Роман иванович исследование групп карликовых галактик в местном сверхскоплении (01. 03. 02 – астрофизика и звёздная астрономия)
На правах рукописи
УДК 524.72:520.84 УКЛЕИН Роман Иванович ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУПП КАРЛИКОВЫХ ГАЛАКТИК В МЕСТНОМ СВЕРХСКОПЛЕНИИ (01. 03. 02 – астрофизика и звёздная астрономия)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук
Нижний Архыз – 2013
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Специальной Астрофизической Обсерватории Российской Академии Наук
Научный консультант: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Макаров Дмитрий Игоревич (САО РАН)
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук, профессор Засов Анатолий Владимирович (ГАИШ МГУ, руководитель отдела Внегалактической астрономии) кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Кайсин Серафим Серафимович (САО РАН)
Ведущая организация: Южный федеральный университет
Защита состоится 18 октября 2013 г. в часов на открытом заседании Диссертационного совета Д 002.203.01 при Специальной Астрофизической Обсерватории РАН по адресу: 369167, КЧР, Зеленчукский район, пос. Ниж ний Архыз.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке САО РАН.
Автореферат разослан " " сентября 2013 г.
Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук Шолухова О.Н.
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследования Согласно стандартной космологической модели, плотность энергии види мого (барионного) вещества составляет 4% от общей плотности энергии Вселенной, плотность энергии тёмной материи 23%, темная энергия остальные 73%. Наиболее надежная оценка постоянной Хаббла по дан ным спутника WMAP составляет 70.4 ± 1.4 км/(с·Мпк) [1]. На данный момент природа темной материи неизвестна, поэтому обычно имеют ввиду абстрактное холодное темное вещество, проявляющее себя только гравита ционно, но именно благодаря значительному вкладу оно служит опреде ляющим фактором зарождения и развития видимых структур во Вселен ной. По популярному сценарию иерархического скучивания [2], теоретиче ски обоснованному как модель формирования галактик с холодной темной материей [3], галактики образуются с помощью охлаждения и конденсации газа в потенциальной яме гало темной материи и затем вырастают посред ством иерархической серии слияний, сопровождающихся аккрецией газа на развивающиеся структуры.
Быстрое накопление данных, благодаря обзорам SDSS, 2dF, 6dF, HIPASS, ALFALFA, 2MASS и другим, открыло новые возможности для исследования распределения видимой и темной материи в ближней Все ленной. За последние 20 лет количество известных галактик в Местном сверхскоплении и его окрестностях, т.е. имеющих лучевые скорости отно сительно центроида Местной группы VLG 3500 км/с, возросло более чем в четыре раза. В этом представительном объеме с размерами, сопостави мыми с размерами ячейки однородности, содержится приблизительно тысяч галактик с надежно измеренными лучевыми скоростями. Около по ловины галактик входит в группы типа нашей Местной группы, и при этом они дают вклад приблизительно 80% по светимости [4].
Группы галактик являются количественно наиболее распространенными структурами галактик и одновременно являются важными космологиче скими индикаторами темной материи. На сегодняшний день вопрос о вири ализованности (замкнутости) групп ставит новые задачи для космологиче ских моделей и алгоритмов кластеризации. Применение в САО РАН нового алгоритма кластеризации, который учитывает индивидуальные свойства галактик, привело к обнаружению неожиданно большого числа пар, со стоящих исключительно из карликовых галактик [5]. Многие компоненты этих систем, расположенных вдалеке от нормальных галактик, обладают большими запасами газа и характеризуются активным звездообразовани ем. Изучение триплетов и систем более высокой кратности также показало наличие подобных систем [6,4]. По ряду признаков такие системы сходны с ассоциациями карликовых галактик Талли [7]. Ассоциации были выделе ны в объеме радиусом 3 Мпк и являются гравитационно-связанными, но преимущественно невириализованными структурами. Надо отметить, что в ассоциации были собраны все известные карликовые галактики на шкале 3 Мпк, за исключением сфероидальной KKR 25. Группы и ассоциации кар ликов имеют высокие по сравнению с нормальными группами отношения масса-светимость, что говорит о значительном содержании в них темной материи.
Интересным результатом анализа распределения вещества в Местном Сверхскоплении оказалось то, что средняя плотность материи в этом объ еме m,loc = 0.08 ± 0.02 оказывается существенно меньше глобальной кос мической плотности m,glob = 0.28 ± 0.03 [8]. Данное противоречие между оценками средней локальной и глобальной плотностями может быть разре шено разными способами:
1) группы и скопления окружены темными ореолами, их основная масса находится за пределами вириального радиуса;
2) местный объем Вселенной не является репрезентативным, будучи рас положенным внутри гигантского войда;
3) основная доля материи во Вселенной не связана со скоплениями и группами, а распределена между ними в виде массивных темных сгуст ков.
Изучение кратных систем карликовых галактик с повышенным содержа нием темной материи является в свете вышеизложенного логичным продол жением исследований Местного сверхскопления в САО РАН. Фактически, быстрое пополнение данных о точных расстояниях и лучевых скоростях в объеме Местного сверхскопления приводит к постоянной необходимости исследований в этой области, что делает эту тему весьма актуальной.
Цели и задачи исследования Целью данного исследования является изучение групп карликовых галак тик и свойств индивидуальных объектов вне влияния массивных галак тик.
При работе над диссертацией были поставлены и решены следующие задачи:
• создание выборки групп, состоящих исключительно из карликовых га лактик на масштабе Местного сверхскопления;
• исследование кинематических свойств групп карликовых галактик как отдельных систем;
• определение физических параметров индивидуальных карликовых га лактик.
Научная новизна Новизна работы определяется следующим:
• впервые составлен список групп, состоящих исключительно из карли ковых галактик в объеме Местного Сверхскопления;
• определены расстояния улучшенным методом TRGB до 30 галактик в области Гончих Псов на основе анализа диаграмм цвет-величина;
• получен новый наблюдательный материал методом щелевой спектро скопии на БТА;
• в ходе спектральных наблюдений на БТА исследована уникальная изо лированная сфероидальная карликовая галактика KKR 25, подтвер ждена её морфологическая классификация, измерены лучевая ско рость галактики и металличность принадлежащей ей планетарной ту манности;
• впервые обнаружена планетарная туманность в сфероидальной карли ковой галактике за пределами Местной группы.
Научная и практическая значимость • Список карликовых галактик является основой для статистического анализа и подробного изучения систем данного типа.
• Определение точных расстояний до галактик в Гончих Псах играет важную роль в исследовании структуры и кинематики как этого обла ка галактик, так и Местного Объема в целом.
• Подтверждена морфологическая классификация KKR 25 как тип тичной карликовой сфероидальной галактики. Факт изолированности этой галактики накладывает ограничения на модели формирования и эволюции подобных систем.
• Методика поиска планетарных туманностей с помощью диаграмм “цвет-величина” предлагает простой способ для отбора кандидатов в галактиках, разрешаемых на звезды.
• Результаты наблюдений внесены в базу данных HyperLEDA и доступ ны для использования мировым сообществом.
Основные положения, выносимые на защиту 1) Список групп карликовых галактик в Местном Сверхскоплении. Ре зультаты определения основных свойств групп карликовых галактик.
2) Результаты детальных исследований на телескопах БТА и GMRT це почки из 5 карликовых галактик J1244+62 и взаимодействущей пары J0911+42.
3) Результаты звездной фотометрии 30 галактик в области CVnI по дан ным HST. Оценка расстояний до них с помощью усовершенствованного метода TRGB.
4) Определение массы облака галактик CVn I по теореме о вириале и по радиусу нулевой скорости. Вывод о значительном содержании тёмной материи в облаке CVn I на основе анализа его структуры и кинематики.
5) Результаты спектрального исследования на БТА эмиссионного объек та в галактике KKR25, определение скорости галактики, первое обна ружение планетарной туманности в изолированной карликовой галак тике сфероидального типа за пределами Местной группы, оценка ее металличности.
Апробация результатов Результаты работы излагались на семинарах САО РАН, на различных рос сийских и международных конференциях:
1) XXVI конференция “Актуальные проблемы внегалактической астроно мии”, Пущинская Радиоастрономическая Обсерватория (ПРАО, г. Пу щино, 21 – 23 апреля 2009 г.
2) 16th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Киевский Национальный Университет, Киев, Украина, 27 апреля – мая 2009 г.
3) Международная конференция Nearby Dwarf Galaxies 2009, САО РАН, п. Нижний Архыз, 14 – 18 сентября 2009 г.
4) A universe of dwarf galaxies: Observations, Theories, Simulations. CRAL IPNL, Лион, Франция, 14 – 18 июня 2010 г.
5) XXVIII конференция “Актуальные проблемы внегалактической астро номии”, ПРАО, Пущино, Россия, 19 – 21 апреля 2011 г.
6) 18th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Киевский Национальный Университет, Киев, Украина, 2 – 7 мая 2011 г.
7) Международная конференция JENAM–2011: European Week of Astronomy and Space Science. Санкт-Петербург, 4 – 8 июля 2011 г.
8) Международная конференция “Galaxy Formation” (Формирование га лактик), 18 – 22 июля, Дарем, Великобритания, 2011 г.
9) Конференция стран СНГ “50 лет космической эры: реальные и вирту альные исследования неба”, Академия Наук Армении, Ереван, Арме ния, 21 – 25 ноября 2011 г.
10) Международная конференция “Star Formation and Gas Reservoirs in Nearby Groups and Clusters”, Union College, Нью-Йорк, США. 8 – июля 2012 г.
11) Рабочее собрание обсерватории Lowell “Star Formation in Dwarf Galaxies”, Флагстафф, США, 19 – 22 июня 2012 г.
Личный вклад автора В работах 1, 7, 8 автор совместно с другими соавторами участвовал в со здании списка групп карликовых галактик и анализе их свойств;
в работе автору принадлежат получение спектральных данных на телескопе БТА для H-объекта и их обработка, определение металличности и скорости, классификация объекта;
в работах 3 и 5 автор наравне с другими соав торами участвовал во всех этапах работы, включая проведение звёздной фотометрии галактик в области CVn I, анализ диаграмм “цвет-величина”, определение положений TRGB и написание статьи;
в работе 4 автор участ вовал в обработке данных по лучевым скоростям и поверхностной фотомет рии;
в работе 6 автору принадлежат проведение спектральных наблюдений на телекопе БТА и обработка полученных данных, совместный с другими соавторами анализ и интерпретация результатов, написание статьи. Кроме прочего, автором разработан комплекс программ применительно к постав ленным задачам для обработки и анализа данных в средах eso-midas и matlab.
Степень достоверности Достоверность результатов, представленных в диссертации, определяется надежностью и точностью использованных методов.
Достоверность определения параметров списка групп карликовых галак тик определяется, в первую очередь, хорошей точностью измерения луче вых скоростей галактик ( 10 км/c), так как именно значения скоростей критично важны при кластеризации. При составлении списка было уделено особенное внимание качеству данных и очистке выборки от ложных систем из-за неполноты и несовершенства используемых баз данных.
Достоверность оценок содержания кислорода в галактиках цепочки J1244+62, а также эмиссионного объекта в галактике KKR 25 определяет ся надежностью классического метода электронной температуры, а также современных эмпирических и полуэмпирических методов [9, 10].
Достоверность определения расстояний до галактик в облаке CVn I опре деляется точностью усовершенствованного метода TRGB [11, 12].
Достоверность обнаружения планетарной туманности в изолированной карликовой галактике KKR25 определяется качеством спектральных дан ных и надежностью критериев классификации эмисcионных объектов меж ду Hii-областями и планетарными туманностями, взятых из работы [13].
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и одного Прило жения;
содержит 36 рисунков, 17 таблиц. Список цитируемой литературы включает 182 наименования. Общий объем диссертации 145 страниц.
Основное содержание работы
Во Введении приводится обоснование актуальности работы, сформулиро ваны цель и научная новизна работы, достоверность результатов, практи ческая значимость и основные результаты, выносимые на защиту.
В Главе I описываются основные методы, используемые в диссертации.
Раздел 1.1 посвящен применению метода TRGB для определения расстоя ний на основе снимков галактик с телескопа им. Хаббла, разрешаемых на звезды. В разделе 1.2 описываются основы звездной фотометрии и соот ветствующие программные пакеты для обработки снимков. Раздел 1.3 дает краткое теоретическое введение в проблему определения металличностей (относительного содержания кислорода) H ii-областей в галактиках и опи сание основных практических методов их оценки. В разделе 1.4 освещены основные этапы обработки спектральных наблюдательных данных, полу ченных с помощью прибора SCORPIO на шестиметровом телескопе САО (БТА) в длиннощелевой моде.
В Главе II детально рассмотрена процедура создания списка групп карликовых галактик в Местном сверхскоплении. Выборка создавалась на основе подхода, аналогичного применявшемуся при составлении групп в Местном сверхскоплении. Лучевые скорости, видимые звездные величины, морфологические типы и другие параметры галактик брались из баз дан ных HyperLEDA и NED. Обе базы содержат большое количество ложных данных, которые во многом возникают из-за автоматических процедур об работки наблюдений. Визуальный контроль параметров галактик в работе над списком являлся важным и наиболее трудоемким этапом.
Алгоритм кластеризации кратных систем карликовых галактик основан на естественном требовании, чтобы полная энергия физической пары га лактик была отрицательной. На первом этапе рассчитывались критерии связаности всех пар галактик в выборке: полная энергия системы должна удовлетворять соотношению V 2 R 2GM и галактики должны нахо диться внутри сферы нулевой скорости H0 R3 8GM, здесь V и R разница скоростей и проекционных расстояний в паре галактик, M 14 10 12 10 M/L, M /L M, M Me(Mp )=9.6 109 M Me(Mp /LB )= 45 M /L 10 10 8 10 Me(LB )=3.46 108 L 6 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 10 10 10 10 10 10 10 10 L/L L/L Рис. 1: Слева показана зависимость “масса-светимость” для групп и ассоциаций кар ликовых галактик;
справа зависимость “отношение масса-светимость светимость”.
Черными символами показаны группы из нашей выборки (пары точки, триплеты треугольники, группы с населенностью n 4 звезды). Серыми кружками отмечены ассоциации карликовых галактик.
их суммарная масса. Пары, отобранные по эти критериям, объединялись в группы. Процесс повторялся до тех пор, пока оставалась хотя бы одна пара, удовлетворяющая вышеозначенным критериям. В алгоритме используется информация только о координатах, красных смещениях и звездных величи нах объектов. Расстояния до галактик определялись по закону Хаббла с H = 73 км/(с·Мпк). Масса оценивалась по интегральной светимости галакти ки в ближнем инфракрасном диапазоне Ks и в предположении, что все га лактики имеют одинаковые отношения “масса-светимость”. Большая часть данных по фотометрии была взята из обзора всего неба 2MASS [14, 15]. В случае отсутствия оценок в K-фильтре оптические величины (B, V, R, I) и величины ближнего инфракрасного диапазона (J, H) пересчитывались в K-величины, как это было описано в серии работ [16, 6, 4].
В список карликовых групп были включены системы, в которых ярчай шая галактика слабее MK = 19 mag в фильтре K, и эти группы не явля ются подструктурами более ярких образований. Это позволяет отобрать в основном карликовые иррегулярные галактики с небольшим количеством галактик поздних типов среди наиболее ярких объектов.
В результате кластеризации 126 галактик были объединены в 57 систем – 47 пар, 8 триплетов, 1 квинтет и 1 секстет. Медианное значение свети мости групп карликовых галактик составляет 3.5 108 L в B-полосе, а медианное значение проекционной массы и отношения “масса-светимость” 9.6 109 M и 45 M /L соответственно. Следует отметить, что инди видуальная оценка массы группы карликовых галактик является крайне неопределенной из-за малой кратности систем (в своем большинстве это двойные галактики). Поэтому используются только средние величины по ансамблю. На Рис. 1 сравниваются распределения групп карликовых га лактик с ассоциациями карликов [17] на диаграммах масса и отношения “масса-светимость” от полной светимости. Видно, что ассоциации в среднем более массивны, чем группы карликов. Тем не менее, необходимо отметить, что несмотря на разные алгоритмы выделения, существенную разницу в размерах и дисперсиях скоростей, группы и ассоциации карликовых галак тик формируют непрерывную последовательность на диаграммах масса светимость. Этот факт отражает генетическое родство этих систем.
Список групп карликовых галактик, рассматриваемый в данной рабо те, был положен в основу спектроскопического обзора, ведущегося на 6-м телескопе САО РАН с 2008 года. Основной задачей обзора является иссле дование химического состава карликовых галактик в группах и выяснение эволюционного статуса таких систем.
В Главе III описаны детальные исследования взаимодействующей пары карликов J0911+42 и группы из 5 карликовых галактик J1244+62. Приме чательным является то, что мы наблюдаем слияния карликовых галактик в обеих группах.
В разделе 3.1 представлены результаты исследования взаимодействую щей пары карликовых галактик J0911+42. Слабый компонент этой пары объект низкой поверхностной яркости (в дальнейшем LSB J0911+4238), был впервые найден Д. Макаровым. Яркая SDSS галактика имеет лучевую скорость 1818 ± 10 км/с, измеренную по ее эмиссионным линиям из спек тральной части SDSS обзора.
Мы провели поверхностную фотометрию обоих компонентов, используя данные SDSS DR9. Асимптотическая полная звездная величина была оце нена из апертурной фотометрии в эллипсах, g = 15.69, r = 15.40, i = 15. – для яркого компонента и g = 18.54, r = 18.21, i = 18.19 – для LSB компонента. Используя для перевода звездных величин SDSS стандартную систему Джонсона [18], мы получили оценки полной звездной величины B для A и B компонент, равные 16.02m и 18.88m соответственно. Для кинема тического расстояния 25 Mpc галактики A и B имеют абсолютные звездные величины в B-фильтре 16.0m и 13.2m mag соответственно. Линейное рас стояние между SDSS и недавно обнаруженным LSB объектом составляет 1.35, что соответствует 10 кпк.
Мы также оценили динамическую массу каждого компонента из Mdyn = 2.33 105(W50/2)2A/2, где W50 ширина линии в Hi на половине максиму ма км/с, A видимый диаметр галактики в кпс. Отношение динамической массы к светимости составляет 1.1 (SDSS) и 8.4 (LSB), которые типичны для иррегулярных галактик поздних типов. Отметим, что оценка массы для LSB J0911+4238, возможно, сильно переоценена, потому что эта галактика испытывает приливное искажение. Зная разницу лучевых скоростей обо их компонентов V = 42.3 ± 6 км/с и проекцию расстояния между ними Rp = 9.7 кпк, мы оценили проекционную орбитальную массу этой двойной системы из Mp = 1.18 106V 2 Rp [19]. Полученное значение составляет Mp = 2.06 1010 M, то есть в 30 раз выше, чем сумма динамических масс компонентов пары. Данная величина, также как и орбитальное отно шение массы к светимости, равное 49 M /L, указывает на существенное наличие темной материи в этой паре. Отметим, что время пересечения для рассматриваемой пары составляет всего tcr = Rp /V = 0.22 млрд. лет. Та ким образом, слияние этой пары карликов должно произойти за достаточно короткое время.
В разделе 3.2 рассмотрена цепочка из 5 карликовых галактик J1244+62.
Проекционное расстояние между крайними галактиками c учетом кинема тического расстояния составляет около 190 кпк. Средняя скорость до груп пы, взвешенная с учетом ошибок скоростей, равна 2675 км/с. Дисперсия скоростей для этой группы достаточно мала и составляет около 20 км/с.
На основе наших наблюдений на 6-метровом телескопе в 2009 и 2010 году с прибором SCORPIO [20] мы измерили содержание кислорода 12+log(O/H) для компонентов B и C группы, получив значения 7.84 ± 0.08 и 7.80 ± 0.09 dex соответственно. Для галактик A и Е спектры не позволили сделать оценки металличности, а для D-компонента мы получили оценку 7.03 ± 0.63 dex. Этот спектр показывает признаки низкой металличности, однако для уточнения требуются дополнительные наблюдения.
В ходе наблюдений этой цепочки на радиотелескопе GMRT были обнару жены облака нейтрального водорода для всех галактик, кроме A компонен та. Компоненты С и D находятся в общем облаке нейтрального водорода, что говорит о том, что эти карлики находятся на стадии слияния. B и E имеют отдельные облака H i с признаками упорядоченного вращения. Ди намические массы B и E компонентов, оцененные по кривым вращения, составляют 5.2 и 2.6 109M соответственно. Отношения массы H i к све тимости в g-фильтре SDSS Lg для общего облака J1244+62C+D, B и E VLG, km/s R = 1.04 Mpc 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Distance, Mpc Рис. 2: Диаграмма скорость-расстояние для галактик в области Гончих Псов. Пункти ром показано медианное значение расстояния до центральной концентрации. Линейный закон Хаббла с H0 = 71 км/(с·Мпк) обозначен сплошной линией. На диаграмму нанесено значение радиуса нулевой скорости для облака галактик в Гончих Псах.
компонент оцениваются нами как 0.31, 0.19 и 0.28 соответственно.
Эта группа очень похожа на ассоциации карликовых галактик, рассмот ренные в работе Талли и др. 2006 [17]. Форма цепочки говорит о том, что система не находится в вириализованном состоянии, и мы видим только формирующуюся группу с довольно высоким содержанием темной мате рии.
Глава IV посвящена исследованию структуры рассеянного облака га лактик в Гончих Псах. Несмотря на то, что оценки расстояний до многих галактик облака проводились и раньше, в том числе используя вершину ветви красных гигантов, единообразная оценка таких расстояний прово дится впервые. На основе фотометрии разрешенных звезд в галактиках с помощью программных пакетов hstphot [21] и dolphot [22], предназна ченных для обработки густых звездных полей изображений, полученных с WFPC2/HST и ACS/HST, были определены расстояния до 30 галактик в области CVn I.
Хаббловская диаграмма разбегания галактик в направлении Гончих Псов, иллюстрирующая наши результаты оценок расстояний, показана на Рис. 2. Отметим, что в предыдущем исследовании структуры этого облака галактик данная область выглядит существенно более “размытой” (Рис. из работы [23]), что не давало сделать вывод о вириализованном состоя нии этой группы галактик. Более высокая точность наблюдений позволяет нам выделить зону хаотических движений вокруг центра системы. Груп па галактик вокруг M 94 характеризуется медианной скоростью VLG = км/с, медианным расстоянием D = 4.28 Мпк, дисперсией лучевых ско ростей = 51 км/с, скорректированной за ошибки измерений, средним проекционным расстоянием галактик от центра системы R = 455 кпк и полной светимостью LB = 1.611010 L. Масса системы, оцененная по тео реме о вириале, равна Mvir = 1.93 1012 M, что соответствует отношению масса-светимость (M/L)vir = 120 (M/L). Проекционная [19] оценка массы данной системы равна Mp = 2.56 1012 M и соответствующее отношение масса-светимость (M/L)p = 159 (M/L).
Как было отмечено в работе [23], практически все галактики, располо женные ближе центральной концентрации CVn I, имеют положительные пекулярные скорости и формируют характерную “волну”, вызванную на теканием вещества на массивные группы галактик (см., к примеру, [24]). К сожалению, современные данные о расстояниях галактик, расположенных за исследуемым облаком CVn I, не позволяют однозначно утверждать о су ществовании аналогичного натекания с противоположной стороны группы, хотя определенные намеки на аналогичное поведение и заметны. Среди на ших данных только галактика NGC 3738 имеет CMD достаточно глубокую, чтобы измерить расстояние в 5.65 Мпк. По всей видимости, эта галактика “падает” на облако Гончих Псов с противоположной стороны и при этом обладает большой отрицательной пекулярной скоростью Vpec = 95 км/с.
Если предположить, что наблюдаемое распределение галактик на хабблов ской диаграмме вызвано гравитационным влиянием вещества, связанного с группой галактик вокруг M 94, мы можем оценить радиус сферы нулевой скорости R0 = 1.04 ± 0.15 Мпк. Это соответствует массе MR0 = 2.38 M (формула 6 из работы [24]). Данная величина находится в хорошем согласии с проекционной оценкой массы.
Полученная нами оценка отношения масса-светимость, (M/L)p = (M/L), для облака галактик CVn I существенно превышает типичное отно шение M/LB 30 для близких групп галактик, таких как Местная Группа и группа M 81 [25].
В Главе V описана уникальная сфероидальная карликовая галакти ка KKR 25. Эта галактика является одной из наиболее изолированных га лактик внутри сферы 3 Mпк вокруг нас. Она расположена на расстоянии 1.9 Mпк от Млечного Пути и на 1.2 Mпк выше Сверхгалактической плос кости сразу на переднем плане Местного войда и находится на расстоянии R0 = 0.96 ± 0.03 Mпк от сферы нулевой скорости вокруг Местной груп пы [24]. Несмотря на изолированность, галактика KKR25 лишена газа и выглядит как нормальная карликовая сфероидальная система. Этот факт достаточно интересен, потому что ожидается нахождение карликовых сфе роидальных галактик в плотных областях пространства, таких как группы и скопления галактик. Очевидно, что никакое взаимодействие с массивны ми галактиками не может объяснить свойства KKR25. Эта галактика может играть ключевую роль в тестировании различных сценариев образования карликовых сфероидальных галактик.
Было проведено фотометрическое и спектроскопическое исследование уникальной близкой изолированной карликовой сфероидальной галактики KKR 25. Используя метод TRGB, был оценен модуль расстояния до KKR (m M)0 = 26.42 ± 0.07 mag, что соответствует расстоянию D = 1.93 ± 0. Мпк. Новое значение находится в хорошем соответствии с предыдущими измерениями расстояния.
На основе изображений HST /WFPC2 и моделей разрешенного на звез ды населения была проведена реконструкция истории звездообразования KKR 25. Согласно нашим измерениям, 62 % полной массы звезд образова лось в начальной вспышке звездообразования, которая произошла 12. 13.7 млрд. лет назад. Также найдены свидетельства присутствия звездного населения среднего возраста (от 1 до 4 млрд. лет), без признаков существен ного обогащения металлами.
Распределение звезд в галактике хорошо описывается экспоненциальным профилем с депрессией в центре. Экспоненциальная шкала h = 156+12 пк.
Профиль тянется на 5 шкал. Размеры депрессии в центре составляют R = 170+22 (сравнимо с экспоненциальной шкалой).
Мы не нашли подтверждений существования шаровых скоплений в KKR 25. Первоначально отобранные кандидаты оказались фоновыми объ ектами галактикой типа S0 на z = 0.34 и квазаром на z = 0.75.
В H-обзоре облака галактик в Гончих Псах [26] в северной части га лактики KKR25 была обнаружена слабая H-эмиссия. Однако на изобра жениях с камерой WFPC2 в этой части галактики не видно никаких про тяженных объектов. Мы отождествили H-объект с очень голубой звездой, которая обведена кружком на Рис. 3 на диаграмме цвет-величина. Глубокие KKR F814W, mag 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 F606WF814W, mag Рис. 3: Диаграмма цвет–величина галактики KKR 25, построенная по результатам фо тометрии изображений HST/WFPC2. Экстремально голубой объект, оказавшийся пла нетарной туманностью, обведен кружком.
наблюдения этой галактики с помощью радиотелескопа GMRT не показали существенной H i -эмиссии в диапазоне 256 Vh 45 км/с на уровне MHI = 0.8 105 M, из чего авторы работы [27] сделали заключение об отсутствии H i -эмиссии в KKR 25.
Спектроскопия H-объекта в KKR 25 показала, что это планетарная ту манность с содержанием кислорода 12 + log(O/H) = 7.60 ± 0.07 dex. Таким образом, нами неожиданно была обнаружена PN в карликовой сфероидаль ной галактике за пределами Местной группы. Поиск экстремально голубых звезд на диаграммах “цвет-величина” представляется хорошим методом по иска кандидатов в планетарные туманности в близких галактиках.
Мы определили гелиоцентрическую скорость KKR 25 по эмиссионным линиям планетарной туманности Vh = 79 ± 9 км/с и по интегральному свету галактики Vh = 65 ± 15 км/с.
Морфология и изолированное положение KKR 25 лучше объясняется “первичным сценарием” формирования, нежели сценарием “приливного об дирания”. Существование большого количества карликовых сфероидаль ных галактик в поле могло бы объяснить избыток карликовых галактик в модельных расчетах по сравнению с наблюдениями.
В Заключении сформулированы основные результаты и выводы рабо ты.
В приложении к диссертации в виде таблицы дан список групп карли ковых галактик, его описание приведено в Главе II.
Список работ, опубликованных автором по теме диссер тации:
1) Макаров Д.И., Уклеин Р.И. Список групп карликовых галактик в Местном сверскоплении. Астрофизический бюллетень. Том 67, No.2, с.141-153 (2012).
2) Makarov D., Makarova L., Sharina M., Uklein R., Tikhonov A., A unique isolated dwarf Guhathakurta P., Kirby E., Terekhova N.
spheroidal galaxy at D=1.9 Mpc. MNRAS V. 425, Is. 1, pp. 709–719.
(2012).
3) Макаров Д.И., Макарова Л.Н., Уклеин Р.И. Расстояния до галак тик в Гончих Псах. Астрофизический бюллетень. Том 68, No.2, с. (2013).
4) Makarov D., Karachentsev I.D., Chengalur J.N., Uklein R., Marchuk А.
A coupling pair of dwarfs in Lynx. MNRAS, 2013, arXiv:1303.2477.
5) Uklein R. I. 3D-structure of the Canes Venatici I Cloud. YSC’ Proceedings of Contributed Papers (eds. Choliy V. Ya., Ivashchenko G.), pp. 42–45 (2009).
6) Uklein R. I., Makarov D. I., Roychowdhury S. Rendez-Vous of Dwarfs.
EAS Publications Series, Volume 48, pp.159–160 (2011).
7) Makarov D., Karachentsev I., Uklein R. Groups of Dwarf Galaxies in the Local Supercluster. EAS Publications Series, Volume 48, pp.289– (2011).
8) Uklein R., Makarov D. Groups of Dwarf Galaxies in the Local Supercluster. "Fifty years of Cosmic Era: Real and Virtual Studies of the Sky Proceedings of the Conference of Young Scientists of CIS Countries, held 21-25 Nov 2011, in Yerevan, Armenia. Editors: A.M. Mickaelian, O.Yu. Malkov, N.N. Samus. Yerevan: National Academy of Sciences of the Republic of Armenia (NAS RA), pp. 216–220 (2012).
Список литературы [1] Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations:
Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results / N. Jarosik, C. L. Bennett, J. Dunkley et al. // ApJS. 2011. Vol. 192. P. 14.
[2] White, S. D. M. Core condensation in heavy halos - A two-stage theory for galaxy formation and clustering / S. D. M. White, M. J. Rees // MNRAS.
1978. Vol. 183. P. 341–358.
[3] Formation of galaxies and large-scale structure with cold dark matter / G. R.
Blumenthal, S. M. Faber, J. R. Primack, M. J. Rees // Nature. 1984.
Vol. 311. P. 517–525.
[4] Makarov, D. Galaxy groups and clouds in the local (z = 0.01) Universe / D. Makarov, I. Karachentsev // MNRAS. 2011. Vol. 412. P. 2498– 2520.
[5] Karachentsev, I. D. Binary galaxies in the local supercluster and its neighborhood / I. D. Karachentsev, D. I. Makarov // Astrophysical Bulletin. 2008. Vol. 63. P. 299–345.
[6] Makarov, D. I. Galaxy triplets in the local supercluster / D. I. Makarov, I. D.
Karachentsev // Astrophysical Bulletin. 2009. Vol. 64. P. 24–49.
[7] Associations of Dwarf Galaxies / R. B. Tully, L. Rizzi, A. E. Dolphin et al. // AJ. 2006. Vol. 132. P. 729–748.
[8] Karachentsev, I. D. Missing dark matter in the local universe / I. D.
Karachentsev // Astrophysical Bulletin. 2012. Vol. 67. P. 123–134.
[9] Izotov, Y. I. MMT Observations of New Extremely Metal-poor Emission Line Galaxies in the Sloan Digital Sky Survey / Y. I. Izotov, T. X. Thuan // ApJ. 2007. Vol. 665. P. 1115–1128.
[10] Pilyugin, L. S. Abundance determination in H II regions from spectra without the [O II]3727+3729 line / L. S. Pilyugin, L. Mattsson // MNRAS. 2011. Vol. 412. P. 1145–1150.
[11] Tip of the Red Giant Branch Distances. I. Optimization of a Maximum Likelihood Algorithm / D. Makarov, L. Makarova, L. Rizzi et al. // AJ.
2006. Vol. 132. P. 2729–2742.
[12] Tip of the Red Giant Branch Distances. II. Zero-Point Calibration / L. Rizzi, R. B. Tully, D. Makarov et al. // ApJ. 2007. Vol. 661. P. 815–829.
[13] Kniazev, A. Y. Spectroscopy of two PN candidates in IC10 / A. Y. Kniazev, S. A. Pustilnik, D. B. Zucker // MNRAS. 2008. Vol. 384. P. 1045– 1052.
[14] 2MASS Extended Source Catalog: Overview and Algorithms / T. H. Jarrett, T. Chester, R. Cutri et al. // AJ. 2000. Vol. 119. P. 2498–2531.
[15] The 2MASS Large Galaxy Atlas / T. H. Jarrett, T. Chester, R. Cutri et al. // AJ. 2003. Vol. 125. P. 525–554.
[16] Karachentsev, I. D. Binary galaxies in the local supercluster and its neighborhood / I. D. Karachentsev, D. I. Makarov // Astrophysical Bulletin. 2008. Vol. 63. P. 299–345.
[17] Associations of Dwarf Galaxies / R. B. Tully, L. Rizzi, A. E. Dolphin et al. // AJ. 2006. Vol. 132. P. 729–748.
[18] The Sloan Digital Sky Survey View of the Palomar-Green Bright Quasar Survey / S. Jester, D. P. Schneider, G. T. Richards et al. // AJ. 2005.
Vol. 130. P. 873–895.
[19] Heisler, J. Estimating the masses of galaxy groups - Alternatives to the virial theorem / J. Heisler, S. Tremaine, J. N. Bahcall // ApJ. 1985.
Vol. 298. P. 8–17.
[20] Afanasiev, V. L. The SCORPIO Universal Focal Reducer of the 6-m Telescope / V. L. Afanasiev, A. V. Moiseev // Astronomy Letters. 2005.
Vol. 31. P. 194–204.
[21] Dolphin, A. E. WFPC2 Stellar Photometry with HSTPHOT / A. E.
Dolphin // PASP. 2000. Vol. 112. P. 1383–1396.
[22] Dolphin, A. E. Numerical methods of star formation history measurement and applications to seven dwarf spheroidals / A. E. Dolphin // MNRAS.
2002. Vol. 332. P. 91–108.
[23] Galaxy ow in the Canes Venatici I cloud / I. D. Karachentsev, M. E.
Sharina, A. E. Dolphin et al. // A&A.; 2003. Vol. 398. P. 467–477.
[24] The Hubble ow around the Local Group / I. D. Karachentsev, O. G.
Kashibadze, D. I. Makarov, R. B. Tully // MNRAS. 2009. Vol. 393.
P. 1265–1274.
[25] Karachentsev, I. D. The Local Group and Other Neighboring Galaxy Groups / I. D. Karachentsev // AJ. 2005. Vol. 129. P. 178–188.
[26] Kaisin, S. S. Canes Venatici I cloud of galaxies seen in the H line / S. S.
Kaisin, I. D. Karachentsev // A&A.; 2008. Vol. 479. P. 603–624.
[27] Begum, A. A search for HI in some peculiar faint dwarf galaxies / A. Begum, J. N. Chengalur // MNRAS. 2005. Vol. 362. P. 609–611.
Бесплатно Уклеин Роман Иванович Исследование групп карликовых галактик в Местном сверхскоплении Зак. № 140с Уч. изд. л. – 3.2 Тираж Специальная астрофизическая обсерватория РАН