Массы близких групп и скоплений по движениям окрестных галактик

СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

УДК 524.77-333

НАСОНОВА Ольга Гивиевна

Массы близких групп и скоплений по

движениям окрестных галактик

Специальность: 01. 03. 02 – астрофизика и звёздная астрономия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата физико-математических наук

Нижний Архыз – 2011

Работа выполнена в Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук И. Д. Караченцев профессор (САО РАН)

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук В. А. Гаген-Торн профессор (СПбГУ) г. Санкт-Петербург кандидат физико-математических наук А. И. Копылов (САО РАН) пос. Ниж. Архыз

Ведущая организация:

Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга МГУ г. Москва

Защита состоится 14 апреля 2011 г. в 9 00 часов на заседании диссертаци онного совета Д 02.203.01 при учреждении Российской академии наук Специальной астрофизической обсерватории РАН по адресу:

369167, САО РАН, п. Нижний Архыз, Карачаево-Черкесская республика, Россия

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке САО РАН.

Автореферат разослан 11 марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физ.-мат. наук Е. К. Майорова Актуальность темы Согласно современным представлениям, крупномасштабная структура Вселенной включает в себя совокупность вытянутых волокон (филаментов) и «листов», разделённых пустотами. На пересечениях филаментов образуются области повышенной концентрации так называемой тёмной материи, грави тационный потенциал которой обеспечивает дальнейшее натекание вещества вдоль филаментов на эти тяготеющие центры. Так формируются сверхскопле ния и скопления галактик — гравитационно связанные комплексы, в которых доминирует тёмная материя. Более мелкой структурной единицей являются группы галактик. Отдельные филаменты и «листы» разделены областями, в которых практически нет светящейся материи, — войдами.

Плотность энергии видимого (барионного) вещества составляет всего 4 % от общей плотности энергии Вселенной, а плотность энергии тёмной материи — 23 %. Остальные 73 % приходятся на тёмную энергию, обеспечивающую ускоренное расширение Вселенной.

Наличие больших концентраций тёмной и светлой материи на разных масштабах, а также громадных пустых объёмов (войдов) приводит к образо ванию космических течений, которые искажают линейную хаббловскую за висимость между скоростями и расстояниями галактик, имеющую место в случае расширения однородной Вселенной. В одном из таких космических «гольфстримов» участвует и наша Местная группа галактик, двигаясь со скоростью более 600 км/с относительно фона реликтового излучения.

Изучение не-хаббловских течений позволяет найти ответы на многие во просы внегалактической астрономии и космологии. Для этой цели необходи мы достаточно точные и независимые измерения как лучевых скоростей, так и расстояний для большого числа галактик, формирующих полную и репре зентативную выборку.

Объём накопленных данных, необходимых для решения поставленной задачи, растёт по экспоненциальному закону. В последнее десятилетие база данных по расстояниям до близких галактик была существенно расширена, в частности, благодаря многочисленным наблюдениям, выполненным на косми ческом телескопе «Хаббл». Высокоточные фотометрические модули расстоя ния определялись по светимости верхушки ветви красных гигантов (TRGB).

Другим способом, менее точным, но зато массовым и не требующим боль ших наблюдательных затрат, является определение расстояний до галактик по зависимости Талли-Фишера, и этот метод ощутимо пополнил накопленные данные по расстояниям. Существуют и другие методы определения расстоя ний, которые подробно рассмотрены в § 3.1 главы I. Кроме того, со временем улучшаются и точности измерения расстояний.

Быстрый рост количества и качества измеренных расстояний до галак тик в достаточно представительном объёме VLG 3000 км/с, который вклю чает в себя около 10 000 галактик, открыл уникальную возможность восста новить для означенной области пространственное распределение вещества, изучить его структуру и кинематику, обусловленные рельефом тёмной ма терии, исследовать поле пекулярных скоростей галактик, определить массы близких групп и скоплений и, наконец, тестировать наличие тёмной энергии, обеспечивая тем самым космологическую значимость данных по скоростям и расстояниям близких галактик. Таким образом, современная космология становится в полном смысле этого слова наукой наблюдательной, «практиче ской», — термин, который впервые употребил Аллан Сэндидж в 1995 году.

Стоит подчеркнуть, что в основе настоящей работы лежат данные по близким и, как следствие, наиболее исследованным окрестностям Местной группы. Так, впервые появилась возможность обнаружить проявления тём ной энергии на малых (до 7 Мпк), а не на космологических (z 1 и более — по сверхновым первого типа) масштабах. Фактически, в настоящее время исследования рассматриваемого объёма VLG 3000 км/с при быстрой ак кумуляции наблюдательного материала ведутся на самом переднем фронте науки, что и обеспечивает актуальность исследования по выбранной теме.

Цели и задачи работы Целью настоящей работы является изучение структуры и кинематики Местного сверхскопления и его окрестностей, обусловленных рельефом тём ной материи.

Это подразумевает прежде всего определение масс Местной груп пы, групп M 81 / M 82, Centaurus A / M 83, близких скоплений Virgo и Fornax методом измерения радиуса поверхности нулевой скоро сти (здесь и далее R0 ).

До недавнего времени использование вириального соотношения 2T +U = 0 между кинетической (T ) и потенциальной (U ) энергией группы или скоп ления галактик являлось единственным методом вычисления массы систем галактик. Однако недостаток сведений о пространственной структуре скопле ний, возможное отсутствие предполагаемого вириального равновесия, а так же неизвестный характер преобладающих движений в скоплениях и группах делают вириальные оценки массы не вполне надежным инструментом.

Как было показано в начале 80-х гг. XX века, любая достаточно плотная система галактик может быть охарактеризована сферической «поверхностью нулевой скорости», которая отделяет коллапсирующую концентрацию массы от окружающего хаббловского расширения. Радиус этой поверхности связан с массой системы галактик и позволяет вычислить последнюю. Очевидно, что метод определения массы системы галактик в модели сферического кол лапса на гравитирующий центр посредством измерения радиуса поверхности нулевой скорости нуждается в более подробном обсуждении.

Кроме того, поставленная цель подразумевает также рассмотре ние структруры и кинематики Местной космической пустоты.

При работе над диссертацией были поставлены и решены следующие задачи:

1. Усовершенствовать инфракрасную зависимость Талли-Фишера, допол нив её новыми регрессорами. Использовать выборку галактик с рассто яниями, определёнными этим методом, для исследования поля пекуляр ных скоростей на масштабах VLG 3000 км/с.

2. Реализовать аппроксимацию наблюдательных данных скользящей ме дианой, позволяющей оценить радиус поверхности нулевой скорости R0, и разработать применительно к этой задаче соответствующий аппарат статистического моделирования Монте-Карло для оценки статистиче ской значимости результатов.

3. Определить методом R0 полные массы близких групп и скоплений.

4. Рассмотреть наблюдаемую асимметрию распределения негативных лу чевых скоростей галактик внутри скопления Virgo и интерпретировать этот наблюдательный факт.

5. Рассмотреть структуру и кинематику Местной космической пустоты, используя все имеющиеся наблюдательные данные.

Научная новизна Новизна работы определяется следующими достижениями:

1. Впервые показана значимость «показателя цвета» K m21 как индика тора содержания нейтрального водорода в галактиках для определения их расстояний методом Талли-Фишера.

2. Впервые на основе новых точных данных о расстояниях галактик опре делены полные массы близких групп и скоплений с помощью метода Линден-Белла-Сэндиджа (по внешним движениям). Метод даёт оценку массы независимо от внутренних движений (теоремы вириала).

3. Впервые отмечены проявления тёмной энергии на локальных масшта бах.

Практическая ценность При подготовке диссертации была проделана большая работа по систе матизации разнородного наблюдательного материала о расстояниях и скоро стях галактик в объёме VLG 3000 км/с. Полученная в результате выборка позволяет восстановить для означенной области пространственное (трёхмер ное) распределение вещества и может быть в дальнейшем использована для изучения его структуры и кинематики, обеспечивая материалам диссерта ции широкое практическое применение. Апробированный в работе усовершен ствованный метод Талли-Фишера может успешно применяться для массового определения расстояний до галактик, что востребовано при решении многих задач внегалактической астрофизики и космологии. Наконец, детально про работан метод определения масс систем галактик по поверхности радиуса нулевой скорости. Будучи независимым от вириального и других методов, этот подход представляется очень перспективным в условиях современной быстрой аккумуляции наблюдательных данных о расстояниях галактик и, очевидно, будет использоваться и в дальнейшем.

Личный вклад автора 1. Систематизация разнородного наблюдательного материала о расстоя ниях и скоростях галактик в окрестностях близких групп и скоплений.

2. Участие в анализе и интерпретации наблюдательных данных.

3. Усовершенствование метода Талли-Фишера за счёт использования фо тометрических данных в ближней инфракрасной полосе (2MASS-обзор) и потоков в HI (LEDA). Показано, что «показатель цвета» K m21 явля ется вторым по значимости регрессором после амплитуды внутренних движений в галактике.

4. Применение техники скользящей медианы с окном переменной ширины;

проверка статистической значимости результатов с помощью методики варьирования данных в пределах их ошибок (статистического модели рования Монте-Карло).

Структура диссертации Глава I содержит некоторые общие моменты. Так, в разделе 1 рассмат риваются окрестности Местного сверхскопления галактик (VLG 3000 км/с) как объект исследования. В разделе 2 приводится история изучения этого объ ёма. В разделе 3 подробно изложен послуживший основой для диссертации наблюдательный материал по расстояниям до галактик вплоть до 40 Мпк.

В разделе 4 рассмотрены некоторые методические замечания, касающиеся мо дели сферического коллапса. Материалы главы так или иначе фигурировали во всех опубликованных автором работах.

Глава II посвящена возможности использования многопараметрической инфракрасной зависимости Талли-Фишера для картографирования космиче ских потоков. В разделе 1 обсуждаются наблюдательные данные. В разделе анализируется метод определения расстояний до спиральных галактик, види мых с ребра, по зависимости Талли-Фишера. Излагаемый в разделе подход подразумевает использование фотометрических данных в ближней инфра красной полосе и потоков в HI, а также введение в зависимость Талли-Фише ра дополнительных регрессоров. Раздел 3 посвящён картографированию по ля пекулярных скоростей на шкале VLG 3000 км/с и обсуждению наблюда емой картины.

Проанализировано поле пекулярных скоростей 907 галактик с гелиоцен трической лучевой скоростью VH 3000 км/с. Данные делятся на три выбор ки, сформированные по принципу метода определения расстояний до галак тик: по светимости верхушки ветви красных гигантов (TRGB), по флуктуа циям поверхностной яркости и по инфракрасной зависимости Талли-Фишера для спиральных галактик, видимых с ребра. Последняя выборка насчиты вает 410 галактик. При определении расстояний до галактик этой выборки в зависимость Талли-Фишера были введены дополнительные регрессоры, в частности, «показатель цвета» K m21, учитывающий морфологический тип галактики и имеющий очень низкий p-уровень значимости. Это позволило снизить дисперсию относительно линии регрессии с 0.69m до 0.52m и достичь точности, приемлемой для исследования поля пекулярных скоростей и моде лирования космических потоков.

Все три выборки показали хорошее согласование между собой в распре делении пекулярных скоростей. На основе каждой из них, а также на ос нове объединенной выборки, построены детальные карты поля пекулярных скоростей галактик в объеме VH 3000 км/с. Анализ его показывает, что большинство наблюдаемых особенностей можно объяснить крупномасштаб ными вариациями плотности в распределении галактик. Так, в системе фона реликтового излучения максимум амплитуды пекулярных скоростей совер шенно очевидно расположен в направлении на Большой Аттрактор и кон центрацию Шепли;

от этого максимума вдоль сверхгалактического экватора в направлении скопления Virgo отходит протяженная область (клин) поло жительных пекулярных скоростей, что объясняется концентрацией внешних гравитирующих аттракторов в сверхгалактической плоскости;

положение ми нимума амплитуды пекулярных скоростей близко к направлению на пустоту (войд) в Волопасе. В системе центроида Местной группы обращает на себя внимание «местная аномалия скоростей», природа которой остается предме том обсуждения различных авторов.

Результаты главы II опубликованы в работе [4].

В главе III рассматриваются три близкие группы галактик: Местная группа (раздел 1), группа M 81 / M 82 (раздел 2) и группа Centaurus A / M (раздел 3). Для каждой группы определена полная масса методом поверхно сти нулевой скорости. Кроме того, в случае Местной группы анализируется и поле пекулярных скоростей галактик в её окрестностях.

В целях определения свойств локального хаббловского потока были ис пользованы обновлённые данные о расстояниях и радиальных скоростях га лактик в ближайшем окружении Местной Группы. Для 30 близких галактик с расстояниями 0.7 RLG 3.0 локальный космологический поток характе ризуется постоянной Хаббла Hloc = (80 ± 5) км/(с·Мпк), среднеквадратичной пекулярной скоростью v = 21 км/с (с учётом ошибок измерения лучевых скоростей 5 км/с и расстояний 10 км/с) и радиусом поверхности нуле вой скорости R0 = (0.96 ± 0.03) Мпк. Минимальное значение v достигается при положении центроида местной группы Dc = (0.55 ± 0.05)DM 31 в направ лении на M 31, что соответствует отношению масс нашей Галактики и M 4/5. По отношению к 30 рассмотренным галактикам Местная MM W /MM группа имеет небольшую пекулярную скорость (30 ± 10) км/с в направлении на созвездие Скульптора. Полученное значение R0 соответствует полной мас се группы MT = 1.97+0.19 · 1012 M при m = 0.24, что хорошо согласуется 0. с суммой вириальных оценок массы для нашей Галактики и M 31. Резуль таты по Местной группе опубликованы в работах [1], [5], а также в трудах конференций [10], [11].

На основе высокоточных измерений расстояний до близких галактик на космическом телескопе «Хаббл» радиус сферы нулевой скорости для группы галактик M 81 / M 82, оценён как 0.89 ± 0.05 Мпк. Это значение даёт полную массу группы MT = 1.57+0.28 · 1012 M. Используемый метод R0 позволил 0. определить и отношение масс у двух самых ярких членов группы: варьируя положение центра масс между M 82 и M 81 и добиваясь минимального рас сеяния галактик на хаббловской диаграмме, мы получили отношение масс 0.54 : 1.00 в хорошем согласии с наблюдаемым отношением светимостей этих галактик. Результаты по группе M 81 / M 82 опубликованы в работах [1], [3], а также в трудах конференций [10], [11].

Радиус поверхности нулевой скорости для группы Centaurus A / M 83, со гласно представленным в работе данным, расположен на расстоянии R0 = 1.40 ± 0.11 Мпк от доминирующей галактики Cen A. Этому соответствует полная масса MT = 6.1+1.6 · 1012 M, что хорошо согласуется с вириальны 1. ми и орбитальными оценками массы группы и подтверждает довольно вы сокое отношение массы к светимости для этой группы с доминирующей га лактикой раннего типа. Для галактик поля, равно как и для обеих подси стем группы, связанных с Cen A и M 83, характерны очень низкие значения ( 25 км/с) пекулярных скоростей относительно хаббловской зависимости с H0 = 68 км/(с·Мпк). Результаты по группе Centaurus A / M 83 опубликованы в работах [2], [12], а также в трудах конференций [10], [11].

Глава IV посвящена скоплению галактик Virgo. В разделе 1 обсуждает ся хаббловский поток вокруг скопления и оценки массы, основанные на изме рении радиуса поверхности нулевой скорости. Особое внимание уделено про явлениям наблюдательных эффектов селекции, затрагивающих хаббловский поток вокруг Virgo. В разделе 2 рассматриваются те галактики скопления Virgo, скорость которых относительно Местной группы VLG 0, и приво дится возможная интерпретация того факта, что центр распределения таких галактик на небе не совпадает с динамическим центром скопления Virgo.

Для изучения соотношения «скорость–расстояние» в виргоцентрических координатах использована выборка, насчитывающая 1371 галактику, с рас стояниями, измеренными различными методами. Радиус поверхности нуле вой скорости для скопления Virgo оценивается в пределах (5.0 – 7.5) Мпк, что соответствует интервалу (17 26) при среднем расстоянии членов скоп ления в 17.0 Мпк. В сферически симметричном случае при космологическом параметре m = 0.24 и возрасте Вселенной T0 = 13.7 миллиардов лет это даёт полную массу скопления Virgo в пределах MT = (2.8 9.4) · 1014 M, в разумном согласии с вириальными оценками массы этого скопления. Резуль таты раздела опубликованы в работах [6] и [8].

Рассмотрена выборка 65 галактик в скоплении Virgo, имеющих отрица тельные лучевые скорости относительно Местной группы. Отмечены некото рые особенности этой выборки. Все эти объекты располагаются компактно внутри вириальной зоны скопления радиусом 6, однако положение их цент роида смещено относительно динамического центра скопления, M 87, на 1.

в северо-западном направлении. Карликовые галактики этой выборки обна руживают скучивание на шкале 10’ (50 кпк). Наблюдаемая асимметрия в распределении галактик с голубыми смещениями может быть вызвана па дением группы галактик вокруг M 86 на основное тело скопления. Другая попытка объяснить это явление, предложенная в работе, предполагает нали чие у Местной группы и скопления галактик Virgo взаимной тангенциальной скорости 300 км/с, вызванной их отталкиванием от Местной космологиче ской пустоты. Результаты раздела опубликованы в работе [7].

В главе V обсуждается комплекс Fornax / Eridanus, представляющий несколько более сложный случай для анализа движения окрестных галактик в рамках модели поверхности нулевой скорости, поскольку комплекс явля ется сложной структурой, ещё не достигшей равновесия и насчитывающей несколько динамических центров.

Получены новые оценки массы скопления Fornax и комплекса Fornax / Eri danus. Показано, что метод поверхности нулевой скорости работает в том числе и тогда, когда не выполняется предположение о равновесии системы, что, очевидно, имеет место в случае скопления Fornax, ещё находящегося в стадии формирования. Поле скоростей галактик в пределах 20 Мпк от цен тра скопления Fornax было рассмотрено по движениям 562 галактик с точно измеренными расстояниями (средняя ошибка в модуле расстояния 0.31m ).

Масса скопления Fornax в пределах радиуса поверхности нулевой скорости R0 = 3.6 Мпк равна (1.04 ± 0.24) · 1014 M ;

между тем масса всего комплекса Fornax / Eridanus в целом в пределах 4.6 Мпк равна (2.18 ± 0.45) · 1014 M.

Другой примечательный результат заключается в том, что среднее зна чение отношения пекулярных скоростей галактик относительно хаббловского потока в окрестностях группы или скопления и скоростей внутри вириально го радиуса практически постоянно, не зависит от массы системы и составляет примерно 1/3 в случае Местной группы, групп M 81 / M 82 и Centaurus A / M 83, скоплений Virgo и Fornax.

В небольшой по объёму главе VI излагаются результаты анализа поля пекулярных скоростей в окрестностях Местной космической пустоты, распо ложенной в направлении созвездий Орла и Геркулеса. Отмечаются свидетель ства её расширения со скоростью около 300 км/с.

Для изучения поля пекулярных скоростей в окрестностях Местной кос мической пустоты, расположенной в направлении созвездий Орла и Герку леса, были систематизированы имеющиеся данные о расстояниях и лучевых скоростях галактик. С этой целью была использована выборка 1056 галактик с расстояниями, измеренными различными методами. Найденное значение амплитуды скорости оттока галактик составляет 300 км/с. Средняя плот ность числа галактик внутри пустоты примерно в пять раз меньше средней плотности числа галактик вне её. Население Местной космической пустоты характеризуется, в среднем, меньшей светимостью и более поздним морфо логическим типом с медианными значениями MB = 15.7m и T = 8 (Sdm) соответственно.

Результаты главы опубликованы в работе [9].

Выводы и Заключение резюмируют основные положения работы и намечают дальнейшие шаги в изучении структуры и кинематики Местного сверхскопления и его окрестностей, обусловленных рельефом тёмной мате рии.

Диссертация содержит 23 таблицы, 59 иллюстраций, список использован ной литературы, включающий в себя 271 наименование, и два приложения.

Выносимые на защиту результаты На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. Определение расстояний до 402 галактик, видимых с ребра, с помощью модифицированного метода Талли-Фишера с привлечением инфракрас ной фотометрии и дополнительных регрессоров.

2. Определение полных масс близких групп и скоплений галактик (вклю чая Местную группу) по наблюдаемому торможению хаббловского по тока вокруг них.

3. Вывод о том, что основная масса тёмной материи содержится в преде лах вириального ядра группы или скопления, что следует из сопостав ления оценок масс, полученных на разных масштабах.

4. Вывод о том, что наблюдаемое согласие оценок масс у близких групп и скоплений по внутренним и по внешним движениям галактик возмож но именно в рамках стандартной космологической модели с = 0.72.

Таким образом, проявления тёмной энергии видны не только на космо логических расстояниях, но и на локальных.

5. Обнаружение наблюдательных свидетельств, указывающих на расши рение ближайшей космической пустоты.

Апробация работы Результаты работы излагались на семинарах САО РАН, ГАИШ МГУ, об серватории Cte d’Azur (Ницца, Франция);

на российских и международных o конференциях и школах (11 докладов на 11 конференциях).

1. XII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005», Москва, 2005;

2. 12th Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Киев, 2005;

3. Всероссийская школа-конференция для молодых учёных «Физика га лактик», Н. Архыз, 2007;

4. XXV конференция «Актуальные проблемы внегалактической астроно мии», Пущино, 2008;

5. «Problems of Practical Cosmology 2008», Санкт-Петербург, 2008;

6. XXVI конференция «Актуальные проблемы внегалактической астроно мии», Пущино, 2009;

7. 16th Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Киев, 2009;

8. «Nearby Dwarf Galaxies», Н. Архыз, 2009;

9. 17th Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Киев, 2010;

10. Всероссийская астрономическая конференция «От эпохи Галилея до на ших дней» (ВАК-2010), Н. Архыз, 2010;

11. 32nd International School for Young Astronomers ISYA-2010, Бюракан, 2010.

Публикации по теме диссертации Основные результаты работы опубликованы в рецензируемых журналах (9 статей общим объёмом 111 страниц, в т.ч. 8 статей, написанных совместно с другими авторами):

[1] Караченцев И. Д., Кашибадзе О. Г. Оценка массы Местной Группы и груп пы М 81 по искажениям окрестного поля скоростей. Астрофизика, 49, 5–22 (2006), arXiv:0509207.

[2] Karachentsev I. D., Tully R. B., Dolphin A., Sharina M., Makarova L., Ma karov D., Kashibadze O. G., Karachentseva V., Sakai S., Shaya E. J., Rizzi The Hubble flow around the Cen A / M 83 galaxy complex. Astronomical L.

Journal, 133, 504–517 (2007), arXiv:0603091.

[3] Chernin A. D., Karachentsev I. D., Kashibadze O. G., Makarov D. I., Teeri Local dark korpi P., Valtonen M. J., Dolgachev V. P., Domozhilova L. M.

energy: HST evidence from the vicinity of the M 81 / M 82 galaxy group.

Астрофизика, 50, 493–505 (2007), arXiv:0706.4171.

[4] Кашибадзе О. Г. Многопараметрическая инфракрасная зависимость Тал ли-Фишера как инструмент картографирования космических потоков.

Астрофизика, 51, 409–422 (2008).

[5] Karachentsev I. D., Kashibadze O. G., Makarov D. I., Tully R. B. The Hubble flow around the Local Group. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 393, 1265–1274 (2009), arXiv:0811.4610.

[6] Karachentsev I. D., Nasonova O. G. The observed infall of galaxies towards the Virgo Cluster. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 405, 1075–1083 (2010), arXiv:1002.2085.

[7] Караченцев И. Д., Насонова (Кашибадзе) О. Г. Галактики с голубым сме щением в скоплении Virgo. Астрофизика, 53, 41–51 (2010), arXiv:1007.1580.

[8] Chernin A. D., Karachentsev I. D., Nasonova O. G., Teerikorpi P., Valtonen Dark energy domi M. J., Dolgachev V. P., Domozhilova L. M., Byrd G. G.

nation in the Virgocentric flow. Astronomy & Astrophysics, 520, 104– (2010), arXiv:1006.0555.

[9] Nasonova O. G., Karachentsev I. D. О кинематике Местной космической пустоты. Астрофизика, 54, 5–19 (2011), arXiv:1011.5985.

Другие публикации по теме работы (2 статьи в трудах конференций, 1 статья в нерецензируемом журнале):

[10] Кашибадзе О. Г. Интегральные массы близких групп галактик по наблю дениям хаббловского потока вокруг них // Тезисы ХII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундамен тальным наукам «Ломоносов-2005». Москва, 2005.

[11] Kashibadze O. G. Total Masses of the Nearby Groups of Galaxies From the Surrounding Hubble Flow. // 12th Young Scientists’ Conference on Astro nomy and Space Physics, held in Kyiv, Ukraine, April 19–23, 2005, Eds.:

Simon, A.;

Golovin, A., Kyiv University Press, p. 58, 2005.

[12] Chernin A. D., Karachentsev I. D., Makarov D. I., Kashibadze O. G., Tee Local dark rikorpi P., Valtonen M. J., Dolgachev V. P., Domozhilova L. M.

energy: HST evidence from the expansion flow around Cen A / M 83 galaxy group. Astronomical & Astrophysical Transactions, 26, 275–283 (2007), arXiv:0704.2753.

В совместных работах автору принадлежит паритетное участие в реше нии задачи и анализе результатов.

Заключение Исследование близкого и наиболее доступного объёма Вселенной, ограни ченного лучевыми скоростями галактик VLG 3000 км/с, может дать ключи к пониманию процессов, происходящих на более значительных масштабах.

Поэтому изучение наших ближайших окрестностей — Местной группы и дру гих близких групп, скоплений галактик Virgo и Fornax, Местного сверхскоп ления и Местной космической пустоты — представляет несомненный интерес как один из важных этапов в познании Вселенной. Данная работа позволяет рассмотреть этот довольно репрезентативный объём в целом и сопоставить рисунок поля пекулярных скоростей с внутренними и внешними вариациями плотности, а также более детально изучить населяющие этот объём объек ты, относящиеся к различным иерархическим уровням. Апробированные в работе подходы и полученные результаты не только актуальны сегодня, но и задают направление исследований на будущее.

Выводы исследования базируются на значительном объёме накопленных данных по точным расстояниям до галактик и их скоростям. Наблюдательная основа включает в себя материал, относящийся к нескольким тысячам галак тик, расстояния до которых определены различными методами. Объединение всех их в единую выборку вполне правомерно, поскольку сравнение пересека ющихся подвыборок показывает хорошее согласие нуль-пунктов. Стоит под черкнуть, что расстояния до 400 галактик, видимых с ребра, определённые автором работы, составили базис исследования наравне с другими доступны ми данными.

Выполненная работа по определению масс близких групп и скоплений галактик требует не только тщательного анализа наблюдательных данных, но и особого внимания к возможным эффектам селекции.

Учёт всех упомянутых моментов позволил сделать выводы, имеющие значимость для наблюдательной или «практической» (по Сэндиджу) космо логии и, в частности, ещё раз убедиться в том, какое значение имеет акку ратное измерение расстояний до галактик для анализа крупномасштабной структуры Вселенной и для оценки космологических параметров.

Сказанное относится, во-первых, к проблеме тёмной материи. Сопостав ляя оценки массы групп и скоплений, полученные на масштабах вириального радиуса Rvir и на масштабах радиуса поверхности нулевой скорости R0, ко торый в 3.5–4 раза превышает вириальный, мы обнаружили, что эти оценки совпадают в пределах точности измерений (30–40 %). Это позволяет заклю чить, что основная масса тёмной материи содержится в пределах вириального ядра группы или скопления.

Во-вторых (и в ещё большей степени), значимость точных данных о рас стояниях галактик можно проиллюстрировать на примере космологической постоянной. Как было сказано, полученное в работе отношение R0 /Rvir для всех рассмотренных систем галактик составляет примерно 3.7–3.8. В то же время теоретическое значение этого отношения является модельно зави симым (поскольку R0 зависит от значения, принятого в модели) и может лежать в интервале от 3.4 до 3.8. Таким образом, разница между R0 /Rvir в модели без -члена и R0 /Rvir в модели с -членом составляет примерно 10–15 %. Поскольку масса системы галактик пропорциональна кубу её харак терного размера, это даёт расхождение в массе на 30–50 %, что вполне можно заметить при настоящей точности определения массы. Точности, о которых идёт речь (20–25 % для теоремы вириала и 30 % для метода поверхности ну левой скорости) стали возможными только в последние 5–7 лет, когда были измерены высокоточные расстояния до близких галактик.

Освещая эту же ситуацию под другим углом, можно заметить, что ис пользование старой классической модели сферического коллапса без -члена приводило бы к парадоксальной ситуации, когда вириальная масса в пре делах вириального радиуса оказывалась больше, чем масса, заключённая внутри поверхности нулевой скорости, при том что Rvir R0. Это недора зумение естественным образом устраняется, если использовать современную стандартную модель с космологической постоянной. В этом случае, как и следует ожидать, M (R0 ) M (Rvir ). Таким образом, в работе впервые пока зана возможность зондировать наличие тёмной энергии на малых масштабах (1–7 Мпк), а не на космологических (z 1 и больше по сверхновым типа Ia).

Эта возможность даёт независимое подтверждение проявления -члена (кос мологического вакуума) в непосредственных окрестностях Местной группы, и в этом заключается принципиальная новизна настоящего исследования.

Наконец, в работе впервые отмечены свидетельства расширения ближай шей космической пустоты.

Нужно сказать, что наблюдательные возможности изучения объёма VLG 3000 км/с далеко не исчерпали себя. В окрестностях Местной группы су ществуют галактики, расстояния до которых могут быть измерены по све тимости верхушки ветви красных гигантов с точностью 5 %. Некоторые из них, представляющие наибольший интерес в плане продолжения тематики настоящего исследования, расположены «стратегически»: вблизи поверхно сти нулевой скорости групп и скоплений, в направлении на аттракторы либо на передней границе Местной космической пустоты. Несомненный интерес представляет также определение расстояний у галактик со скоростями более 550 км/с, расположенных между нами и скоплением Virgo. Имеются также и спиральные галактики, видимые почти с ребра, для которых пока отсут ствуют фотометрические данные и достаточно точные наблюдения в линии нейтрального водорода 21 см. Наблюдательное определение расстояний до близких галактик задаёт один из векторов дальнейшей работы.

В заключение хотелось бы отметить, что перспективы изучения объёма VLG 3000 км/с, несомненно, связаны также и с возможностями численного моделирования этой ближайшей к нам области Вселенной.

Работа частично поддержана РФФИ (проекты 06-02-04017-ННИО-а «Структура и кинематика Местного сверхскопления», 07-02-00005-а «Темная материя в Местном сверхскоплении», 10-02-92650-ИНД-а «Газ и звездообразо вание в галактиках наименьшей массы»), а также программой Henri Poincar e Junior Fellowship of ADION, Observatoire de la Cte d’Azur, CNRS, Франция.

o Бесплатно О. Г. Насонова Массы близких групп и скоплений по движениям окрестных галактик Зак. №1c Уч.изд.лит. 2.0 Тираж Российская Академия Наук Специальная астрофизическая обсерватория