Příčky, prstence a vzplanutí tvorby hvězd v dynamice a vývoji diskových
galaxií
Test (leden 2002)
Pozn.: U některých otázek je k rychlému řádovému výpočtu výhodné použít
tzv. galatických jednotek (G≡1, [r]= 1 kpc, [v]= 1 km/s, [Ω]= 1 km/s/kpc, [t]≈ 109
let, [M]= 2.32 105
Mo)
1. V oblastech, kde je rotační křivka spirální galaxie „plochá“ (tj. kruhová rychlost
nezávisí na galaktocentrické vzdálenosti R), je gravitační potenciál přímo
úměrný:
a) R-1/2
b) R-3/2
c) ln R
2. V okolí Slunce je Jeansova délka pro gravitační nestabilitu hvězdného disku řádově:
a) 1 kpc
b) 100 pc
c) 10 pc
(Předpokládejte, že v okolí Slunce je prostorová hustota hvězd zhruba 0.1
Mo/pc3
a jejich disperze rychlostí cca 30 km/s).
3. Dvojrozměrný hvězdný disk s diferenciální rotací, jehož Toomreův parametr Q je
větší než 1 (Q = σR κ / 3.36 GΣ), je
a) stabilní vůči osově symetrickým gravitačním poruchám
b) nestabilní vůči osově symetrickým gravitačním poruchám
c) stabilní vůči vzniku příčky a spirálních ramen
4. Úhlová rychlost rotace (Ω) kolem středu Galaxie a epicyklická frekvence mají v okolí
Slunce tyto přibližné hodnoty:
a) Ω = κ = 26 km/s/kpc
b) κ = 2Ω = 36 km/s/kpc
c) κ = 36 km/kpc; Ω = 26 km/s/kpc
5. Epicykl, kterým lze aproximovat rovinné dráhy blízké kruhovým, má v disku s
plochou rotační křivkou následující poměr a orientaci os:
a) a/b = 2, hlavní osa je rovnoběžná se směrem galaktické rotace
b) a/b = 1.4, hlavní osa je rovnoběžná se směrem galaktické rotace
c) a/b = 1.4, hlavní osa míří ke galaktickému středu
6. Korotací se v galaxii s příčkou nazývá prstencová oblast:
a) v níž je epicyklická frekvence rovna úhlové rychlosti příčky
b) v níž se částice nepohybuje vzhledem k neinerciální souřadné
soustavě spojené s příčkou
c) v níž je perioda oběhu po epicyklu rovna periodě rotace příčky
7. Je pozorována galaxie, jejíž příčka má velkou poloosu l = 4 kpc. Za předpokladů, že
příčka končí na vlastní korotaci a že galaxie má plochou rotační křivku s
kruhovou rychlostí 250 km/s, je perioda rotace příčky přibližně:
a) 107
let
b) 108
let
c) 109
let
8. Rezonanční prstence ve spirálních galaxiích s příčkou vznikají:
a) v blízkosti Lindbladových rezonancí, případně rezonancí vyššího řádu,
v důsledku působení gravitačního silového momentu příčky na
mezihvězdný plyn
b) v blízkosti Lindbladových rezonancí a korotace v důsledku viskozity
plynu
c) pouze mezi dvěma vnitřními Lindbladovými rezonancemi, pokud existují.
9. Předpokládejte, že galaxie má rotační křivku rostoucí lineárně z 0 km/s v centru na
200 km/s v 1 kpc, a plochou pro větší vzdálenosti. Dále předpokládejte, že určité
mračno plynu bylo přeneseno (např. v důsledku působení příčky) z
galaktocentrické vzdálenosti 10 kpc na vzdálenost 1 pc od galaktického středu.
Je-li dráha mračna na začátku i konci tohoto procesu přibližně kruhová, pak se
moment hybnosti mračna snížil:
a) 100-krát
b) 105
-krát
c) 107
-krát
10. Snímkům spirálních galaxií v blízké infračervené oblasti dominuje:
a) populace starších hvězd s nízkou hmotností, v níž je soustředěna
většina hmoty disku
b) záření ionizovaného plynu z oblastí aktivní tvorby hvězd
c) záření prachu zahřátého intenzivní tvorbou hvězd
Správné odpovědi:
1c
2a
3a
4c
5b
6b
7b
8a
9c
10a