Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении
Проведено определение содержания первичного гелия во Вселенной на основе спектральных наблюдений голубых компактных карликовых галактик с малым содержанием тяжелых элементов....
Saved in:
| Published in: | Кинематика и физика небесных тел |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Головна астрономічна обсерваторія НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/77121 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении / В.B. Сагун, Ю.И. Изотов // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 3. — С. 3-19. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860081964360400896 |
|---|---|
| author | Сагу, н В.B. Изотов, Ю.И. |
| author_facet | Сагу, н В.B. Изотов, Ю.И. |
| citation_txt | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении / В.B. Сагун, Ю.И. Изотов // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 3. — С. 3-19. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Кинематика и физика небесных тел |
| description | Проведено определение содержания первичного гелия во Вселенной на основе спектральных наблюдений голубых компактных карликовых галактик с малым содержанием тяжелых элементов.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:17:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÂÍÅÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÀß ÀÑÒÐÎÍÎÌÈß
ÓÄÊ 524.7
Â. B. Ñàãóí1, Þ. È. Èçîòîâ2
1Êèåâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èìåíè Òàðàñà Øåâ÷åíêà
ïð. Ãëóøêîâà 2, Êèåâ, 03022
2Ãëàâíàÿ àñòðîíîìè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ Íàöèîíàëüíîé àêàäåìèè íàóê Óêðàèíû
óë. Àêàäåìèêà Çàáîëîòíîãî 27, Êèåâ, 03680
Ñîäåðæàíèå äîãàëàêòè÷åñêîãî 4He ñ ó÷åòîì íîâûõ
äàííûõ î ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáêàõ â åãî îïðåäåëåíèè
Ïðîâåäåíî îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî ãåëèÿ âî Âñåëåííîé íà
îñíîâå ñïåêòðàëüíûõ íàáëþäåíèé ãîëóáûõ êîìïàêòíûõ êàðëèêîâûõ
ãà ëàê òèê ñ ìàëûì ñîäåðæàíèåì òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ. Ïðè êîððåêöèè
èí òåíñèâíîñòåé íàáëþäàåìûõ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé ó÷èòûâàëñÿ ðÿä
ìåõàíèçìîâ, âêëþ÷àÿ çâåçäíîå ïîãëîùåíèå è óäàðíîå âîçáóæäåíèå
ñïåêò ðà èçëó÷åíèÿ ãåëèÿ è âîäîðîäà. Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ, íåîáõîäè -
ìûõ äëÿ êîððåêöèè îòêëîíåíèé èíòåíñèâíîñòåé ýìèññèîííûõ ëèíèé
îò èõ ðåêîìáèíàöèîííûõ çíà÷åíèé, îïðåäåëÿëèñü ïðè ïîìîùè ìåòîäà
Ìîíòå-Êàðëî. Ïîëó÷åíî ñîäåðæàíèå ïåðâè÷íîãî ãåëèÿ 0.2557±0.0014,
÷òî íà 3 % âûøå, ÷åì çíà÷åíèå, ïîëó÷åííîå èç àíàëèçà ôëóêòóàöèé
ìèê ðî âîëíîâîãî ðåëèêòîâîãî èçëó÷åíèÿ â ïðåäïîëîæåíèè ñòàíäàðò -
íîé ìîäåëè ïåðâè÷íîãî íóêëåîñèíòåçà. Ýòî óêàçûâàåò íà ñóùåñòâî -
âà íèå â ýïîõó ïåðâè÷íîãî íóêëåîñèíòåçà íîâûõ òèïîâ íåéòðèíî â
äî ïîë íåíèå ê èçâåñòíûì òðåì.
ÂÌIÑÒ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÍÎÃÎ 4He IÇ ÂÐÀÕÓ ÂÀÍÍßÌ ÍÎ ÂÈÕ ÄÀÍÈÕ
ÏÐÎ ÑÈÑÒÅÌÀÒÈ×ÍI ÏÎÕÈÁÊÈ Ó ÉÎÃÎ ÂÈÇÍÀ×EÍÍI, Ñà -
ãóí Â. Â., Içî òîâ Þ. I. — Âèçíà÷åíî âìiñò ïåðâèííîãî ãåëiþ ó Âñåñâiòi
íà îñíîâi ñïîñòåðåæåíü ãîëóáèõ êîìïàêòíèõ êàðëè êîâèõ ãàëàêòèê ç
íèçüêèì âìiñòîì âàæêèõ åëåìåíòiâ. Ïðè êîðåêöi¿ iíòåí ñèâíîñòåé
ñïîñòå ðå æóâàíèõ ñïåêòðàëüíèõ ëiíié âðàõîâóâàëîñÿ çîðÿ íå ïîãëèíàí -
íÿ òà óäàðíå çáóäæåííÿ ñïåêòðó âèïðîìiíþâàííÿ ãåëiþ òà âîäíþ.
Ïàðàìåòðè, ùî áóëè íåîáõiäíi äëÿ ïðîâåäåííÿ êîðåê öi¿, âèçíà÷àëèñÿ çà
äî ïîìîãîþ ìåòîäó Ìîíòå-Êàðëî.  ðåçóëüòàòi çíà ÷åííÿ âìiñòó ïåð -
âèííîãî ãåëiþ ñòàíîâèòü 0.2557± 0.0014, ùî íà 3 % ïå ðå âè ùóº çíà ÷åí -
íÿ, îò ðè ìàíå iç àíàëiçó ôëóêòóàöié ðåëiêòîâîãî âèïðî ìiíþâàííÿ â
íà áëè æåííi ñòàíäàðòíî¿ ìîäåëi íóêëåîñèíòåçó. Öå âêà çóº íà iñíóâàí -
3
ÊÈÍÅÌÀÒÈÊÀ
È ÔÈÇÈÊÀ
ÍÅÁÅÑÍÛÕ
ÒÅË òîì 28 ¹ 3 2012
© Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ, 2012
íÿ â åïîõó ïåðâèííîãî íóêëåîñèíòåçó íîâèõ òèïiâ íåé òðèíî íà äîäà -
òîê äî òðüîõ âiäîìèõ.
THE PREGALACTIC 4He ABUNDANCE DETERMINATION INCLU -
DING NEW DATA ON SYSTEMATIC EFFECTS, by Sagun V. V., Izo -
tov Yu. I. — We de rived the pri mor dial he lium abun dance in the Uni verse
us ing spec tral ob ser va tions of low-metallicity blue com pact dwarf gal ax ies.
The in ten si ties of hy dro gen and he lium emis sion lines were cor rected for
the stel lar ab sorp tion and collisional ex ci ta tion with the use of the Monte-
Carlo sim u la tions. As a re sult the best de ter mined pri mor dial he lium abun -
dance equals 0.2557±0.0014, 3 % higher than that de rived from the anal y -
sis of fluc tu a tions of the mi cro wave back ground radiation as sum ing
stan dard model of nucleosynthesis. This im plies that new types of light neu -
trino spe cies were pres ent at the ep och of the pri mor dial nucleosynthesis in
ad di tion to three known ones.
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû âî Âñåëåííîé íà÷àëè îáðàçîâûâàòüñÿ â ïåðèîä
ñ 0.01 äî 200 ñ îò íà ÷à ëà åå ðàñøèðåíèÿ. Ýòîò ïåðèîä ïîëó÷èë íà -
çâàíèå ïåðâè÷íîãî íóê ëå î ñèíòåçà. Èìåííî â òî âðåìÿ îáðàçîâàëèñü
ëåãêèå ýëåìåíòû, ïî÷òè 75 % îáùåé ìàññû êîòîðûõ ñîñòàâëÿë âîäî -
ðîä H, 25 % ¾ ãåëèé 4He, à ñîäåðæàíèå äðóãèõ ýëåìåíòîâ è èõ èçî -
òîïîâ, òàêèõ êàê äåéòå ðèé D, ëåãêèé èçîòîï ãåëèÿ 3He è ëèòèé 7Li,
ñîñòàâëÿëî íå áîëüøå 0.01 %. Áî ëåå òÿæåëûå ýëåìåíòû îáðàçîâàëèñü
çíà÷èòåëüíî ïîçæå â íåäðàõ çâåçä ïîñëå ýïîõè ðåêîìáèíàöèè. Ïîý -
òîìó âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ïðî âåð êè ìîäåëåé ýâîëþöèè Âñåëåííîé íà
ðàííèõ åå ñòàäèÿõ èìååò îïðå äå ëå íèå ñîäåðæàíèÿ èìåííî ëåãêèõ ýëå -
ìåíòîâ. Îïèñàíèþ ýòèõ ïðî öåññîâ áûëî ïîñâÿùåíî çíà÷èòåëüíîå êî -
ëè ÷åñòâî ðàáîò. Áûëè ïî ñòðî åíû ìîäåëè, êîòîðûå â öåëîì äàþò ïðåä -
ñêàçàíèÿ, õî ðî øî ñîãëàñó þ ùèåñÿ ñ ïåðâè÷íûìè ñîäåðæàíèÿìè ëåã -
êèõ ýëåìåí òîâ, ïîëó÷åí íûìè èç íàáëþäåíèé ôëóêòóàöèé ðåëèêòî -
âîãî èçëó÷åíèÿ ïî äàííûì ñïóò íèêà WMAP (Wilkinson Mi cro wave
Ani so tropy Probe).
Ñîäåðæàíèå ëåãêèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ íîñèò â ñåáå îòðàæå -
íèå ïðîöåññîâ, êîòîðûå ïðîèñõîäèëè â ðàííåé Âñåëåííîé. Ïîýòîìó èõ
èññëåäîâàíèå ÿâëÿåòñÿ óíèêàëüíîé âîçìîæíîñòüþ çàãëÿíóòü â ïðîø -
ëîå Âñåëåííîé âïëîòü äî âðåìåí, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ çíà÷åíèåì
êðàñíîãî ñìåùåíèÿ 109. Áîëåå òîãî, ñðàâíèâàÿ ïðåäñêàçàíèå ñòàí äàðò -
íîé òåîðèè íóêëåîñèíòåçà Áîëüøîãî Âçðûâà (ÑÒÍÁÂ) ñ äàííûìè, ïî -
ëó÷åííûìè íà îñíîâå íàáëþäåíèé, ìîæíî òåñòèðîâàòü êîñìîëî ãè ÷åñ -
êèå ìîäåëè è èçó÷àòü ñâîéñòâà áàðèîíîâ è äðóãèõ ÷àñòèö ïðè ñâåðõ -
âûñîêèõ ïëîòíîñòÿõ ýíåðãèè. Óêàæåì, ÷òî ýòà ìåòîäèêà òàêæå äàåò
âîçìîæíîñòü îïðåäåëÿòü îòêëîíåíèå îò ñòàíäàðòíîé ìîäåëè ýëå ìåí -
òàðíûõ ÷àñòèö.
4
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
Òåñòèðîâàíèå ÑÒÍÁÂ ìîæåò áûòü ïðîâåäåíî ñðàâíåíèåì òåîðå òè -
÷åñêè ïðåäñêàçàííûõ è ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäåëåííûõ ïåðâè÷íûõ
ñî äåð æàíèé õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ.
Òàê, õîòÿ äåéòåðèé è îáðàçóåòñÿ â ÿäðàõ çâåçä, îí, íå íàêàï ëè âà -
ÿñü, ïðåâðàùàåòñÿ â 3He â ðåàêöèè
p + D ® 3He + g.
Ïîýòîìó âåñü äåéòåðèé, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ, îáðàçîâàëñÿ èìåí íî
âñëåäñòâèå ïåðâè÷íîãî íóêëåîñèíòåçà è èìååò êîñìîëîãè ÷åñêîå ïðî -
èñõîæäåíèå. Åãî êîëè÷åñòâî, îïðåäåëåííîå íà îñíîâå íàáëþ äå íèé,
ïîäòâåðäèëî ìîäåëü ãîðÿ÷åé Âñåëåííîé, â ÷àñòíîñòè òîé åå ñòàäèè,
êîã äà äåéòåðèé îáðàçîâàëñÿ ïðè òåìïåðàòóðå 108—109 Ê. Ñëåäóåò
îòìåòèòü, ÷òî íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî äåéòåðèÿ ñãîðàåò â çâåçäàõ, à íî -
âîãî îáðàçî âà íèÿ â ìåæçâåçäíîì ïðîñòðàíñòâå íå ïðîèñõîäèò. Ïîýòî -
ìó åãî ðàñ ïðîñò ðàíåííîñòü, îïðåäåëåííàÿ èç íàáëþäåíèé, ÿâëÿåòñÿ
íèæ íåé ãðà íè öåé ðàñïðîñòðàíåííîñòè ïåðâè÷íîãî äåéòåðèÿ. Ïî äàí -
íûì ìíîãèõ íàá ëþ äåíèé, ýòà âåëè÷èíà, ïî îòíîøåíèþ ê êîëè÷åñòâó
ÿäåð âîäî ðî äà, ñîñòàâëÿåò 10-5 £ D/H £ 2·10-4. Âñëåäñòâèå ñâÿçè 3He ñ D
èõ ðàñ ïðîñò ðàíåííîñòè ÷àñòî ðàññìàòðèâàþò âìåñòå.
Ñîäåðæàíèå 3He ìîæåò áûòü îïðåäåëåíî èç íàáëþäåíèé òåë Ñîë -
íå÷ íîé ñèñòåìû è íàáëþäåíèé ÿðêèõ îáëàñòåé èîíèçèðîâàííîãî âîäî -
ðî äà â ðàäèîäèàïàçîíå. Ïðè ýòîì âñëåäñòâèå çíà÷èòåëüíûõ èçìå íå -
íèé, ñâÿçàííûõ ñ ïðîòåêàíèåì ðåàêöèè (1), ðàñïðîñòðàíåííîñòü 3He
óâåëè ÷èëàñü. Èìåííî ïîýòîìó åå íóæíî ðàññìàòðèâàòü òîëüêî êàê
âåðõ íþþ ãðàíèöó åãî ïåðâè÷íîãî ñîäåðæàíèÿ. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îï -
ðå äå ëåííàÿ ðàñïðîñòðàíåííîñòü ëåãêîãî èçîòîïà ãåëèÿ ëåæèò â òàêèõ
ãðà íèöàõ:
1.2·10-5 £ 3He/H £ 1.5·10-4.
Äðóãèì ýëåìåíòîì, ïåðâè÷íîå ñîäåðæàíèå êîòîðîãî ìîæíî îïðå -
äå ëÿòü ýêñïåðèìåíòàëüíî, ÿâëÿåòñÿ 7Li. Äëÿ òî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ýòîé
âå ëè÷èíû ìîæíî èñïîëüçîâàòü ëèøü ðåçóëüòàòû íàáëþäåíèé î÷åíü
ñòàðûõ çâåçä íàñåëåíèÿ II ñ íèçêèì ñîäåðæàíèåì òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ,
ò. å. ýëåìåíòîâ ñ àòîìíûìè íîìåðàìè áîëüøå 3. Ýòè íàáëþäåíèÿ äàþò
òàêóþ îöåíêó åãî êîëè÷åñòâà: 7Li/H = (1.4±0.2)· 10-10. Íàáëþäåíèÿ ãà -
ëàê òè÷åñêèõ çâåçä íàñåëåíèÿ I ñâèäåòåëüñòâóþò î íà ïîðÿäîê áîëüøåì
ñîäåðæàíèè 7Li.
Ñîäåðæàíèÿ áîëåå òÿæåëûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, òàêèõ êàê 9Be
è 11B, îïðåäåëÿþòñÿ çíà÷åíèÿìè íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ìåíüøèìè, ïî
ñðàâíåíèþ ñ îïðåäåëåííûì ñîäåðæàíèåì 7Li. Åñòü óêàçàíèÿ íà òî, ÷òî
ýòè ýëåìåíòû îáðàçîâàëèñü íå ïðè ïåðâè÷íîì íóêëåîñèíòåçå, à â íåä -
ðàõ çâåçä. Ïîäòâåðæäåíèåì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ êîððåëÿöèÿ èõ ñî -
äåð æàíèÿ ñ ñîäåðæàíèåì åùå áîëåå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ, êîòîðûå ñ
äîñ òî âåðíîñòüþ îáðàçîâàëèñü â çâåçäàõ.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñëàáîãî îòêëîíåíèÿ îò ÑÒÍÁ è êîñìîëîãè ÷åñ -
êèõ ïàðàìåòðîâ íàèáîëåå ïðèåìëåìûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå äàí -
íûõ î ñîäåðæàíèè ïåðâè÷íîãî 4He. Äëÿ êîððåêòíîãî òåñòèðîâàíèÿ
òåî ðèè åãî îïðåäåëåíèå äîëæíî áûòü ïðîâåäåíî ñ ïîãðåøíîñòüþ íå
5
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
áîëü øå ÷åì 1 %. Èìåííî òî÷íîìó îïðåäåëåíèþ ïåðâè÷íîãî ñîäåð æà -
íèÿ 4He è ïîñâÿùåíà äàííàÿ ðàáîòà.
ÐÀÑÏÐÎÑÒÐÀÍÅÍÍÎÑÒÜ
4
He
Íà ðàñïðîñòðàíåííîñòü 4He âëèÿþò íåñêîëüêî ôàêòîðîâ, êîòîðûå õà -
ðàê òåðèçóþòñÿ òàêèìè ïàðàìåòðàìè, êàê âðåìÿ ðàñïàäà íåéòðîíà, êî -
ëè ÷åñòâî ñîðòîâ íåéòðèíî è îòíîøåíèå êîëè÷åñòâà áàðèîíîâ ê êîëè -
÷åñòâó ôîòîíîâ. Îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ 4He (äàëåå ïðîñòî Hå) ìî -
æeò áûòü ïðîâåäåíî ïî íàáëþäåíèÿì îáëàñòåé èîíèçèðîâàííîãî âîäî -
ðî äà H II â ãîëóáûõ êîìïàêòíûõ êàðëèêîâûõ ãàëàêòèêàõ (ÃÊÊÃ), êîòî -
ðûå èìåþò íèçêîå ñîäåðæàíèå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ, è ïîýòîìó íå èñ -
ïû òà ëè çíà÷èòåëüíîé õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè. Íàáëþäàåòñÿ êîððåëÿ -
öèÿ ìåæ äó ñîäåðæàíèÿìè ãåëèÿ è ýëåìåíòîâ òÿæåëåå ãåëèÿ.  êà÷åñò -
âå «ìåòàëëà -êîððåëÿòîðà» ÷àñòî âûáèðàþò êèñëîðîä èëè àçîò. Ïî -
ñêîëü êó ñîäåð æà íèå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ âîçðàñòîì
Âñåëåí íîé, íàáëþ äå íèÿ ýòèõ ãàëàêòèê äàþò âîçìîæíîñòü íàéòè çàâè -
ñèìîñòü êîëè÷åñòâà He îò êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà (àçîòà), à ïîòîì ýêñò -
ðà ïî ëè ðîâàòü ýòó çà âè ñèìîñòü ê î÷åíü ìàëîìó çíà÷åíèþ êîëè÷åñòâà
êèñëî ðîäà (àçîòà), ò. å. ê âðåìåíè ïåðâè÷íîãî íóêëåîñèíòåçà [23].
Ïðàê òè ÷åñêè ýòî îçíà ÷à åò, ÷òî îïðåäåëåííàÿ ñ ïîìîùüþ «ìåòàëëà-
êîð ðå ëÿ òîðà» ïîïðàâêà íà ñîäåðæàíèå He, ñèíòåçèðîâàííîãî â çâåç -
äàõ, ìîæåò áûòü îòíÿòà îò åãî ñîâðåìåííîãî ñîäåðæàíèÿ, ÷òî è äàñò
âîçìîæíîñòü îöåíèòü ïåð âè÷ íóþ ðàñïðîñòðàíåííîñòü ýòîãî ýëåìåíòà.
Îáû÷íî ðàñïðîñòðàíåííîñòü He îïèñûâàþò åãî ìàññîâîé äîëåé Y.
Èçìåðåííàÿ âåëè÷èíà Y ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê âåðõ íÿÿ ãðàíèöà ïåðâè÷ -
íîãî çíà÷åíèÿ, ïîñêîëüêó åå êîëè÷åñòâî ìîæåò óâåëè÷èâàòüñÿ çà ñ÷åò
ÿäåð íûõ ðåàêöèé â çâåçäàõ.  1967 ã. Ôîëêíåð [9] íà îñíîâå èçó÷åíèÿ
ñóáêàðëèêîâ ïîêàçàë, ÷òî Y > 0.20. Èçó÷åíèå øàðîâûõ ñêîïëåíèé äàëî
çíà÷åíèå Y = 0.30. Äëÿ Ñîëíöà áûëî îïðåäåëåíî Y = 0.23. Ñïåêòðî -
ñêîïè÷åñêîå èçó÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ýòîãî ýëåìåíòà ïðîâîäèòñÿ ñ èñ -
ïîëü çîâàíèåì åãî ðåêîìáèíàöèîííûõ ëèíèé â îáëàñòÿõ Í II.
ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÑÎÄÅÐÆÀÍÈß ÏÅÐÂÈ×ÍÎÃÎ Íe
Ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî Íå ñâîäèòñÿ ê òðåì
ýòàïàì: 1) èçìåðåíèþ èíòåíñèâíîñòåé ýìèññèîííûõ ëèíèé â ñïåêòðàõ
äîñòàòî÷íî áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ÃÊÊÃ; 2) êîððåêöèè îòêëîíåíèé
íàáëþ äàåìûõ èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé Íå è Í îò èõ ðåêîìáèíàöèîííûõ
çíà÷åíèé è 3) ïîñòðîåíèþ çàâèñèìîñòè êîëè÷åñòâà ãåëèÿ îò êîëè ÷åñò -
âà òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ. Ïîñêîëüêó òðåáóåòñÿ áîëüøàÿ òî÷íîñòü â îïðå -
äå ëåíèè ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî Íå, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ñèñòåìàòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ, êîòîðûå èçìåíÿþò èíòåíñèâ -
íîñòè ëèíèé âîäîðîäà è ãåëèÿ îò èõ ðåêîìáèíàöèîííûõ çíà÷åíèé.
Ñðå äè íèõ ñåëåêòèâíàÿ ýêñòèíêöèÿ íà ïûëè, íàëè÷èå ëèíèé çâåçä íî ãî
6
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
ïîãëîùåíèÿ â ñïåêòðàõ îáëàñòåé Í II è óäàðíîå âîçáóæäåíèå ëè íèé Í
è íåéòðàëüíîãî Íå (â äàëüíåéøåì Íå I), ôëóîðåñöåíöèÿ, òåì ïå ðà -
òóðíûå ôëóêòóàöèè è ò. ï.
Âïåðâûå èññëåäîâàíèþ ñèñòåìàòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ, êîòîðûå âëè -
ÿ þò íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ñîäåðæàíèÿ Hå, áûëà ïîñâÿùåíà ðàáîòà
Ïåéìáåðòà [23]. Íà ñåãîäíÿ êîëè÷åñòâî ýôôåêòîâ, êîòîðûå ó÷èòûâà -
þò ñÿ, çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èëîñü, íî â òî æå âðåìÿ èñïîëüçóåòñÿ íå -
ñêîëü êî ïðåäïîëîæåíèé, íå îáîñíîâàííûõ òåîðåòè÷åñêè. Îäíèì èç
íèõ åñòü ãèïîòåçà î òîì, ÷òî ôëóêòóàöèè òåìïåðàòóðû â ñèëüíî è ñëà -
áî èîíèçèðîâàííûõ ÷àñòÿõ îáëàñòè H II ÿâëÿþòñÿ îäèíàêîâûìè.
Ïðîâåäåííûé àíàëèç âëèÿíèÿ ðàçíûõ ñèñòåìàòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ,
êî òîðûå èìåþò ìåñòî ïðè îïðåäåëåíèè êîëè÷åñòâà He, ïîçâîëèë îïðå -
äå ëèòü íàèáîëåå ñóùåñòâåííûå èç íèõ:
— óäàðíîå è ôëóîðåñöåíòíîå âîçáóæäåíèå ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé Í;
— ïîêðàñíåíèå èëè ñåëåêòèâíàÿ ýêñòèíöèÿ íà ïûëè;
— òåìïåðàòóðíûå îòëè÷èÿ â ðàçíûõ ÷àñòÿõ îáëàñòè H II, à ïîòîìó
ðàçëè÷èÿ òåìïåðàòóð Te ( )He+ è Te (O III) â îáëàñòÿõ ñâå÷åíèÿ He I è
O III;
— çâåçäíûå ëèíèè ïîãëîùåíèÿ H è He I;
— èîíèçàöèîííàÿ ñòðóêòóðà îáëàñòè H II;
— óäàðíîå âîçáóæäåíèå â ëèíèÿõ He I;
— ôëóîðåñöåíòíîå èçëó÷åíèå â ëèíèÿõ He I.
Ó÷åò ïîñëåäíèõ äâóõ ôàêòîðîâ ïðîâîäèëñÿ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ
ðàáîò Áåíæàìèíà [5, 6].
Äëÿ âîñïðîèçâåäåíèÿ ïðîöåññîâ, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò â îáëàñ òÿõ
H II, íåîáõîäèìî ïîñòðîåíèå êîððåêòíîé ìîäåëè èõ ôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ (òåìïåðàòóðà, ïëîòíîñòü è äð.), êîòîðûå îïðåäåëÿëèñü ñî -
âìåñò íî ñ îïðåäåëåíèåì ñîäåðæàíèÿ He.
Îòíîøåíèå ñîäåðæàíèé He+ ê H+ â îáëàñòÿõ H II îïðåäåëÿåòñÿ
ôîð ìóëîé
y +
+
+
=
He
H
,
íî íàëè÷èå áîëüøîãî êîëè÷åñòâà íåó÷òåííûõ ñèñòåìàòè÷åñêèõ ýô -
ôåê òîâ ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ïîãðåøíîñòåé îïðåäåëåíèÿ ñîäåð -
æà íèÿ Íå è Í. Ïîýòîìó íåîáõîäèìû êîððåêöèè ýêñïåðèìåíòàëüíî îï -
ðå äåëåííûõ êîëè÷åñòâ ýòèõ ýëåìåíòîâ.
Çíà÷åíèå âåëè÷èíû y+ îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâàìè Íå è Í, êîòî -
ðûå â ñâîþ î÷åðåäü ìîãóò áûòü îïðåäåëåíû ñ ïîìîùüþ àíàëèçà èõ
ýêñ ïå ðè ìåíòàëüíî èçìåðåííûõ ñïåêòðîâ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ y+ ìû, ñëå -
äóÿ ðàáîòàì [12, 14—16], èñïîëüçîâàëè ïÿòü íàèáîëåå èíòåíñèâíûõ
ýìèññèîí íûõ ëèíèé He I c äëèíàìè âîëí ll 388.9, 447.1, 587.6, 667.8 è
706.5 íì ñîîòâåòñòâåííî. Óêàæåì, ÷òî áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ êîð ðåêò -
íîãî îï ðå äå ëåíèÿ èíòåíñèâíîñòåé èññëåäóåìûõ ñïåêòðàëü íûõ ëèíèé
èìå åò ó÷åò óäàðíîãî è ôëóîðåñöåíòíîãî óñèëåíèÿ ëèíèé.
Âåëè÷èíà ôëóîðåñöåíòíîãî óñèëåíèÿ ëèíèé He I õàðàêòåðèçóåòñÿ
îïòè÷åñêîé òîëùèíîé t(388.9) â ëèíèè He I l 388.9 íì, òîãäà êàê óäàð -
7
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
íîå óñèëåíèå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ.
Ïðî âå äåíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàñ÷åòîâ êîëè÷åñòâà ÿäåð èîíèçèðî -
âàí íîãî Íå äàëî âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîíîâ â
çîíå ñâå÷åíèÿ Íå I N e (He+ ) è t(388.9). Ëèíèè He I l 388.9 è l 706.5 íì
èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ðàñ÷åòàõ, êîòîðàÿ ñâÿçàíà ñ èõ îñîáîé ÷óâñòâè -
òåëü íîñòüþ ê èñêîìûì âåëè÷èíàì. Ïîñêîëüêó ïåðâàÿ èç íèõ áëåíäè -
ðó åò ñÿ ñ ëèíèåé Í, êîòîðàÿ èìååò òàêóþ æå äëèíó âîëíû, ìû îïðåäå -
ëèëè èíòåíñèâíîñòü ëèíèè He I, îòíÿâ îò íåå èíòåíñèâíîñòü ëèíèè âî -
äîðîäà.
Êðîìå òîãî, ïðè ðàñ÷åòàõ âàæíîå çíà÷åíèå èìåëè: îòíîøåíèå óñè -
ëåíèÿ ýìèññèîííîé ëèíèè Ha âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ ê èí -
òåíñèâíîñòè ñàìîé ëèíèè DI(Ha )/I( )Ha , êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðî íîâ
N e (He+ ) â îáëàñòè èîíèçèðîâàííîãî Íå, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ýëåêòðîí -
íàÿ òåìïåðàòóðà, ýêâèâàëåíòíûå øèðèíû çâåçäíûõ ëèíèé ïî ãëî ùå -
íèÿ EWabs(l 388.9 íì), EWabs(l 447.1 íì), EWabs(l 587.6 íì), EWabs
(l 667.8 íì) è EWabs(l 706.5 íì).
Ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî, êîòîðûé áûë îïèñàí â ðàáîòå [17], îäíî -
âðå ìåííî ñëó÷àéíûì îáðàçîì âàðüèðîâàëèñü ñëåäóþùèå ïàðà ìåò ðû:
N e (He+ ), è t(l 388.9 íì) â èõ ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðåäåëàõ. Íàèëó÷øåå
çíà ÷åíèå îïðåäåëÿëîñü ìèíèìèçàöèåé c 2 . Áûëî ïðîâåäåíî 107 âàðèà -
öèé äëÿ îòäåëüíîé îáëàñòè H II, ïî êðû âàþùèå âåñü äèàïàçîí èçìåíå -
íèÿ ïàðàìåòðîâ.
Âñåãî ê ðàññìîòðåíèþ áûëî îòîáðàíî 95 íàáëþäåíèé 88 îá ëàñ òåé
H II â 78 ãàëàêòèêàõ. Áîëüøèíñòâî ýòèõ ãàëàêòèê — ÃÊÊÃ c íèçêèì
ñîäåðæàíèåì òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ. Ê ðàññìîòðåíèþ ïðèâëåêàëèñü íå -
çàâè ñèìûå íàáëþäåíèÿ íà ðàçíûõ òåëåñêîïàõ íåñêîëüêèõ îáëàñòåé
îä íîé ãàëàêòèêè ¾ ýòî è ïðèâåëî ê ðàñõîæäåíèÿì êîëè÷åñòâà îáúåê -
òîâ è êîëè÷åñòâà íàáëþäåíèé. Ïðè êîððåêöèè íàáëþäåíèé áûë èñ -
ïîëü çîâàí íàèáîëåå ïîëíûé ïåðå÷åíü ñèñòåìàòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ, êî -
òîðûå ó÷èòûâàëèñü ïðè ìîäåëèðîâàíèè ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî.
Ëèíåéíàÿ ðåãðåññèÿ. Îïðåäåëèâ ñîâðåìåííîå ñîäåðæàíèå Íå è
èñ ïîëüçóÿ îòíîøåíèå ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà ê âîäîðîäó êàê ìåòàëë-
êîððå ëÿòî ðà, ìîæíî îïðåäåëèòü ïåðâè÷íîå çíà÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ãå -
ëèÿ. Â ðà áî òå [23] áûëà ïðåäëîæåíà ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü Y îò O/H,
íà îñíîâå êîòîðîé âîçìîæíà ëèíåéíàÿ ýêñòðà ïî ëÿ öèÿ äî çíà÷åíèÿ
O/H = 0, ò. å. äî ïåðâè÷íîãî (Y è O/H ñîîò âåòñò âåí íî — ìàññîâàÿ äîëÿ
íàáëþ äàå ìî ãî Hå è ñîäåðæàíèå êèñëî ðîäà ïî îò íî øåíèþ ê ñîäåðæà -
íèþ âîäîðîäà):
Y Y
dY
d
p= +
( )O / H
O
H
,
ãäå
Y
y Z
y
=
-
+
4 1
1 4
( )
,
y y y ICF= + × ++ + + +( ) ( )2 2He He ,
8
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
y +
+
+
=
He
H
, y 2
2
2
+
+
+
=
He
H
.
Çäåñü Yp — ìàññîâàÿ äîëÿ ïåðâè÷íîãî Íå ïî îòíîøåíèþ ê âîäîðîäó,
Z — ìàññîâàÿ äîëÿ ýëåìåí òîâ, òÿ æå ëåå Hå, y — êîëè÷åñòâî Hå, ó+,
ó2+ — ñîîòâåòñòâåííî êîëè ÷åñò âî îäíîêðàòíî è äâóêðàòíî èîíèçè -
ðîâàí íî ãî Hå, ICF(He+ + He2+ ) ¾ êîýôôèöèåíò èîíèçàöèîííîé
êîððåêöèè, êîòîðûé áóäåò ðàññìîò ðåí íèæå.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ðåçóëüòàòàìè Ìåäåðà [20] äëÿ Z = 0.001 íàõîäèì
dY
d
dY
dO
dY
dZ( )
.
O / H
= =12 182 ,
ãäå O, Z — ìàññîâûå äîëè êèñëîðîäà è òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ ñîîòâåòñò -
âåí íî.
Èçâåñòíî, ÷òî èñõîäíàÿ ôóíêöèÿ ìàññ (ÈÔÌ) çàâèñèò îò èñõîä íî -
ãî îòíîñèòåëüíîãî ñîäåð æà íèÿ ìåòàëëîâ. Òàê, ïðè íèçêîì ñîäåðæàíèè
ìåòàëëîâ îáðàçîâàííûå çâåçäû áóäóò áîëåå ìàñ ñèâ íûìè. Îòëè÷èÿ
ÈÔÌ ïðèâîäÿò ê íåëèíåéíîé çàâèñèìîñòè ìåæäó Y è O/H [24]. Ëè -
íåéíàÿ çàâèñèìîñòü îçíà÷àåò íåçàâèñè ìîñ òü ÈÔÌ îò ñîäåðæàíèÿ ìå -
òàëëîâ.
Çíà÷åíèå ïîãðåøíîñòåé, âîçíèêàþùèõ âñëåäñòâèå îòëè÷èé ïðî òå -
êà íèÿ çâåçäíîãî íóêëåîñèíòåçà è íåîäíîðîäíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ êèñ -
ëî ðîäà, î÷åíü ñëîæíî îöåíèòü. Èñïîëüçîâàíèå áîëüøîé âûáîðêè íà -
áëþ äåíèé íèçêîìåòàëëè÷íûõ îáëàñòåé äàåò âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè
óñðåäíåíèå ïî ýòèì ýôôåêòàì.
Òåìïåðàòóðíàÿ ñòðóêòóðà. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà He áû -
ëî èñïîëüçîâàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî Te (H+ ) = Te (He+ ), òàê êàê îáëàñ -
òè ñâå÷åíèÿ âîäîðîäà è ãåëèÿ ïðàêòè÷åñêè ñîâïà äàþò. Ýëåêòðîííàÿ
òåì ïåðàòóðà â îáëàñòè He+ âàðüèðî âàëàñü â ïðå äåëàõ Te (He+ ) = (0.95 -
- 1.05) ·Te (O III). Âåëè÷èíà Te (O III), â ñâîþ î÷åðåäü, îïðåäåëÿëàñü èç
îòíîøåíèÿ íàá ëþ äàåìûõ ïîòîêîâ â ýìèññèîííûõ ëè íè ÿõ [O III]
l 436.3/(l 495.9 + l 500.7). Ðàçëè÷èÿ ìåæäó Te (O III) è Te (He+ )
îáúÿñíÿþòñÿ áîëüøîé ÷óâñòâè òåëü íîñòüþ ïîòîêà àâðîðàëüíîé ëèíèè
l 436.3 íì ê òåìïåðà òóðå Te (O III), êîòîðàÿ õàðàê òå ðèçóåò áîëåå
ãîðÿ÷óþ ÷àñòü îáëàñ òè H II ïî ñðàâíåíèþ ñ õîëîäíîé ÷àñ òüþ ñâå÷åíèÿ
îäíîêðàòíî èîíè çî âàííîãî ãåëèÿ ñ Te (He+ ).
Êîëè÷åñòâî êèñëîðîäà îïðåäåëÿëîñü â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ýëåêò -
ðîí íàÿ òåìïåðàòóðà ðàâíÿåòñÿ Te (O III).
Çâåçäíûå ëèíèè ïîãëîùåíèÿ. Íà ýìèññèîííûå ëèíèè He I è H â
ñïåêòðàõ îáëàñòåé Í II íàêëàäûâàþòñÿ ëèíèè çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ,
êîòîðûå ñâÿçàíû ñ íàëè÷èåì ãîðÿ÷èõ çâåçä [8, 21]. Òàêîå íàëîæåíèå
ïðè âîäèò ê óìåíüøåíèþ èíòåíñèâíîñòåé ýìèññèîííûõ ëèíèé ïî
ñðàâ íåíèþ ñ ðåêîìáèíàöèîííûìè çíà÷åíèÿìè.
 ðàáîòå [10] áûë ðàññ÷èòàí òåîðåòè÷åñêèé ñïåêòð â ëèíèÿõ ïîãëî -
ùåíèÿ Áàëüìåðà è He I äëÿ îáëàñòåé H II ñ ðàçíûì âîçðàñòîì. Ïîëó -
9
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
÷åí íîå çíà÷åíèå ýêâèâàëåíòíîé øèðèíû ëèíèè ïîãëî ùåíèÿ He I
l 447.1 íì íàõîäèòñÿ â äèàïà çî íå 40—50 ïì, ÷òî ñîñòàâëÿåò ìå íåå
10 % îò ýêâèâàëåíòíîé øèðèíû ýìèññèîííîé ëè íèè He I l 447.1 íì â
îáëàñòÿõ H II ñ âîçðàñòîì ìåíåå 5 ìëí ëåò. Ê ñîæàëå íèþ, çíà÷åíèÿ ýê -
âè âàëåíòíûõ øèðèí äëÿ äðóãèõ ëèíèé íå îïðåäåëÿ ëèñü. Ìû ïðåäïî -
ëà ãàåì, ÷òî ýôôåêò çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ ìåíüøå ïðî ÿâ ëÿ åòñÿ â ëè -
íèÿõ He I l 587.6, 667.8 è 706.5 íì. Èçâåñòíî òàêæå, ÷òî ýê âèâàëåíòíûå
øèðèíû ðàçíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ âîäîðîäà ðàç ëè÷ íûå. Äëÿ ôèêñè -
ðî âàííîãî âîçðàñòà çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ EWabs èìå åò íàèáîëüøåå
çíà÷åíèå äëÿ ëèíèè H d , è ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøàåòñÿ äëÿ H g , Hb, Ha .
Íî â ëþáîì ñëó÷àå ïîãëîùåíèå âî âñåõ ëèíèÿõ íóæíî ó÷èòûâàòü äëÿ
ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìîé òî÷íîñòè 1 %.
Èç âûøåèçëîæåííîãî ïîíÿòíî, ÷òî êîððåêöèÿ çà çâåçäíîå ïîãëî -
ùå íèå â ëèíèÿõ He I ðàçëè÷íà äëÿ ðàçíûõ ëèíèé. Èç ïÿòè èñïîëü çóå -
ìûõ ýìèññèîííûõ ëèíèé, ýôôåêò çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ èìååò íàè -
áîëü øåå âëèÿíèå íà ýìèññèîííóþ ëèíèþ He I l 447.1 íì, òàê êàê îíà
èìå åò íàèìåíüøóþ ýêâèâàëåíòíóþ øèðèíó. Äëÿ ëèíèè He I
l 587.6 íì ýô ôåêò çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ ìåíüøå. Ýòà ýìèññèîííàÿ
ëè íèÿ èìå åò áîëüøèé âåñ ïðè îïðåäåëåíèè Y, ïîñêîëüêó îíà ïðèìåðíî
â òðè ðàçà ÿð÷å, ÷åì ýìèññèîííàÿ ëèíèÿ He I l 447.1 íì. Ïîòîê â ýìèñ -
ñè îí íîé ëèíèè He I l 388.9 íì ïðèìåðíî â äâà ðàçà áîëüøèé, ÷åì â ëè -
íèè He I l 447.1 íì, ïîýòîìó ýôôåêò çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ äîë æåí
áûòü ìåíü øèì.
 ðàçíûõ ðàáîòàõ ïî îïðåäåëåíèþ ñîäåðæàíèÿ He èñïîëüçóþòñÿ
ðàçíûå ìåòîäû ó÷åòà çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ. Ïîýòîìó ìû ïðîâåëè
÷åòû ðå íåçàâèñèìûõ ìîäåëèðîâàíèÿ ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî ñ ðàç -
íûìè çíà÷åíèÿìè âåëè÷èí ïîãëîùåíèÿ â ëèíèÿõ H è He.
Äèàïàçîíû èçìåíåíèÿ áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ. Ìû âûáðàëè ñëåäó -
þùèå çíà÷åíèÿ áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ:
1) ýëåêòðîííàÿ òåìïåðà òó ðà Te (He+ ) îáëàñòè He+ âàðüèðîâàëàñü
â ïðåäåëàõ (0.95—1.05)·Te (O III);
2) âåëè÷èíû N e (He+ ) è t(l = 388.9 íì) âàðüèðîâàëèñü â ïðå äåëàõ
10—450 ñì-3 è 0—5 ñîîòâåòñòâåííî;
3) äîëÿ èçëó÷åíèÿ âñëåäñò âèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ â ëèíèè Ha
èçìåíÿëàñü îò 0 äî 5 %;
4) çíà÷åíèå ýêâèâàëåíòíîé øèðèíû ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ðàâíÿëîñü
EWabs(l 447.1) = 40 ïì.
Àëãîðèòì Ìîíòå-Êàðëî äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàèëó÷øåãî çíà÷åíèÿ
y+ . Äëÿ êàæäîé îáëàñòè H II áûëî íàéäåíî íàèëó÷øåå çíà÷åíèå ym
+ ñî -
ãëàñ íî êðèòåðèþ íàèìåíüøåãî çíà÷åíèÿ c 2 :
c
s
2
2
2
=
-
å
+ +
+
i
n
i m
i
y y
y
( )
( )
, (1)
ãäå y i
+ — êîëè÷åñòâî He+, ïîëó÷åííîãî èç íàáëþäàåìûõ ïîòî êîâ
10
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
èçëó÷åíèÿ ëèíèé íåéòðàëüíîãî ãåëèÿ; s( y i
+ ) — îøèáêà îïðåäåëå íèÿ
çíà÷åíèÿ y i
+ â ëèíèè ñ íîìåðîì i.
Âåëè÷èíà ym
+ — ñðåäíåå ýêñïåðèìåíòàëüíîå çíà÷åíèå, êîòîðîå
îïðåäå ëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
y
y
y
y
m
i
ii
k
ii
k
+
+
+
+
=
å
å
s
s
2
2
1
( )
( )
.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ çíà÷åíèÿ c 2 íàìè áûëè èñïîëüçîâàíû âñå ïÿòü
íàè áîëåå ñèëüíûõ He I ýìèññèîííûõ ëèíèè (n = 5), îäíàêî òîëüêî òðè
ëèíèè (He I l l 447.1, 587.6, 667.8 íì) ó÷èòûâàëèñü ïðè ðàñ÷åòå ym
+
(k = 3). Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî èíòåíñèâíîñòè ëèíèé He I l 388.9 è
l 706.5 íì îïðåäåëåíû ñ áîëüøèìè îøèáêàìè.
Îöåíêà s ñèñòåìàòè÷åñêîé îøèáêè çíà÷åíèÿ ym
+ ìîæåò áûòü ïîëó -
÷å íà èç Dc 2 . Ýòî çíà÷åíèå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà ñòåïåíåé ñâîáîäû â
ìî äåëèðîâàíèè, êîòîðîå îòëè÷àåòñÿ îò êîëè÷åñòâà íàáëþäàåìûõ ïà -
ðà ìåòðîâ, ðàâíîãî ïÿòè (ïÿòü èíòåíñèâíîñòåé ýìèññèîííûõ ëèíèé
He I), è ÷èñëà ñâîáîäíûõ ïàðàìåòðîâ, ðàâíîãî ÷åòûðåì (îòíîøåíèå
DI(Ha )/I(Ha ) âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ â ïåðâûõ ÷åòûðåõ ìî -
äå ëè ðîâàíèÿõ, ïàðàìåòð x â ìîäåëèðîâàíèÿõ ñ ÷åòâåðòîãî ïî äåâÿòûé,
Te (He+ ), N e (He+ ) è t(l = 388.9 íì). Òîãäà êîëè÷åñòâî ñòåïåíåé ñâîáî -
äû, ðàâíî 5 - 4 = 1 (Dc 2 = 1) â ïðåäïîëîæåíèè íåçàâèñèìîñòè óêàçàí -
íûõ ïàðàìåòðîâ. Ïîýòîìó ñèñòåìàòè÷åñêàÿ îøèáêà ïîëó÷åííûõ
çíà÷å íèé ym
+ äëÿ ðåøåíèé c 2 ìåæäó c min
2 è c min
2 + 1 áóäåò ëåæàòü â
èíòåðâàëå 1s. Ïîëíàÿ îøèáêà çíà÷åíèÿ ym
+ ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â
âèäå s tot
2 = s syst
2 + s stat
2 .
Óäàðíîå âîçáóæäåíèå â ñïåêòðàëüíûõ ëèíèÿõ Í. Â ðàáîòå [7]
áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â ãîðÿ÷èõ è ïëîòíûõ îáëàñòÿõ H II, óäàðíîå
âîçáóæäåíèå ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé Í ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà îòíîøå -
íèå He/H. Èññëåäîâàíèå ïîêàçàëî, ÷òî ïðè ó÷åòå ýòîãî ýôôåêòà ïîëó -
÷åí íîå êîëè÷åñòâî Íå ïîâûøàåòñÿ íà 5 % â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ïðå -
âû øåíèå îòíîøåíèÿ èíòåíñèâíîñòåé ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé Ha /Hb, ïî
îòíîøåíèþ ê ðåêîìáèíàöèîííîìó, ñâÿçàíî òîëüêî ñ óäàðíûì âîçáóæ -
äå íèåì [25]. Ëóðèäèàíà è äð. [19] äåòàëüíî ïðîàíàëèçèðîâàëè òðè îá -
ëàñ òè H II, âêëþ÷àÿ ôîòîèîíèçàöèîííûé àíàëèç è ïîêðàñíåíèå, è óñ -
òà íî âèëè, ÷òî óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ëèíèè Ha âñëåäñòâèå óäàð -
íî ãî âîçáóæäåíèÿ ìîæåò ïðåâûøàòü 8 %, à â ëèíèè Hb ¾ 2—2.5 %.
Íèæå â ïåðâûõ ÷åòûðåõ âàðèàíòàõ ìîäåëèðîâàíèÿ ìåòîäîì Ìîí -
òå-Êàðëî ìû âàðüèðîâàëè âêëàä óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ â èíòåíñèâ -
íîñòü ëèíèè Ha â äèàïàçîíå 0—5 % îò ðåêîìáèíàöèîííîãî çíà÷åíèÿ.
Ýòî çíà÷åíèå îïðåäåëÿëîñü âìåñòå ñ äðóãèìè ïàðàìåòðàìè ïóòåì ìè -
íè ìèçàöèè c 2 .
11
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
Äëÿ Hbýôôåêò óäàðíîãî óñèëåíèÿ â òðè ðàçà ìåíüøå, ÷åì äëÿ Ha .
Íàéäåííûå çíà ÷åíèÿ óñèëåíèÿ óêàçàííûõ ëèíèé âñëåäñòâèå óäàðíîãî
âîçáóæäå íèÿ áûëè âû÷òåíû èç íà÷àëüíûõ èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé. Ïî -
ñ ëå ýòîãî èí òåí ñèâíîñòè âñåõ ýìèññèîííûõ ëèíèé êîððåêòèðî âà ëèñü
çà ýêñ òèíê öèþ.
Ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ ðàçíûõ ìåòîäèê ìîäåëèðîâàíèÿ
óäàð íîãî âîçáóæäåíèÿ â ïîñëåäóþùèõ ðàñ÷åòàõ ìû òàêæå èñïîëü çî -
âà ëè çíà÷åíèÿ óñèëåíèÿ ëèíèé âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ èç
ðàáîòû [3]. Äëÿ êîððåêöèè èíòåíñèâíîñòåé èçëó÷åíèÿ ëèíèé âîäîðîäà
çà óäàðíîå óñèëåíèå áûëà èñïîëüçîâàíà ôîðìóëà
C
R
K
a
b
T
Ti
i
i ci( ) expl x
a
x= =
æ
è
ç
ç
ö
ø
÷
÷åýô
ýô 4
4 , (2)
ãäå T4 = T/104 , K ýô — âåðîÿòíîñòü ïåðåõîäà âñëåäñòâèå ñòîëêíîâåíèÿ ñ
îñíîâíîãî óðîâíÿ íà óðîâåíü i, ìèíóÿ ïðîìåæóòî÷íûé óðîâåíü j,
a ýô — âåðîÿòíîñòü ðåêîìáèíàöèè ñ óðîâíÿ i íà óðîâåíü j, x =
= 104N(H I)/N(H II), N(H I) è N(H II) — êîíöåíòðàöèè íåéòðàëüíîãî è
èîíèçèðî âàí íîãî âîäîðîäà. Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà x òî÷íî íå îïðåäå -
ëåíî (îò 0 äî 100 äëÿ ðàçíûõ îáúåêòîâ). Ïîýòîìó ïðîâåäåííîå íèæå
ìîäåëèðîâàíèå ïðåñëåäîâàëî öåëü ïðîàíàëèçèðîâàòü çàâèñè ìîñòü ñî -
äåð æàíèÿ ïåð âè÷ íîãî ãåëèÿ îò ïàðàìåòðà x.
 òàáëèöå ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ai , bi , ci , êîòîðûå èñ -
ïîëüçîâàëèñü äëÿ êîððåêöèè èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé íåéòðàëüíîãî âî -
äî ðîäà âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ.
Ìåæçâåçäíîå ïîêðàñíåíèå. Ìåæçâåçäíîå ïîêðàñíåíèå ÿâëÿåòñÿ
ðåçóëüòàòîì ïîãëîùåíèÿ è ðàññåÿíèÿ ôîòîíîâ íà ïûëèíêàõ. Ïîñêîëü -
êó ýòîò ïðîöåññ çàâèñèò îò äëèíû âîëíû, òî â êàæäîé ñïåêòðàëüíîé ëè -
íèè åãî âëèÿíèå îòëè÷àåòñÿ. Êîððåêöèÿ ïîëó÷åííûõ ñïåêòðîâ ïðî âî -
äè ëàñü ñ èñïîëüçîâàíèåì êðèâîé ýêñòèíêöèè Âèòôîðäà [26]. Áàëü ìå -
ðîâñêèå ëèíèè âîäîðîäà ñíà÷àëà êîððåêòèðîâàëèñü çà ýôôåêòû óäàð -
íî ãî âîçáóæäåíèÿ è ôëóîðåñöåíöèè, à ïîòîì îïðåäåëÿëñÿ êîýô ôèöè -
12
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
i
Ha Hb Hg Hd
ai bi ci ai bi ci ai bi ci ai bi ci
1 0.4155 –14.80 0.4209 0.2384 –15.15 0.3082 0.3629 –15.15 0.3598 0.3629 –15.34 0.3598
2 2.4965 –14.03 0.5853 0.6964 –14.80 0.4978 0.8351 –15.15 0.6533 0.8351 –15.34 0.6533
3 2.4063 –14.03 0.6187 0.1991 –15.15 0.6017 2.0044 –15.15 0.7281 2.0044 –15.34 0.7281
4 0.2914 –14.80 0.6766 0.1409 –15.15 0.6765 1.4757 –15.15 0.7809 1.4757 –15.34 0.7809
5 0.3685 –14.80 0.7076 0.2201 –15.15 0.7293 2.7947 –15.15 0.8582 2.7947 –15.34 0.8582
6 4.6426 –14.03 0.7788 1.9228 –14.80 0.7535 — — — — — —
7 — — — 1.4845 –14.80 0.7845 — — — — — —
8 — — — 2.8179 –14.80 0.9352 — — — — — —
Êîýôôèöèåíòû êîððåêöèè èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé íåéòðàëüíîãî âîäîðîäà âñëåäñòâèå
óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ
åíò ýêñòèíêöèè ïî äåêðåìåíòó áàëüìåðîâñêèõ ëèíèé, êîòîðûé çàòåì
èñ ïîëüçîâàëñÿ äëÿ êîððåêöèè èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé.
Èîíèçàöèîííàÿ ñòðóêòóðà îáëàñòè H II. Åùå îäèí èñòî÷íèê
ñè ñòåìàòè÷åñêèõ îòêëîíåíèé âîçíèêàåò, êîãäà ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî çî -
íû H+ è He+ â îáëàñòÿõ H II ñîâïàäàþò. Â äåéñòâèòåëüíîñòè ðàäèóñ
çî íû He+ ìîæåò áûòü ìåíüøå ðàäèóñà çîíû H+ â ñëó÷àå ìÿãêîãî èîíè -
çè ðó þùåãî èçëó÷åíèÿ, èëè áîëüøå, â ñëó÷àå æåñòêîãî èçëó÷åíèÿ. Îä -
íàêî ýòîò ýôôåêò íåâåëèê, è ó÷åò èîíèçàöèîííîé ñòðóêòóðû íå äàåò
çíà ÷è òåëüíûõ èçìåíåíèé îïðåäåëÿåìîãî êîëè÷åñòâà ãåëèÿ.  ðàáîòå
[4] ïðèâåäåí îäèí èç ñïîñîáîâ îïðåäåëåíèÿ ICF(He+ + He2+ ) ïî îòíî -
øåíèþ íàáëþäàåìûõ îòíîøåíèé èíòåíñèâíîñòåé ýìèññèîííûõ ëè -
íèé [O III] l 500.7 íì / [O I] l 630 íì). Íèæå ìû èñïîëüçîâàëè
âûðàæåíèÿ äëÿ ICF(He+ + He2+ ), ïîëó÷åííûå Þ. È. Èçîòîâûì è äð.
[17]. Â ñðåäíåì äëÿ îáëàñòåé Í II èç íàøåé âûáîðêè ICF( He+ + He2+ ) »
» 0.99. Ýòî îáîçíà÷àåò, ÷òî ðàäèóñ çîíû He+ íåìíîãî áîëüøå ðàäèóñà
çîíû H+ âñëåäñòâèå äîâîëüíî æåñòêîãî èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ.
Ó÷åò êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà â ïûëåâûõ ÷àñòèöàõ.  ðàáîòå [13]
áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî îòíîøåíèå ñîäåðæàíèé Ne/O óâåëè÷èâàåòñÿ
ëè íåéíî ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ O/H â ÃÊÊà ñ íèçêèì ñîäåð æà íè -
åì òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ:
lg
Ne
O
= ± - ±( . . ) ( . . )0088 0018 1450 0144X , (3)
ãäå X = 12 + lgO/H. Ïîñêîëüêó êèñëîðîä è íåîí ñèíòåçèðóþòñÿ â îäíèõ
è òåõ æå ìàññèâíûõ çâåçäàõ, òî îòíîøåíèå èõ ñîäåðæàíèé íå äîëæíî
èç ìå íÿòüñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà. Íàëè÷èå òàêîé çà -
âè ñèìîñòè ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ÷àñòü êèñëîðîäà íàõîäèòñÿ íå â
ãàçîâîé ôàçå, à â ïûëè, è ýòà äîëÿ áîëüøå â ÃÊÊÃ ñ áîëüøèì ñîäåð æà -
íè åì Î.  òî æå âðåìÿ íåîí êàê èíåðòíûé ãàç ïðàêòè÷åñêè íå ñâÿçû âà -
åò ñÿ â ïûëåâûõ ÷àñòèöàõ. Ýòîò ýôôåêò íåçíà÷èòåëåí, è ïðè óâåëè÷å -
íèè ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà îò 12+ lgO/H = 7.0 äî 8.6 çíà÷åíèå lgNe/O
óâåëè÷èâàåòñÿ íà 0.1. Ìû èñïîëüçóåì çàâèñèìîñòü (3) äëÿ ó÷åòà êèñ -
ëî ðîäà, ñâÿçàííîãî â ïûëè, â ïîëíîì åãî ñîäåðæàíèè, ïðèíèìàÿ, ÷òî â
ÃÊÊÃ ñ 12+lgO/H = 7.0 âåñü êèñëîðîä íàõîäèòñÿ â ãàçîîáðàçíîì ñî -
ñòîÿíèè.
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ. Â ïåðâîì âàðèàíòå ìîäåëèðîâàíèÿ
ïðè ó÷åòå ýôôåêòà çâåçäíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ ñîãëàñíî äàííûì [11,
17] ïðèíèìàëîñü EWabs(l 4471) = 40 ïì. Äëÿ äðóãèõ ëèíèé áûëè
çàôèêñèðîâàíû òàêèå çíà÷åíèÿ: EWabs(l 388.9)/EWabs(l 447.1) = 1.0,
EWabs(l 587.6)/EWabs(l 447.1) = 0.8, EWabs(l 667.8)/EWabs(l 447.1) = 0.4,
EWabs(l 706.5)/EWabs(l 447.1) = 0.4. Ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà îáëàñòè
He+ âàðüèðîâàëàñü â ïðåäåëàõ Te (He+ ) = (0.95—1.00)·Te (O III). Âñå
äðóãèå èñïîëüçîâàííûå ïàðàìåòðû áûëè áàçîâûìè (ñì. [14]): N e (He+ )
è t(l = 388.9 íì) âàðüèðîâàëèñü â ïðåäåëàõ 10—450 ñì–3 è 0—5 ñî îò -
13
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
âåò ñòâåííî, óñèëåíèå ëèíèè Ha âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäå íèÿ â
äèàïàçîíå çíà÷åíèé 0—5 %.
Íàèëó÷øèé íàáîð çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ ñîîòâåòñòâóåò çàâèñè ìîñ -
òè (ñì. ðèñ. 1, à):
Y = (0.2553±0.0012) + (51.186±9.129)·(O/H).
Âî âòîðîì âàðèàíòå ýôôåêò çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ ó÷èòûâàëñÿ
ïî-ðàçíîìó. Çíà÷åíèÿ ýêâèâàëåíòíûõ øèðèí ëèíèé ïîãëîùåíèÿ Íå
èñ ïîëüçîâàëèñü èç ïåðâîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, à çíà÷åíèÿ ýêâèâàëåíòíûõ
øèðèí ïîãëîùåíèÿ ëèíèé Í, íîðìèðîâàííûõ íà ýêâèâàëåíòíóþ
øèðèíó ëèíèè Hb, èç ðàáîòû [3]: a (Ha ) = 0.942, a (Hb) = 1.000, a (H g ) =
= 0.959, a (H d) = 0.896.
Ïðè ýòîì àáñîëþòíîå çíà÷åíèå EWabs(Hb) îïðåäåëÿëîñü èç íàáëþ -
äàåìîãî áàëüìåðîâñêîãî äåêðåìåíòà ñîâìåñòíî ñ êîýôôèöèåíòîì ýêñ -
òèíê öèè. Âñå äðóãèå èñïîëüçîâàííûå ïàðàìåòðû áûëè áàçîâûìè,
âêëþ÷àÿ èçìåíåíèÿ ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû He+ îáëàñòè, â ïðå -
äåëàõ Te (He+ ) = (0.95...1.05)·Te (O III). Íà ðèñ. 1, á ïðèâåäåíà
ïîëó÷åííàÿ çàâèñèìîñòü
Y = (0.2553±0.0012) + (52.763±9.039)·(O/H).
 òðåòüåì âàðèàíòå (ðèñ. 1, â) áûëè èñïîëüçîâàíû çíà÷åíèÿ ýêâè -
âàëåíòíûõ øèðèí çâåçäíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ Íå, íîðìèðîâàííûõ íà
14
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
Ðèñ. 1. Ëèíåéíûå ðåãðåññèè Y ¾ O/H äëÿ 95 íàáëþäåíèé îáëàñòåé H II äëÿ ÷åòûðåõ âàðèàíòîâ
íàáîðîâ áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ è çíà÷åíèé ýêâèâàëåíòíûõ øèðèí çâåçäíûõ ëèíèé (ñì. òåêñò)
ýêâèâàëåíòíóþ øèðèíó ëèíèè He I l 447.1 íì, âçÿòûå èç ðàáîòû [3]:
a(3889) = 1.400, a(4026) = 1.347, a(4471) = 1.000, a(5876) = 0.874,
a(6678) = 0.525, a(7065) = 0.400. Çíà÷åíèÿ ýêâèâàëåíòíûõ øèðèí
çâåçä íûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ âîäîðîäà ïðèíèìàëèñü ðàâíûìè çíà÷å -
íèÿì, èñïîëüçîâàííûì â ïåðâîì ìîäåëèðîâàíèè. Âñå èñïîëüçîâàííûå
áàçîâûå ïàðàìåòðû òàêæå âàðüèðîâàëèñü â çàäàííûõ ïðåäåëàõ. Ïîëó -
÷å íà çàâèñèìîñòü
Y = (0.2555±0.0012) + (51.669±9.142)·(O/H).
 ÷åòâåðòîì âàðèàíòå ìîäåëèðîâàíèÿ âêëþ÷àëèñü çíà÷åíèÿ ýêâè -
âà ëåíòíûõ øèðèí çâåçäíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ Í, íîðìèðîâàííûõ íà
ýê âè âàëåíòíóþ øèðèíó çâåçäíîé ëèíèè ïîãëîùåíèÿ Hb, è ëèíèé ïî -
ãëî ùåíèÿ Íå, íîðìèðîâàííûõ íà ýêâèâàëåíòíóþ øèðèíó ëèíèè
ïîãëî ùåíèÿ l 447.1 íì [3]: a(Ha ) = 0.942, a(Hb) = 1.000, a(H g ) = 0.959,
a(H d) = 0.896, a(388.9) = 1.400, a(402.6) = 1.347, a(447.1) = 1.000,
a(587.6) = 0.874, a(667.8) = 0.525, a(706.5) = 0.400. Ðåçóëüòàò ýòîãî
ìîäåëèðîâàíèÿ ïðèâåäåí íà ðèñ. 1, ã:
Y = (0.2557±0.0012) + (49.178±9.376)·(O/H).
Ðåçóëüòàòû äâóõ ìîäåëèðîâàíèé äëÿ ðàçíûõ äèàïàçîíîâ èçìåíå -
íèÿ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà x (îò 0 äî 25 è îò 0 äî 100) ïðèâåäåíû íà
ðèñ. 2, à è á ñîîòâåòñòâåííî. Èñïîëüçóåìûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà x è
áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ îïðåäåëÿëèñü ïóòåì c 2-ìèíèìèçàöèè. Àíàëè çè -
ðóÿ ðèñ. 2, á ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî äëÿ ñåìè îáúåêòîâ ñëó÷àéíîå
çíà÷åíèå x ïðèâîäèò ê íåðåàëüíûì çíà÷åíèÿì Y. Ýòî ïîäòâåðæäàåò ðå -
çóëü òàò ìîäåëèðîâàíèÿ ñî çíà÷åíèåì ïàðàìåòðà x â ïðåäåëàõ îò 0 äî
25, ãäå ýòè ñåìü îáúåêòîâ ïðèíèìàþò äîïóñòèìûå çíà÷åíèÿ Y. Âñå
äðó ãèå ïàðàìåòðû ìîäåëèðîâàíèÿ áûëè áàçîâûìè.
Èññëåäóÿ çàâèñèìîñòü Y îò ðåçóëüòàòîâ ðàçíûõ ìîäåëåé óäàðíîãî
âîçáóæäåíèÿ è çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ, ìû ïðîâåëè ðÿä ìîäå ëè ðîâà -
íèé, âêëþ÷èâ îäíîâðåìåííî âñå èññëåäóåìûå ïàðàìåòðû (ðèñ. 3). Âå -
ëè ÷èíû çâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ â ñïåêòðàëüíûõ ëèíèÿõ He è H ïðèíè -
ìà ëèñü ðàâíûìè çíà÷åíèÿì, èñïîëüçîâàííûì â ïðåäûäóùåì ìîäå ëè -
ðî âàíèè: a(Ha ) = 0.942, a(Hb) = 1.000, a(H g ) = 0.959, a(H d) = 0.896,
a(388.9) = 1.400, a(402.6) = 1.347, a(447.1) = 1.000, a(587.6) = 0.874,
a(667.8) = 0.525, a(706.5) = 0.400.
Óäàðíîå âîçáóæäåíèå ðàññ÷èòûâàëîñü â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé
(2) ïî êîýôôèöèåíòàì, ïðèâåäåííûì â òàáëèöå. Íî îòíîøåíèå ïëîò -
íîñ òè íåéòðàëüíîãî âîäîðîäà ê èîíèçèðîâàííîìó (ò. å. x) ïðèíè ìà -
ëîñü ðàçíûì.  ïåðâîì ìîäåëèðîâàíèè ïàðàìåòð x ñëó÷àéíûì îáðà -
çîì âàðüèðîâàëñÿ â äèàïàçîíå çíà÷åíèé îò 0 äî 50, à âî âòîðîì èìåë
ôèê ñèðîâàííîå çíà÷åíèå 1.0, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèþ, ïðè íÿòîìó
â ðàáîòå [3]. Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 3, à è á
ñîîòâåòñòâåííî.
Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ (çâåçäíîå ïîãëîùåíèå, óäàðíîå âîçáóæäå -
íèå â ñïåêòðå èçëó÷åíèÿ ãåëèÿ è âîäîðîäà è ïàðàìåòð x), íà îñíîâå êî -
15
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
òî ðûõ ïðîâîäèëîñü ïîñëåäíåå ìîäåëèðîâàíèå, â òî÷íîñòè ñîâïàäàþò
ñî çíà÷åíèÿìè, ïðèíÿòûìè â ðàáîòå [3]. Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü ñðàâ -
íèòü íàøè ðåçóëüòàòû (Yp = 0.2528±0.0011) ñ ðåçóëüòàòàìè óïîìÿíó -
òîé ðàáîòû (Yp = 0.2561±0.108). Êàê âèäíî, ïîëó÷åííûå íàìè ðåçóëü -
òà òû èìåþò á\ëüøóþ òî÷íîñòü èç-çà èñïîëüçîâàíèÿ á\ëüøåé âûáîð êè
îáëàñòåé H II.
Èç ðèñ. 3, à âèäíî, ÷òî çíà÷åíèå Yp äëÿ îáúåêòà 0940+544N àíî -
ìàëü íî áîëüøîå. Âåðîÿòíî, äëÿ ýòîãî îáúåêòà çíà÷åíèå ïàðàìåòðà x
çà âûøåíî. Ïîýòîìó, êàê è â ðàáîòå [14], ìû èñêëþ÷èëè ýòîò îáúåêò èç
ðàññìîòðåíèÿ. Ïîâòîðíûé ðàñ÷åò ïîñëåäíåé ìîäåëè äëÿ 94 îáúåêòîâ
äàåò çíà÷åíèå ïåðâè÷íîãî ãåëèÿ Yp = 0.2557+28.943·O/H, ÷òî õîðîøî
ñîãëàñóåòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè ðàáîòû [14] (Yp = 0.2560±0.0011) äëÿ 93
16
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
Pèñ. 2. Ëèíåéíàÿ ðåãðåññèÿ Y ¾ O/H íà îñíîâå äàííûõ óñèëåíèÿ ëèíèé Í âñëåäñòâèå
óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ, ïîëó÷åííûõ â ðàáîòå [3] ñî ñëó÷àéíûìè çíà÷åíèÿìè ïàðàìåòðà x â
äèàïàçîíå 0¾25 (à, Y = (0.2531±0.0014) + (50.466±10.242)·(O/H)) è 0—100 (á, Y =
= (0.2603±0.0012) + (11.669±8.252)·(O/H))
Ðèñ. 3. Ëèíåéíàÿ ðåãðåññèÿ Y ¾ O/H äëÿ 95 îáëàñòåé H II, ïîëó÷åííàÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàíåå
çíà÷åíèé áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ, çíà÷åíèé ýêâèâàëåíòíûõ øèðèí èç ðàáîòû [3], óñèëåíèÿ,
âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ ïðè ñëó÷àéíîì çíà÷åíèè ïàðàìåòðà x îò 0 äî 50 (à, Y =
(0.2575±0.0017) + (26.828±11.798)·(O/H)) è ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè x = 1.0 (á, Y =
= (0.2524±0.0011) + (56.993±9.110)·(O/H))
îáúåêòîâ. Ýòîò ðåçóëüòàò ïðèâåäåí íà ðèñ. 4. Ýòî áîëüøîå çíà÷åíèå Yp ,
êîòîðîå çàìåòíî ïðåâîñõîäèò çíà÷åíèå Yp = 0.248, ïîëó÷åííîå èç
àíàëèçà ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ â ýêñïåðè ìåíòå WMAP â ïðåä -
ïîëîæåíèè ñòàíäàðòíîé ìîäåëè ïåðâè÷íîãî íóêëåîñèíòåçà, ñâèäå -
òåëü ñòâóåò î âîçìîæíîì ñóùåñòâîâàíèè äîïîë íè òåëüíûõ òèïîâ íåéò -
ðèíî, íå îáíàðóæåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî.
ÂÛÂÎÄÛ
Ïðåäñòàâëåííàÿ ðàáîòà ïî îïðåäåëåíèþ ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî ãå -
ëèÿ Yp áàçèðóåòñÿ íà 95 íàáëþäåíèÿõ 88 H II îáëàñòåé â ÃÊÊÃ ñ íèç -
êèì ñîäåðæàíèåì òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ.
Äëÿ êîððåêöèè èíòåíñèâíîñòåé íàáëþäàåìûõ ýìèññèîííûõ ëè -
íèé ãåëèÿ è âîäîðîäà èñïîëüçîâàëèñü ïîñëåäíèå äàííûå î çâåçäíûõ
ëè èÿõ ïîãëîùåíèÿ è óäàðíîì âîçáóæäåíèè. Ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî
ïðîâåäåíî ðÿä ìîäåëèðîâàíèé, â êîòîðûõ âàðüèðîâàëèñü âîçìîæíûå
ðàçëè÷èÿ â ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðå îáëàñòåé He+ è O III, ýëåêòðîííàÿ
êîíöåíòðàöèÿ â îáëàñòè He+ è îïòè÷åñêàÿ òîëùèíà â ëèíèè He I
l 388.9 íì. Íà îñíîâå ïðîâåäåííûõ ðàñ÷åòîâ ìîæíî ñäåëàòü âûâîä,
÷òî çíà÷åíèå ïàðàìåòðà x ñëåäóåò âûáèðàòü îòäåëüíî äëÿ êàæäîãî
îáú åê òà, èëè çàäàâàòü øèðîêèé äèàïàçîí âàðüèðîâàíèÿ, ÷òî è áûëî
ðåà ëèçîâàíî â ïîñëåäíåì ìîäåëèðîâàíèè. Äëÿ îáúåêòà 0940+544N
çíà ÷åíèå ïàðàìåòðà x íóæíî ïðèíèìàòü òàêèì, ÷òî íå ïðåâûøàåò 15.
17
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî ãåëèÿ è êèñëîðîäà äëÿ 94 îáëàñòåé H II.
Çíà÷åíèÿ ýêâèâàëåíòíûõ øèðèí çâåçäíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ He è H è çíà÷åíèÿ óñèëåíèÿ,
âñëåäñòâèå óäàðíîãî âîçáóæäåíèÿ, èñïîëüçîâàëèñü èç ðàáîòû [3], ïðè ñëó÷àéíîì èçìåíåíèè
çíà÷åíèé ïàðàìåòðà x â äèàïàçîíå îò 0 äî 50. Âñå äðóãèå èñïîëüçîâàííûå ïàðàìåòðû áûëè
áàçîâûìè
 ðåçóëüòàòå îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ïåðâè÷íîãî ãå -
ëèÿ ñîñòàâëÿåò 0.2557±0.0014, ÷òî íà 3 % âûøå, ÷åì çíà÷åíèå, íàé äåí -
íîå èç íàáëþäåíèé ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ ñïóòíèêîì WMAP.
Ýòî óêàçûâàåò íà âîçìîæíîå ñóùåñòâîâàíèå íîâûõ òèïîâ ðåëÿòèâèñò -
ñêèõ íåéòðèíî, â äîïîëíåíèå ê òðåì èçâåñòíûì.
1. Aller L. H. Phys ics of ther mal gas eous neb u lae. — Dordrecht: Reidel, 1984.—
Vol. 112.—360 p.
2. An der son H., Ballance C. P., Badnell N. R., et al. CORRIGENDUM: An R-ma trix with
pseudo-states ap proach to the elec tron-im pact ex ci ta tion of H I for di ag nos tic ap pli -
ca tions in fu sion plas mas // J. Phys. B Atom. Mol. Phys.—2002.—35, N 6.—
P. 1613—1615.
3. Aver E., Ol ive K. A., Skillman E. D. A new ap proach to sys tem atic un cer tain ties and
self-con sis tency in he lium abun dance de ter mi na tions // J. Cosmol. and Astropart.
Phys.—2010.—N 5.—P. 03.
4. Ballantyne D. R., Ferland G. J., Mar tin P. G. The pri mor dial He lium abun dance: To -
ward un der stand ing and re mov ing the cos mic scat ter in the DY/DZ re la tion // Astro -
phys. J.—2000.—536, N 2.—P. 773—777.
5. Benjamin R. A., Skillman E. D., Smits D. P. Im prov ing pre dic tions for he lium emis sion
li nes // Astrophys. J.—1999.—514, N 1.—P. 307—324.
6. Benjamin R. A., Skillman E. D., Smits D. P. Ra di a tive trans fer ef fects in He I emis sion
lines // Astrophys. J.—2002.—569, N 1.—P. 288—294.
7. Davidson K., Kinman T. D. Pri mor dial he lium, spec tro pho to met ric tech nique, and
I Zwicky 18 // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1985.—58.—P. 321—340.
8. Dinerstein H. L., Shields G. A. Re as sess ing the pri mor dial he lium abun dance. New ob -
ser va tions of NGC 4861 and CG 1116+51 // Astrophys. J.—1986.—311.—P. 45—
57.
9. Faulk ner J. Sur face He lium abun dance in hor i zon tal branch and halo B stars // Na ture.—
1967.—215, N 5096.—P. 44—45.
10. Gonzalez¢ Delgado R. M., Leitherer C., Heckman T. M. Syn thetic spec tra of H Balmer
and He I ab sorp tion lines. II. Evo lu tion ary syn the sis mod els for starburst and
poststarburst gal ax ies // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1999.—125, N 2.—P. 489—
509.
11. Gonzalez¢ Delgado R. M., Cervi ~no M., Mar tins L. P., et al. Evo lu tion ary stel lar pop u la -
tion syn the sis at high spec tral res o lu tion: op ti cal wave lengths // Mon. Notic. Roy.
Astron. Soc.—2005.—357, N 3.—P. 945—960.
12. Izotov Y. I., Thuan T. X. The pri mor dial abun dance of 4He re vis ited // Astrophys.
J.—1998.—500.—P. 188—216.
13. Izotov Y. I., Stasinska¢ G., Meynet G., et al. The chem i cal com po si tion of metal-poor
emis sion-line gal ax ies in the Data Re lease 3 of the Sloan Dig i tal Sky Sur vey //
Astron. and Astrophys.—2006.—448, N 3.—P. 955—970.
14. Izotov Y. I., Thuan T. X. The Pri mor dial abun dance of 4He: Ev i dence for non-stan dard
big bang nucleosynthesis // Astrophys. J. Let ter.—2010.—710, N 1.—P. L67—L71.
15. Izotov Y. I., Thuan T. X., Lipovetsky V. A. The pri mor dial he lium abun dance from a new
sam ple of metal-de fi cient blue com pact gal ax ies // Astrophys. J.—1994.—435,
N 2.—P. 647—667.
16. Izotov Y. I., Thuan T. X., Lipovetsky V. A. The pri mor dial He lium abun dance: Sys tem a -
tic ef fects and a new de ter mi na tion // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1997.—108.—
P. 01.
18
Â. B. ÑÀÃÓÍ, Þ. È. ÈÇÎÒÎÂ
17. Izotov Y. I., Thuan T. X., Stasinska¢ G. The pri mor dial abun dance of 4He: A self-con sis -
tent em pir i cal anal y sis of sys tem atic ef fects in a large sam ple of low-metallicity H II
Re gions // Astrophys. J.—2007.—662, N 1.—P. 15—38.
18. Luridiana V. Collisional en hance ment of H I Balmer lines in photoionized neb u lae //
Astrophys. and Spase. Sci.—2009.—324, N 2-4.—P. 361—365.
19. Luridiana V., Peimbert A., Peimbert M., et al. The ef fect of collisional en hance ment of
Balmer lines on the de ter mi na tion of the pri mor dial He lium abun dance // Astrophys.
J.—2003.—592, N 2.—P. 846—865.
20. Maeder A. Stel lar yields as a func tion of ini tial metallicity and mass limit for black hole
for ma tion // Astron. and Astrophys.—1992.—264, N 1.—P. 105—120.
21. Pagel B. E. J., Simonson E. A., Terlevich R. J., et al. The pri mor dial he lium abun dance
from ob ser va tions of extragalactic H II re gions // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—
1992.—255.—P. 325—345.
22. Peimbert M., Luridiana V., Peimbert A. Re vised pri mor dial He lium abun dance based
on new atomic data // Astrophys. J.—2007.—666, N 2.—P. 636—646.
23. Peimbert M., Torres-Peimbert S. Chem i cal com po si tion of H II re gions in the Large
Magellanic Cloud and its cos mo log i cal im pli ca tions // Astrophys. J.—1974.—193,
N 1.—P. 327—333.
24. Salvaterra R., Ferrara A. Is pri mor dial 4He truly from the Big Bang? // Mon. Notic.
Roy. Astron. Soc.—2003.—340, N 3.—P. L17—L20.
25. Stasinska G., Izotov Y. I. Collisional ex ci ta tion of hy dro gen and the de ter mi na tion of
the pri mor dial he lium abun dance from H II re gions // Astron. and Astrophys.—
2001.—378.—P. 817—825.
26. Whitford A. E. The law of in ter stel lar red den ing // Astron. J.—1958.—63.—P. 201—
207.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 17.02.11
19
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÎÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ 4HÅ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-77121 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7665 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:17:09Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Головна астрономічна обсерваторія НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сагу, н В.B. Изотов, Ю.И. 2015-02-21T16:12:16Z 2015-02-21T16:12:16Z 2012 Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении / В.B. Сагун, Ю.И. Изотов // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 3. — С. 3-19. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. 0233-7665 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/77121 524.7 Проведено определение содержания первичного гелия во Вселенной на основе спектральных наблюдений голубых компактных карликовых галактик с малым содержанием тяжелых элементов. ru Головна астрономічна обсерваторія НАН України Кинематика и физика небесных тел Внегалактическая астрономия Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении Вмiст догалактичного ⁴He iз враху ванням нових даних про систематичнi похибки у його визначeннi The pregalactic ⁴He abundance determination including new data on systematic effects Article published earlier |
| spellingShingle | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении Сагу, н В.B. Изотов, Ю.И. Внегалактическая астрономия |
| title | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| title_alt | Вмiст догалактичного ⁴He iз враху ванням нових даних про систематичнi похибки у його визначeннi The pregalactic ⁴He abundance determination including new data on systematic effects |
| title_full | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| title_fullStr | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| title_full_unstemmed | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| title_short | Содержание догалактического ⁴He с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| title_sort | содержание догалактического ⁴he с учетом новых данных о систематических ошибках в их определении |
| topic | Внегалактическая астрономия |
| topic_facet | Внегалактическая астрономия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/77121 |
| work_keys_str_mv | AT sagunvb soderžaniedogalaktičeskogo4hesučetomnovyhdannyhosistematičeskihošibkahvihopredelenii AT izotovûi soderžaniedogalaktičeskogo4hesučetomnovyhdannyhosistematičeskihošibkahvihopredelenii AT sagunvb vmistdogalaktičnogo4heizvrahuvannâmnovihdanihprosistematičnipohibkiuiogoviznačenni AT izotovûi vmistdogalaktičnogo4heizvrahuvannâmnovihdanihprosistematičnipohibkiuiogoviznačenni AT sagunvb thepregalactic4heabundancedeterminationincludingnewdataonsystematiceffects AT izotovûi thepregalactic4heabundancedeterminationincludingnewdataonsystematiceffects |