Межзвездный газ

Три компонента межзвездной среды с Т<10 000 K:
Атомарный газ (облака, межоблачная среда)
Молекулярный облачный газ
Диффузный молекулярный газ (только в областях высокого давления)
Более горячие компоненты
Теплый компонент: облака HII и диффузный ионизованный газ (DIG)
Горячий компонент: Т = 105 – 106 К

Распределение интенсивности
Излучения в линиях HI и СО
Вдоль большой оси М31
С.Nieten et al., 2006

ОСНОВНАЯ МАССА ГАЗА _ НЕЙТРАЛЬНЫЙ ВОДОРОД (НI).
Характерная поверхностная плотность – 2 – 10 масс Солнца на пк2.
Масса газа от массы диска: 1% - 50%.

Молекулярный газ
Количество - от <1% до 200% от атомарного.
Температура < 50К
Диапазон концентрации молекул –
от 0.1см-3 (диффузный газ) до 105 см-3 (ядра молекулярных облаков)

Процессы, от которых зависит доля газа в молекулярном состоянии
А) Статическое давление (турбулентное, тепловое, магнитное)
Б) Давление, связанное с ударными волнами (контрастные спиральные ветви, расширяющиеся оболочки)
В) Плотность УФ излучения
Г) Содержание тяжелых элементов в газе

Отношение МH2/MHI в дисках галактик:
В среднем – около 15%,
для галактик высокой светимости слабо зависит от морфологического типа, но сильно меняется внутри одной галактики.
Интервал значений – от>1000 в околоядерных областях, до < 0.1 в неправильных галактиках и во внешних областях спиральных галактик.

M31 в линии СО.
Nieten+ 2005

L.Blitz et al, 2006

Механизмы формирования молекулярной среды
Давление + экранировка пылью
Гравитационня неустойчивость на масштабах сотни пк
Сверхзвуковая турбулентность + мелкомасштабная грав. неустойчивость

Толщины звёздных и газовых дисков. Оценки объёмных плотностей.

Порядковый расчет давления
(парциального)
Pg = ρgasVg2 ~ (σg/hg) .Vg2 ~ σgVgρ*1/2

Основные упрощающие предположения:
Газовые диски галактик осесимметричны;
Они находятся в гидростатическом равновесии;
Газ состоит из двух дискретных компонент: HI и H2.
Давление газа определяется его турбулентными движениями:

М 81, М 106: рост молекуляризации газа даже при отсутствии роста давления!
Какова причина?

Связь относительной массы молекулярного газа с плотностью пыли
ПЫЛЬ:
Увеличивает непрозрачность среды, экранируя от ГМ излучения
Увеличивает частоту формирования молекул в единице объема

Dissociation Balance
(Krumholz, McKee, & Tumlinson 2008a; McKee & Krumholz 2009)
,
Уменьшение интенсивности =
Поглощение молекулами H2 + частицами пыли
Уравнение равновесия Н2-НI-H2 и уравнение переноса:
Формирование = Фотодиссоциация

Молекулярный газ заключен в основном в GMC - внутри газовых компелсов. Во внекшних частях молекулы диссоциируются фотонами (~1000 A).

Процессы, от которых зависит доля газа в молекулярном состоянии
А) Статическое давление (турбулентное, тепловое, магнитное)
Б) Давление, связанное с ударными волнами (контрастные спиральные ветви, расширяющиеся оболочки)
В) Плотность УФ излучения
Г) Содержание тяжелых элементов в газе