Звёздные подсистемы

Звёздные подсисте́мы, совокупности звёзд (либо других объектов) того или иного типа, входящие в состав Галактики и различающиеся пространственным распределением и кинематическими характеристиками (законом вращения, дисперсией скоростей и др.). Большинство галактических населений представляет собой совокупность звёздных подсистем разной природы. Представление о Галактике как о совокупности взаимопроникающих подсистем развито П. П. Паренаго, Б. В. Кукаркиным и др.

Каждая звёздная подсистема определяется типом населяющих её объектов, законом, описывающим пространственную плотность, кинематическими характеристиками. Звёздные подсистемы плоской составляющей Галактики (т. н. плоские подсистемы), относящиеся к I типу населения, имеют сильную концентрацию к плоскости симметрии Галактики (см. рисунок). К их числу относятся молодые объекты – горячие звёзды-карлики, гиганты и сверхгиганты спектральных классов О и В, классические цефеиды, сверхновые звёзды II типа (коллапсирующие массивные звёзды), рассеянные звёздные скопления, межзвёздные газ и пыль. Концентрация этих объектов к центру Галактики выражена значительно слабее. Плотность плоских подсистем обычно описывают экспоненциально падающим распределением по вертикальной координате и по расстоянию от центра. Характерные толщины составляют от 100 до 400 пк, тогда как характерный радиус – 2,5–3 кпк.

Звёздные подсистемы сферической составляющей Галактики (II типа населения) имеют слабую концентрацию к плоскости симметрии Галактики и сильную концентрацию к центру Галактики. Таковы звёзды-субкарлики, переменные звёзды типа RR Лиры, некоторые полуправильные переменные звёзды, шаровые звёздные скопления. Звёздные подсистемы промежуточной составляющей – толстого диска Галактики – имеют характерную толщину распределения около 700–1400 пк. К ним относятся красные карлики и красные гиганты, новые звёзды, сверхновые звёзды I типа (взрывающиеся белые карлики), переменные звёзды типа RV Тельца, планетарные туманности.

Согласно звёздной динамике, толщина каждой звёздной подсистемы пропорциональна средней дисперсии вертикального компонента скорости. Степень сплюснутости звёздных подсистем плоской составляющей связана также со средней скоростью вращения. Медленнее всего вращаются звёздные подсистемы толстого диска – на 50–60 км/с медленнее молодых плоских звёздных подсистем. Подсистемы сферической составляющей практически не вращаются. Наблюдения показывают, что у плоских звёздных подсистем имеется зависимость дисперсии скоростей от возраста (чем больше средний возраст объектов подсистемы, тем больше дисперсия их скоростей), лежащая в основе связей между возрастом, кинематическими характеристиками и пространственным распределением объектов.

Существенные различия свойств звёздных подсистем являются следствием условий формирования составляющих их объектов на разных стадиях эволюции Галактики из вещества, в различной степени обогащённого тяжёлыми химическими элементами в результате вспышек сверхновых. В частности, звёздные подсистемы толстого диска и сферической составляющей отличаются от плоских звёздных подсистем дефицитом химических элементов тяжелее гелия – от 10- до 200-кратного.

Изучение отдельных звёздных подсистем позволяет глубже понять закономерности, связывающие пространственное распределение, кинематику, возраст и происхождение объектов.