитывать возбуждение вращательных и колебательных уровней Н^.
Такие расчеты были проведены в работах [40,83] , а также в [ 20,22,23^ , где принималось, что молекулярный водород возбуждается при столкновении с атомами Н.
Скорость охлаждения в расчете на одну молекулу ^ определяется выражением
,Н , (2.48)
где суммирование производится по всем связанным состояниям. Здесь и - колебательные и вращательные квантовые числа нижнего И верхнего уровней соответственно, Д Ау^_^у|^,~ энергия и коэффициент спонтанного перехода соответственно, Ху^ = Д°ля молекул, находящихся на
уровне У£- , 61 н2 - полная концентрация Н£.
В общем случае относительные населенности определяются из системы уравнений (2.8) . Однако при низких температурах Т -с ТО3 К система уравнений (2.8) упрощается, поскольку в этом случае будут возбуждаться только вращательные уровни самого нижнего колебательного состояния с V - 0.
Коэффициенты спонтанных переходов А для вращательных переходов, согласно [П4,П5] , равны
. . 7.52.10-13 , (2.49)
Э-* э-2 23+1
а коэффициенты столкновительных переходов связаны соотношением