Структура и эволюция галактик по наблюдениям их внутренней кинематики

Оглавление
Введение 7
1 Методика наблюдений и обработки данных о внутренней кинематике галактик 38
1.1 Введение: методы панорамной спектроскопии................. 39
1.2 Редуктор светосилы SCORPIO................................ 41
1.2.1 Прямые снимки (SCORPIO/D1) ........................ 45
1.2.2 Спектроскопия с длинной щелью (SC0RP10/LS). . 46
1.2.3 Панорамная спектроскопия с ИФП (SCORPIO/IFP) 46
1.2.4 Редуктор светосилы SCORPIO-2....................... 47
1.3 Наблюдения со сканирующим ИФП............................. 49
1.3.1 Основы метода...................................... 49
1.3.2 Проблема бликов.................................... 51
1.3.3 Основные этапы обработки данных наблюдения со
сканирующим ИФП ................................... 53
1.3.4 Измерение дисперсии скоростей ..................... 59
1.4 Наблюдения с мультизрачковым спектрографом MPFS . . 62
1.4.1 Первичная редукция................................. 62
1.4.2 Кросс-корреляционная техника измерения параметров звездной кинематики.................................. 66
1.5 Методы анализа полей скоростей............................ 68
1.5.1 Модель квазикругового вращения..................... 68
1.5.2 Двумерная модель изогнутого диска.................. 71
1.5.3 Учет вклада от ионизованных оболочек............... 73
1
2
2 Противовраіцение в дисках галактик 79
2.1 Введение: противовращающиеся компоненты.................. 79
2.2 Противовраіцение центральных областей.................... 81
2.2.1 Выборка галактик с перемычками: NGC 3945 .... 81
2.2.2 Кинематически выделенное ядро NGC 1316.............. 83
2.3 Крупномасштабные противовращающиеся диски.............. 87
2.3.1 NGC 2551 и NGC 5631 ................................ 87
2.3.2 Кольцевал галактика NGC 7742 ................... 91
2.4 Наклонный диск в NGC 7743 ............................... 99
2.4.1 Кинематика звезд и газа............................ 100
2.4.2 Источники ионизации газа .......................... 105
2.4.3 Выводы о структуре галактики....................... 108
3 Лобовые столкновения галактик 113
3.1 Введение: столкновительные кольца....................... 113
3.2 Кольцевые волны в Агр 10 ............................... 116
3.2.1 Анализ поля скоростей.............................. 118
3.2.2 Спутник - “возмутитель”............................ 120
3.2.3 Численное моделирование............................ 121
3.3 Malin 1 как столкновительная система.................... 125
3.3.1 Malin 1 и Malin 1В................................. 125
3.4 Mrk 334: прямое столкновение со спутником .............. 130
3.4.1 Структура диска.................................... 131
3.4.2 Источники ионизации................................ 135
3.4.3 Кинематика і'аза................................... 142
3.4.4 Обсуждение структуры галактики..................... 144
4 Галактики с полярными кольцами и проблема внешней
аккреции 149
4.1 Введение: история изучения ГПК ......................... 149
4.2 Изогнутое полярное кольцо в Агр 212..................... 153
4.2.1 Анализ поля лучевых скоростей .................. 154
3
4.2.2 Пространственная ориентация орбит............. 159
4.2.3 Двумерная модель.............................. 160
4.2.4 Трехмерная структура газовой подсистемы Агр 212 163
4.2.5 Происхождения внешней газовой подсистемы .... 168
4.3 Далекое полярное кольцо SDSS J075234.33-+292049.8 .... 169
4.3.1 Морфология, химсостав, звездное население .... 170
4.3.2 Кинематика газа и звезд....................... 171
4.3.3 Проблема формирования кольца.................. 176
4.4 Объект Хога: доказательства космологической аккреции . 178
4.4.1 Ядро.......................................... 181
4.4.2 Кольцо........................................ 182
4.4.3 Обсуждение.................................... 186
4.5 Новый каталог кандидатов в галактики с полярными кольцами 189
4.5.1 Составление каталога.......................... 189
4.5.2 Описание каталога............................. 193
4.5.3 Подтверждение кандидатов...................... 200
4.5.4 Статистика ГПК................................ 205
5 Внутренние полярные кольца и диски 209
5.1 Введение: внутренние полярные структуры.................. 209
5.2 Новые околоядерные полярные диски........................... 211
5.2.1 NGC 5850 ........................................... 211
5.2.2 Группа Leo I: NGC 3368 ............................. 213
5.2.3 Группа Leo II: NGC 3599 и NGC 3626 ................. 215
5.3 Полярные диски в карликовых галактиках................... 219
5.3.1 NGC 7468 (Mrk 314).................................. 219
5.3.2 Mrk 33 ............................................. 220
5.3.3 Mrk 370 ............................................ 224
5.4 Наблюдаемые свойства внутренних молярных структур . . 225
5.4.1 Список подтвержденных полярных структур .... 225
5.4.2 Галактики, не вошедшие в список .................... 229
4
5.5 Статистические свойства..................................... 230
5.5.1 Общие замечания..................................... 230
5.5.2 Размеры............................................. 233
5.5.3 Морфологические типы................................ 236
5.5.4 Наклонный или полярный?............................. 237
5.5.5 Бары и трехосные балджи............................. 238
5.5.6 Внешнее окружение................................... 241
5.6 Обсуждение.................................................. 241
6 Истечения и оболочки в областях звездообразования 245
6.1 Введение: звездные группировки и межзвездная среда . . 245
6.2 Звезды и межзвездная среда в ІС1613......................... 249
6.2.1 Гигантская биполярная туманность вокруг звезды WO249
6.2.2 Система оболочек нейтрального и ионизованного газа 252
6.3 IC 10: синхротронная сверхоболочка как остаток гиперновой 257
6.4 Сверхветер в NGC 4460 ...................................... 264
6.4.1 Структура околоядерной области...................... 264
6.4.2 Параметры ионизованного газа........................ 267
6.4.3 Кинематика газа..................................... 271
6.5 Спиральные галактики ....................................... 278
6.5.1 “Отрог” в NGC 1084 ................................. 278
6.5.2 Аналоги в других спиральных галактиках.............. 282
7 Турбулентные движения газа в карликовых галактиках 288
7.1 Введение: дисперсия скоростей газа в областях звездообразования ....................................................... 288
7.2 Диаграммы 1-а............................................... 293
7.2.1 Выборка близких галактик местного объема .... 293
7.2.2 DDO 53 ........................................... 294
7.2.3 DD0 99 ........................................... 298
7.2.4 DDO 125 .......................................... 298
7.2.5 DDO 190 .......................................... 299
5
7.2.6 UGC 8508 .................................................. 299
7.2.7 UGCA 92 ................................................... 300
7.2.8 VII Zw 403 ................................................ 301
7.3 Влияние пространственного разрешения................................ 302
7.4 Обсуждение.......................................................... 308
Заключение
317
6
Посвящается всем сотрудникам Специальной Астрофизической Обсерватории - инженерам: и астрономам, механикам и электрикам, программистам и администрации благодаря труду которых продол-эюает работать Большой Азимутальный Телескоп
Введение
Актуальность темы
Внегалактическая астрономия - один из наиболее бурно развивающихся разделов современной астрофизики. За последние 10 -15 лет наши представления о галактиках, их структуре и эволюции претерпели заметные изменения, что связано, прежде всего, с получением огромного количества новых наблюдательных данных и развитием методик их анализа. Прогресс в изучении объектов на больших красных смещениях сопровождается успехами в изучении близких галактик. Здесь приходится отказываться от многих привычных представлений. Например, оказалось, что профиль распределения яркости в дисках заметного числа галактик отличается от классического экспоненциального закона, здесь следует говорить о многоярусных дисках, сложная структура которых обусловлена взаимодействиями и поглощением спутников (Erwin et al., 2005). В современную эпоху продолжается медленная (“секулярная”) перестройка структурных компонент галактик, как под действием внешних факторов, так и под воздействием внутренних коллективных процессов. Формируются и исчезают перемычки-бары, перестраивается распределение массы в центральной области, образуются кольца звездообразования и “псевдо-балджи” (Kormendy & Kennicutt. 2004). Внимательный взгляд показывает, что галактики - значительно более сложные объекты, нежели представлялось ранее. Это открытые системы, активно взаимодействующие с окружением. И если на ранних этапах образования галактик (z = 1 — 5) основную роль играли “большие слияния“ объектов с примерно эквивалентными массами, то в современную эпоху, соответствующую красным
7
8
смещениям г < 0.4, доминирующую роль играют "малые слияния" - захват карликовых компаньонов (L6pez-Sanjuan et а!., 2011). Все больше косвенных указаний на то, что для объяснения многих аспектов эволюции галактик требуется учет аккреция газа из межгалактической среды (Kauffmann et а!.. 2010).
С другой стороны, процессы, происходящие в галактиках, тоже влияют на их окружение. Фотоионизационное излучение ОВ-звезд, кинетическая энергия звездных ветров и взрывов сверхновых нагревают газ, формируют как упорядоченные, так и хаотические истечения. Часть газа покидает галактику и либо рассеивается в межгалактическом пространстве, либо, охлаждаясь, возвращается обратно и вновь принимает участие в звездообразовании. К еще более масштабным эффектам приводит работа аккреционной машины активного ядра, особенно когда речь идет о центральных галактиках скоплений (Churazov et al., 2002). Учет такого взаимовлияния (feedback) оказывается критически необходимым в численных расчетах, посвященных как космологической эволюции в целом, так и объяснению параметров отдельных галактик (Hopkins et al., 2012).
Таким образом, наблюдательное изучение морфологии и кинематики галактик является важной и актуальной задачей. Эти исследования важны как потому, что позволяют обнаруживать какие-либо новые эффекты и структуры, так и потому, что для понимания процессов галактической эволюции требуется детальное сравнение наблюдений с результатами численных расчетов в рамках тех или иных моделей. С точки зрения подхода к наблюдениям в современной внегалактической астрономии выделяются два направления. Беспрецедентные объемы данных, представленных в архивах цифровых обзоров неба, позволяют сравнивать общие свойства галактик, сводя их к ограниченному количеству интегральных параметров: цвет, светимость, металличность, средняя дисперсия скоростей, масса звезд и газа и т.п. Здесь скрадываются индивидуальные различия, но за счет статистики большого количества объектов удается обнаруживать интересные закономерности и сравнивать их с модельными предсказаниями. Другой подход подразумевает детальное изучение отдельных галактик,
9
сбор максимально возможной информации о двумерном распределении параметров в картинной плоскости: поверхностной яркости в широких фильтрах и узких линиях, лучевой скорости (поле скоростей), дисперсии скоростей и т.д. Сложность этого подхода состоит в необходимости одновременного анализа разнообразного наблюдательного материала и разработке моделей, адекватно описывающих все наблюдаемые характеристики. Тем не менее, детальное изучение небольших выборок галактик позволяет обнаруживать новые, иногда неожиданные, эффекты, требующие объяснения в рамках расчетов эволюции галактик на космологических шкалах. Именно этот подход реализован в данной диссертации, большая часть которой основана на наблюдениях, выполненных на 6-м телескопе БТА CAO РАН.
Цель работы
Основной целью данной диссертации является детальное изучение движений ионизованного газа и звезд в близких галактиках для решения вопроса о влиянии окружения (карликовых спутников, облаков межгалактического газа и т.д.) на возникновение и эволюцию различных структур как в самих галактических дисках, так и за их пределами. С другой стороны, предполагается рассмотреть различные наблюдательные свидетельства воздействия процессов текущего звездообразования на межзвездную среду галактик с целью понять причины возникновения в ней высокоскоростных турбулентных движений. Для решения этих задач необходимо получить и проанализировать обширный наблюдательный материал по спектроскопии газовой и звездной подсистем близких галактик.
Научная новизна работы
1. Разработанная диссертантом методика обработки и анализа данных наблюдений со сканирующим интерферометром Фабри-Перо позволила “поставить на конвейер" измерения дисперсии скоростей иони-
10
зованного газа із дисках галактик. В результате удалось изучить особенности распределения турбулентных скоростей в 22 близких карликовых галактиках, при том, что ранее такой наблюдательный материал был представлен менее чем для десятка объектов.
2. В трех галактиках раннего типа открыты глобальные газовые диски, вращающиеся в противоположном направлении относительно звезд. Показано, что ионизация газа в этих дисках часто обусловлена ударными волнами, возникающими в результате падения богатых газом спутников.
3. Обнаружено расширение колец звездообразования в галактике Агр 10. Это вторая столкновительно-кольцевая система (после галактики VV 784). в которой напрямую измерена скорость кольцевой волны плотности.
4. На примере Mrk 334 впервые продемонстрирован эффект возмущения газового диска в результате пролета сквозь него карликового спутника: понижение плотности газа, аномальная ионизация, возмущение поля скоростей.
5. Открыты внешние полярные кольца в семи галактиках, детально исследована кинематика ионизованного газа в полярных кольцах галактик Агр 212 и SPRC-7. Составлен новый каталог кандидатов в галактики с полярными кольцами, в три раза увеличивший известное число таких объектов.
6. Впервые изучена кинематика газового и звездного компонентов в уникальной кольцевой галактике - Объекте Хога. Приведены аргументы в пользу того, что объект образовался в результате холодной аккреции газа из филаментов межгалактической среды.
7. Обнаружены околоядерные полярные диски в галактиках различных морфологических типов: Mrk 33. Mrk 370, NGC 3368, NGC 3599, NGC 3626. NGC 5850. NGC 7742. Составлен наиболее полный на се-
11
годняшний день список таких объектов, аргументировано существование прямой связи между наличием внутреннего полярного компонента и событием недавнего взаимодействия с компаньоном или поглощением карликовых спутников.
8. Продемонстрировано, что диагностические диаграммы 1-а, построенные в эмиссионных линиях ионизованного газа, могут с успехом использоваться для поиска разного рода компактных туманностей в близких галактиках. Предложена интерпретация наблюдаемого в карликовых галактиках распределения точек на этих диаграммах, существенно дополняющая предыдущие работы по этой теме.
Научная и практическая ценность работы
Представленная в диссертации методика обработки и анализа данных, получаемых со сканирующим интерферометром Фабри-Перо, с успехом применяется как в CAO РАН, так и в других астрономических учреждениях (ГАИШ МГУ, СПбГУ, Ruhr-University Bochum).
Результаты детального изучения кинематики галактик с противовра-щающимися дисками, столкновительных кольцевых систем, галактик с полярными кольцами, могут использоваться (и уже используются) для численного моделирования таких объектов. Это позволяет не только лучше понять процесс взаимодействия галактик, но и наложить пределы на массу и даже форму темного гало, что важно для понимания роли темной материи в эволюции галактик.
Дальнейшее изучение объектов из нового каталога галактик с полярными кольцами (SPRC) позволит лучше понять происхождение таких структур, оценить их стабильность, а также проверить гипотезу о том, что часть массивных полярных колец образовалось в результате холодной аккреции из филаментов межгалактической среды. Наблюдения галактик из SPR.C уже проводятся как на 6-м телескопе CAO РАН. так и в других обсерваториях (IRAM).
12
Наблюдаемые параметры структуры, кинематики и звездного населения Объекта Хога накладывают жесткие условия на возможность формирования таких галактик либо в результате холодной аккреции газа, либо в процессе слияния галактик.
Приведенные в диссертации характеристики внутренних полярных структур могут использоваться для сравнения численных моделей взаимодействия галактик с наблюдениями.
Полученные в диссертации параметры хаотических движений ионизованного газа в карликовых галактиках, являются важным исходным материалом для сравнения с расчетами воздействия молодых звездных группировок на газовую среду галактик. То же относится к наблюдаемым характеристикам выбросов газа над плоскостью диска, обнаруженных диссертантом в ряде спиральных галактик.
Основные результаты, выносимые на защиту
1. Методика наблюдения и анализа данных, позволяющая с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо картировать распределение дисперсии скоростей ионизованного газа в галактиках и эмиссионных туманностях.
2. Обнаружение противовращающихся компонент в ряде галактик ранних типов: околоядерных газовых и звездных дисков в NGC 1316 и NGC 3945, крупномасштабных газовых дисков в NGC 2551, NGC 5631 и NGC 7742. Вывод об ударной ионизации газа в случаях, когда плоскость вращения газового компонента наклонена под небольшим углом к звездному диску. Вывод об образовании проти вовращающихся компонент этих галактик в результате захвата богатых газом спутников. Обнаружение наблюдательных свидетельств в пользу идеи генерации резонансных колец звездообразования в ходе такого взаимодействия.
3. Результаты наблюдательного изучения галактик, испытавших лобо-
13
вое столкновение с массивным компаньоном. Обнаружение расширения и вертикальных движений в кольцах пекулярной галактики Агр 10, доказательства того, что кольцевые волны в диске являются результатом центрального столкновения со спутником, определение параметров столкновения. Наблюдательные аргументы, показывающие, что область аномальной ионизации в галактике Mrk 334 является местом недавнего столкновения с ядром разрушенной галактики-спутника.
4. Результаты детального изучения кинематики газа в галактиках с внешними полярными или сильно наклоненными подсистемами: в Агр 212 обнаружен внешний газовый диск со сложной геометрией, а. в SPRC-7 гигантский звездно-газовый полярный диск. Новый каталог галактики с полярными кольцами, позволивший в несколько раз увеличить число надежных кандидатов в такие объекты. На основании наблюдений на 6-м телескопе CAO РАН подтверждено существование внешних полярных колец в пяти галактиках каталога.
5. Результаты изучения морфологии и кинематики уникальной кольцевой галактики - Объекта Хога. Объяснение пекулярной структуры этой галактики холодной аккрецией газа из межгалактической среды на прародительницу - эллиптическую галактику.
6. Обнаружение околоядерных газовых и звездно-газовых полярных и наклонных дисков в ряде галактик как ранних, так и поздних морфологических типов. Результаты статистического изучения наблюдаемых характеристик внутренних полярных структур. Наблюдательные аргументы в пользу их внешнего происхождения в результате поглощен и я галакти к-спутн и ков.
7. Результаты анализа внутренней кинематики ионизованного газа в ряде карликовых галактик Местного Объема. Определение характеристик различных структур, образованных в результате воздействия молодых звездных группировок на межзвездную среду: гигантских
14
расширяющихся оболочек в карликовых галактиках, биполярной туманности в 1C 1613. возможного остатка Гиперновой в 1C 10, галактического ветра в NGC 4460. Обнаружение высокоскоростных движений ионизованного газа вокруг областей звездообразования ряда близких спиральных галактик. Объяснение наблюдаемого распределения дисперсии скоростей ионизованного газа в карликовых галактиках наличием у областей НИ корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями.
Достоверность представленных результатов
Достоверность результатов обусловлена применением хорошо отработанных и зарекомендовавших себя методик обработки и анализа наблюдательных данных; полученные результаты физически непротиворечивы и удовлетворительно согласуются с теоретическими модельными расчетами. Важным свидетельством достоверности полученных в диссертации результатов является их апробация на национальных и международных симпозиумах и конференциях, а также обсуждение этих результатов со специалистами в данной области и публикация основных положений в ведущих астрофизических журналах.
Апробация результатов
Основные результаты диссертации лично докладывались диссертантом на семинарах и конкурсах научных работ CAO РАН, семинарах ГАИШ МГУ, ИКИ РАН, ИНАСЛН. университета г. Падуи (Италия), Канарского института астрофизики (Испания), Южной европейской обсерватории (Чили). Рурского университета г. Бохума (Германия), а также на следующих 11 всероссийских и 20 международных конференциях (в том числе, в форме приглашенных докладов и лекций):
“Galactic dynamics”, JENAM-2003, (Будапешт, 2003); Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004, (Москва, 2004); “The life of galaxies”,
15
JENAM-2004. (Гранада, 2004); “5th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics”, (Вршац. 2005); “Science Perspectives for 3D Spectroscopy”. (Гаршинг, 2005); XVII Canary islands winter school of astrophysics “3D spectroscopy”, (Пуэрто-Круз, 2005): Всероссийская конференция “Астрономия 2000: традиции, настоящее и будущее”. (С.-Петербург, 2006); Симпозиум IAU 235 “Galaxy Evolution Across the Hubble Time”, (Прага, 2006); “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”. (Пущино, 2007); “Cosmic Physics”, (Н. Архыз, 2007); “6th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics”, (Сремски Карловцы, 2007); “Dynamics of Galaxies”, (Пулково. 2007); “Formation and Evolution of Galaxy Disks”, (Рим, 2007): “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”, (Пущино, 2008); “Gas and Stars in Galaxies - A Multi-Wavelength 3D Perspective”, (Гаршинг, 2008); “Tumbling, Twisting, and Winding Galaxies: Pattern Speeds along the Hubble Sequence”, (Падуя, 2008); “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”, (Пущино, 2009); “7th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics”, (Зренианин, 2009); “Nearby Dwarf Galaxies”, (H. Архыз, 2009); “Hunting for the Dark: The Hidden Side of Galaxy Formation”, (Мальта, 2009); “Физика Космоса”, (Екатеринбург, 2009); “Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2009” (Москва, 2009); Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2010, (Н. Архыз, 2010); “Dynamics and evolution of disc galaxies”, (Пущино, 2010); “A Universe of Dwarf galaxies: observations, theories, simulations”, (Лион, 2010); “8th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics”, (Дивчибаре, 2011); “Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2010” (Москва, 2010); “Minor merging as а driver of galaxy evolution”, EWASS - 2011. (С. -Петербург, 2011); “Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2011” (Москва, 2011); “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”, (Пущино. 2012); “European Week of Astronomy and Space Science - 2012”, (Рим, 2012)
16
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения; содержит 78 рисунков, 8 таблиц. Список цитируемой литературы включает 370 наименований. Общий объем диссертации - 347 страниц. В конце каждой главы приводятся список полученных результатов и указание на основные статьи, в которых они были представлены.
Краткое содержание диссертации
Во Введении обсуждается актуальность работы, цели и задачи исследования, научная новизна, научная и практическая ценность полученных результатов, формулируются основные положения, выносимые на защиту, приводится список работ, в которых опубликованы результаты диссертации, с указанием личного вклада диссертанта в совместных публикациях.
Первая глава посвящена методике наблюдений и анализу данных о внутренней кинематике галактик. В §1.1 обсуждаются методы панорамной (3D) спектроскопии, позволяющие получать спектральную информацию ото всех участков протяженного объекта, заполняющих поле зрения прибора. Далее описывается аппаратура, используемая для наблюдений методами панорамной спектроскопии на 6-м телескопе CAO РАН. Именно. в §1.2 кратко представлен редуктор светосилы SCORPIO, созданный при участии диссертанта. Основная часть наблюдательного материала, на котором основана диссертация, была получена с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо (ИФП) в составе прибора SCORPIO. В §1.3 представлена разработанная диссертантом методика обработки данных, получаемых со сканирующим ИФП. Особое внимание уделяется проблеме измерения дисперсии скоростей ионизованного газа. В §1.4 обсуждается к росс- корреляционная техника измерения параметров звездной кинематики (лучевой скорости и дисперсии скоростей) на основе материала, получаемого со спектрографами MPFS и SCORPIO (в режиме длинной щели). В §1.5 рассматриваются различные модельные представления по-
17
лей скоростей ионизованного газа дисковых галактик: модель к пази кругової-о вращения, двумерная модель изогнутого диска. Рассмотрен метод корректного умела вклада от расширяющихся ионизованных оболочек в наблюдаемую кинематику газа в карликовых галактиках.
Во второй главе рассматривается феномен противовраіцения в дисках галактик. В §2.1 кратко обсуждается проблема малых слияний, когда, захват карликового спутника, не искажая в целом структуры дисковой галактики, может инициировать активность ядра, вспышку звездообразования или сформировать кинематически выделенный компонент в диске. Если направление орбитального момента спутника заметно отличалось от момента вращения галактического диска, то в дальнейшем может оказаться, что часть звезд или газовых облаков в галактике вращаются в направлении противоположном остальному диску. Примеры подобных кинематически выделенных структур, обнаруженных диссертантом, приводятся в §2.2. По результатам наблюдений со спектрографом MPFS показано, что диск ионизованного газа в околоядерной области (г<500 пк) линзовидной галактики NGG 3945 вращается в противоположном направлении относительно звездного, хотя и располагается в той же плоскости. А в эллиптической галактике NGC 1316, остатки разрушенного спутника сформировали компактный (г<200 пк) звездный диск, вращающийся в противоположную сторону относительно внешнего звездного сфероида.
В отличие от кинематически выделенных структур в центральном килопарсеке, крупномасштабное противовраіцение встречается значительно реже. Всего известно чуть больше десятка близких галактик с протяженными (более нескольких кик) противовращающимися подсистемами (Sil’chenko et al., 2009). Этот список включает и три объекта, в которых крупномасштабная кинематика была впервые изучена в наблюдениях на 6-м телескопе CAO РАН: NGC 2551. NGC 5631 и NGC 7743. Они рассматриваются в §2.3. Показано, что весь газ в их дисках вращается в противоположном направлении относительно звездного компонента, диаметры дисков ионизованного газа составляют 0.7 - 1 Z?25* т.е. сравнимы с характерными размерами звездных дисков. В этих галактиках мы ви-
18
дим последовательные стадии одного и того же процесса - поглощения маломассивного богатого газом спутника имеющего соответствующее направление момента вращения. В NGC 5631 прецессия разрушенного спутника не завершилась, газ еще не опустился в плоскость галактики и не сжался до требуемой плотности. Заметного звездообразования в нем нет, ионизация газа, во всем диапазоне радиусов, обеспечивается ударными волнами. Во внутренних областях NGC 2551 в захваченном газе уже началось звездообразование, в то время как на периферии ионизация газа скорее всего обусловлена ударными волнами. А в NGC 7742 уже весь газ диска ионизован ультрафиолетовым излучением молодых звезд. В диске идет активное звездообразование, большая часть которого сосредоточена в кольце диаметром около 2 кпк. представляющим собой редкий пример “резонансного кольца без бара". Предложен сценарий, согласно которому кольцевая структура является результатом недавнего взаимодействия при определенных условиях возмущение гравпотенциала в результате пролета компаньона будет сходно с воздействием бара на диск галактики. Впоследствии эта идея нашла подтверждение в численных расчетах взаимодействия галактик.
В §2.4 рассмотрена внутренняя кинематика NGC 7743. Наблюдения на 6-м телескопе показали, что здесь весь ионизованный газ располагается в диске радиусом около 5 кпк, значительно наклоненном к звездному диску галактики. В зависимости от принятой взаимной ориентации дисков угол наклона составляет 34 і 9° или 77 ± 9°. По происхождению и механизму ионизации этот газовый диск родствен рассмотренным выше проти во вращающимся структурам и представляет собой наиболее ранний этап их формирования. Наиболее вероятной причиной образования такого диска является аккреция из богатого газом окружения галактики, что подтверждается данными наблюдений в линии 21 см. Наблюдаемое отношение потоков эмиссионных линий заставляет предположить, что основной вклад в ионизацию вносят ударные волны, возникающие при пересечении потенциальной ямы звездного диска газовыми облаками на наклонных орбитах. Отмечается, что наклонный газовый диск в NGC 7743 является одной из
19
самых мало контрастных структур такого рода, обнаруженных в других галактиках.
Третья глава посвящена галактикам, пережившим лобовое столкновения с компаньонами. В §3.1 кратко рассмотрены современные представления о формировании столкновительных кольцевых галактик. Такие объекты, образовавшиеся в результате осевого прохождения достаточно массивного спутника, представляют собой уникальную лабораторию для изучения распространения сверхзвуковой волны плотности по невозмущенному диску, а также для проверки различных теорий распространения звездообразования. Согласно наиболее популярной точке зрения, подтверждаемой рядом численных расчетов (Appleton & Struck-Marcell, 1996), волна, движущаяся из центра диска к периферии, динамически разогревает диск, а также, подобно спиралям галактик, сжимает газ. что приводит к массовому образованию звезд. Серьезную помощь в построении самосогласованных моделей столкновительных кольцевых галактик может оказать изучение кинематики газовых дисков, включая прямые измерения скорости распространения кольцевых волн. Но до недавнего времени такие измерения были крайне немногочисленны, противоречивы и касались в основном только галактики 'Тележное колесо” (VV 784).
В §3.2 рассмотрен случай пекулярной галактики Агр 10. кроме всего прочего, интересной еще и тем, что это один из немногих известных объектов. когда повезло застать сразу два кольца, бегущих по диску. По результатам наблюдений Агр 10 удалось в деталях изучить движения газа в диске, возмущенном кольцевыми волнами. На основании полученных данных построена численная гидродинамическая модель распространения кольцевых волн, удовлетворительно описывающая наблюдаемые характеристики галактики. Предполагается, что до столкновения Агр 10 представляла из себя галактику типа Sb, с протяженным звездным диском относительно низкой поверхностной яркости и развитой спиральной структурой. 85 млн.лет назад произошло лобовое столкновение с менее массивной спиральной галактикой раннего типа, которая пролетела сквозь диск Агр 10 примерно в 3 кпк от центра, почти параллельно направлению оси вра-
20
щения. Удалось обнаружить и сам “компаньон-возмутитель”, в картинной плоскости он проецируется близко к ядру основной галактики и по большей части закрыт от нас ее диском. Возникшие возмущения гравитационного потенциала порождают две расширяющиеся наружу волны плотности, которые сейчас видны на изображениях галактики.
В §3.3 рассматриваются результаты изучения на б-м телескопе прототипа галактик низкой поверхностной яркости Malin 1. Измерения лучевых скоростей звездного компонента показали, что небольшая галактика Malin 1В, заметная на снимках HST, является спутником Malin 1. Текущее взаимодействие с Malin 1В может объяснить основные морфологические особенности центральной области Malin 1 - двухрукавную спиральную структуру, бар и внешнюю однорукавную спираль. Рассматриваются аргументы в пользу того, что ее уникальный по протяженности звездно-газовый диск (размером до 120 кпк) является закономерным итогом эволюции кольцевой волны в соответствии со сценарием Mapelli et al. (2008). Рассмотрение крупномасштабного окружения Malin 1 приводит к вывода что галактика SDSS J123708.91 + 142253.2 является наиболее вероятным компаньоном, ответственным за формирование протяженной оболочки низкой поверхностной яркости, возникшей вследствие лобового столкновения с Malin 1.
В §3.4 описывается еще одно любопытное последствие столкновения галактик, когда впервые удалось обнаружить точное место пролета компаньона через диск галактики. Здесь представлено исследование структуры и кинематики сейфертовской галактики Mrk 334. На глубоких изображениях найдены протяженные приливные структуры в виде петель и арок - результат недавнего взаимодействия с достаточно большим спутником (1/3 — 1/5 от массы основной галактики). В диске обнаружена каверна, заполненная ионизованным газом низкой плотности. Весь набор имеющихся данных (измерения лучевых скоростей звезд и ионизованного газа, диагностические диаграммы отношений потоков в линиях разного возбуждения, морфология приливных деталей и т.д.) удается интерпретировать в рамках предположения, что мы наблюдаем место недавнего
21
(около 12 млн. лет назад) пролета остатков разрушенного спутника через газовый диск основной галактики. Необычно высокое отношение линий [OIIIJ/H/? наблюдаемое в этой области, объясняется мощной ударной волной со скоростью более 250 км/с. Согласие всех трех оценок скорости столкновения (по кривой вращения, по возмущению поля скоростей и по ионизационным моделям) свидетельствует в пользу предложенной интерпретации образования ионизованной каверны.
Четвертая глава посвящена исследованию галактик с полярными кольцами (ГПК), представляющих собой пекулярные системы, в которых наблюдаются внешние кольца или диски из газа, пыли и звезд, вращающиеся в плоскости примерно перпендикулярной к диску основной галактики. Считается, что образование ГПК вызвано слиянием галактик с соответствующим направлением момента вращения, аккрецией на галактику вещества спутника или газовых филаментов из межгалактической среды. В §4.1 кратко обсуждаются основные проблемы исследования таких объектов, перспективы их дальнейшего изучения. Выделены два возможных пути решения вопросов, связанных с формированием и эволюцией полярных колец. Во-первых, это детальное изучение уже известных кандидатов с привлечением данных о морфологии и кинематике. Во-вторых, расширение списка кандидатов, как с целью уточнения функции светимости ГПК и продвижения в сторону больших красных смещений, так и с целью поиска объектов, в которых и кольцо, и галактика “удобно” развернуты к лучу зрения, что позволило бы одновременно исследовать и кинематику, и детали внутренней структуры. Оба этих направления представлены в диссертации. В §4.2 рассмотрена кинематика газа в Агр 212. Здесь обнаружены две кинематически различные подсистемы вращающегося газа - внутренний диск и внешние эмиссионные филаменты. Вращение первой подсистемы происходит в плоскости звездного диска, в то время как внешние области звездообразования находятся в плоскости, наклоненной к нему под значительным углом. Свидетельством взаимодействия между газом полярного кольца и газом внутреннего диска является наличие ударных фронтов в центральных областях галактики. Агр 212 оказыва-
22
ется первой из ГПК, в которой удается непосредственно наблюдать взаимодействие между обеими газовыми подсистемами. Наиболее вероятной причиной образования полярного кольца является аккреция газа с карликового спутника UGC 12549.
В §4.3 представлено исследование галактики с полярным кольцом SDSS Л075234.33+292049.8 (SPRC-7), случайно обнаруженной на снимках SDSS. Анализ ноля скоростей ионизованного газа показал, что это гшантское (48 кпк диаметром) кольцо вращается под заметным углом к плоскости центральной галактики. В зависимости от принятой геометрии угол между ними составляет 58 ± 10° или 73 ± 11°. Наблюдаемые характеристики полярного диска представляют собой серьезную проблему для существующих теорий формирования ГПК. так как галактике требуется захватить извне массу газа и звезд, равную собственной звездной массе, что проблематично. Альтернативное предположение о слиянии двух близких по массам галактик с ортогонально ориентированными дисками находится в противоречии с параметрами центральной галактики, прежде всего с ее относительно быстрым вращением. Возможно, что кольцо образовалась в результате аккреции холодного газа из протяженных филаментов межгалактической среды.
Схожий сценарий предлагается и для объяснения образования Объекта Хога - уникальной кольцевой галактики, которой посвящен §4.4. Благодаря наблюдениям, выполненным на 6-м телескопе CAO РАН, впервые удалось изучить внутреннюю кинематику газа и звезд, а также возраст и металличность звездного населения как в центральной эллиптической галактике, так и в гигантском (диаметром 50 кпк) кольце, состоящем из ионизованного газа и областей звездообразования. В отличие от ГПК, вращение обоих компонент здесь происходит в одной плоскости. Но формирование столь массивного и протяженного кольца удается объяснить только в рамках гипотезы, предлагавшейся для некоторых полярных колец. Именно, предполагается, что ядро объекта Хога сформировалось в результате монолитного коллапса массивного газового облака, что обеспечивает как резкий градиент металл и чности. так и относительно быст-
23
рое вращение звездного сфероида. Дальнейшее существование изолированной эллиптической галактики в достаточно богатом газом окружении подразумевает медленную (так называемую “холодную”) аккрецию облаков газа из межгалактической среды. Ряд современных космологических моделей указывают на то, ч то газ должен накапливаться в протяженных филаментах, которые с свою очередь аккрецируются массивными гало галактик (Brook et a.i., 2008). Аккреция из космологического филамента позволяет сформировать вокруг эллиптического ядра достаточно массивный диск HI, обладающий заметным моментом вращения. По достижению необходимой плотности газа несколько млрд. лет назад в диске началось звездообразование, продолжающееся и в современную эпоху.
Прогресс в изучении ГПК сковывается малым числом известных объектов этого типа. К 2010 г. к ним можно было отнести лишь около двух десятков кинематически подтвержденных галактик, из которых лишь несколько не входили изначально в каталог кандидатов Whitmore et al. (1990), основанный на изучении фотографий отдельных галактик. В современную эпоху для поиска объектов разумно использовать цифровые обзоры неба. В §4.5 описывается новый каталог кандидатов в ГПК, основанный на результатах проекта Galaxy Zoo, в рамках которого сотни тысяч волонтеров выполняют классификацию галактик в обзоре SDSS. Опираясь на предварительную классификацию Galaxy Zoo для ~ 900 тысяч галактик, была построена выборка из 41958 галактик с пекулярной морфологией. Объекты, найденные в ходе просмотра отобранных изображений, вместе с кандидатами из интернет-форума проекта составили новый каталог SPRC (Sloan-based Polar Rings Catalog). Он содержит 275 галактик, из которых 70 отнесены к “наилучшим кандидатам”, 115 кандидатов классифицированы как “хорошие”, 53 галактики отнесены к связанным с ГПК объектам (с сильно изогнутыми дисками и взаимодействующие). Также выделено 37 галактик, у которых предполагаемое полярное кольцо сильно развернуто к лучу зрения, включая несколько галактик, похожих на Объект Хога.
В результате пробных спектральных наблюдений на б-.м телескопе САО РАН подтверждено существование полярных колец в пяти галактиках
24
каталога. Вместе с имеющимися в литературе данными к кинематически-подтвержденным ГПК можно отнести уже 10 галактик из SPRC. Новый каталог в три раза увеличивает число уверенных кандидатов в ГПК и может1 служить хорошей основой для дальнейшего детального изучения как отдельных галактик, так и для статистического исследования полярных колец, частоты взаимодействий между галактиками и т.д.
В пятой главе рассматривается феномен внутренних (околоядерных) полярных колец и дисков, размер которых меньше характерных размеров балджа или внешнего диска. В §5.1 кратко описывается история открытия и исследования внутренних полярных структур (ВПС). Несмотря на то, что число таких объектов даже превышает число кинематически подтвержденных внешних полярных колец, природа их во многом остается неясной. Отсутствует внятный самосогласованный сценарий их формирования, вон {юсы устойчивости подобных структур не решены. Противоречивы взгляды на связь ВПС с барами галактик и их внешним окружением: наличием спутников и следов взаимодействия.
В §5.2 представлены результаты исследования В1ІС, обнаруженных в ходе наблюдений на 6-м телескопе CAO РАН различных выборок галактик с помощью панорамного спектрографа MPFS. Описываются особенности внутренней кинематики, даются оценки основных параметров внутренних структур, которые в каждой галактике имеют свои особенности. Так в NGC 5850 и NGC 3368 внутренние газовые диски ориентированы почти ортогонально к звездным дискам галактик, при этом в NGC 3368 газопылевой диск располагается перпендикулярно к большой оси бара. В линзовидных галактиках NGC 3599 и NGC 3626 - членах группы Leo II - ситуация иная. В первом случае речь идет не о диске, а о кольце: внутри центральных ~ 100 пк газ вращается в той же плоскости, что и звезды, а с ростом расстояния от центра наклон орбит газовых облаков увеличивается, составляя около 50° на г = 700 пк. В NGC 3626, наоборот - газовый диск сильно наклонен внутри ~ 500 пк от центра, в то время как на больших радиусах газ и звезды вращаются в одной плоскости, но в противоположных направлениях.
25
В §5.3 рассмотрены примеры ВПС. обнаруженных в голубых компактных карликовых галактиках в ходе изучения кинематики ионизованного газа с помощью сканирующего ИФП: NGC 7468, Mrk 33, Mrk 370. Во всех случаях внутренняя часть газового диска оказывается сильно наклоненной к основной плоскости.
В §5.4 представлены основные параметры ВПС, описанных в литературе, включая и объекты, изученные диссертантом. Список содержит 47 галактик, для которых имеются веские аргументы в пользу того, что в их внутренних областях заметная часть излучающей материи стационарно вращается в плоскости, сильно наклоненной к плоскости основного диска. В §5.5 обсуждаются статистические свойства характеристик как самих внутренних структур, так и содержащих их галактик. Показано, что ВПС встречаются в галактиках всех морфологических типов - от Е до 1гг. Радиус большинства из них не превышает 1.5 кпк. Возможно, что это ограничение связано с тем, что для устойчивого существования полярных орбит необходим стабилизующий фактор - сфероидальный или трехосный потенциал. Для классических ГПК это гравитационный потенциал темного гало, а для внутренних структур - потенциал балджа или бара. ВПС одинаково часто встречаются как в галактиках с перемычками, так и без них. В тоже время, если галактика обладает баром (или трехосным балджем), то это приводит к стабилизации полярного диска так, что его ось вращения совпадает с большой осью бара. Самые внутренние области этих структур, как правило, расположены в полярной плоскости, с ростом расстояния от ядра часто наблюдается изгиб - приближение орбит к плоскости галактики. У 70% галактик с внутренними полярными структурами заметны те или иные следы недавнего взаимодействия, что указывает на ведущую роль внешнего окружения (взаимодействия галактик, захвата материи с соответствующим направлением орбитального момента) в формировании этих пекулярных структур.
В шестой главе рассматриваются крупномасштабные (пространственные шкалы от 100 ик до нескольких кпк) движения газа, так или иначе вызванные происходящим в их дисках звездообразованием. §6.1 представ-
26
лен обзор некоторых вопросов, связанных с изучением воздействия молодых звездных группировок на межзвездную среду галактик.
В §6.2 описывается цикл работ, посвященных карликовой галактике Местной Группы 1С 1613. В начале приводятся результаты изучения с помощью сканирующего ИФП кинематики гигантской биполярной туманности БЗ вокруг единственной в галактике звезды Вольфа-Райе. В результате впервые удалось измерить скорость расширения обоих “пузырей’’. составляющих туманность (диаметром около 110 и 220 пк) и оценить возраст ионизованной структуры (0.3-1 млн. лет). Необычная морфология туманности объясняется тем, что звезда образовалась в плотной газовой стенке на краю гигантской каверны в распределении Н1, так что звездный ветер прорывался в двух направлениях из плотного слоя газа. Последующий анализ данных наблюдений галактики в линии 21 см на телескопе УЪА подтвердил это предположение. Одновременно используя результаты наблюдений со сканирующим ИФП и данные УЬА. впервые удалось детально исследовать кинематику и распределение газа в гигантском комплексе ионизованных и нейтральных оболочек в единственном очаге современного звездообразования в галактике. Уточнены скорости расширения и кинематический возраст основных эмиссионных оболочек, составивший 0.6-2.2 млн. лет. А также обнаружены оболочки нейтрального газа диаметром 300-350 пк с кинематическим возрастом 5.3 5.6 млн. лет. Столкновение расширяющихся оболочек приводит к сжатию газа в плотное газовое кольцо, в котором рождаются молодые звезды. Этот эффект демонстрируется на примере оболочек 112 и 134. Кроме этих оболочек в распределении Н1 в 10 1613 найдены кольцевые и дугообразные структуры значительно большого размера, особенно впечатляет гигантская каверна размером 1-1.5 кпк. Расчеты, основанные на полученном наблюдательном материале показали, что требуемый для образования сверхоболочки Н1 источник энергии соответствует темпу звездообразования почти в 20 раз превосходящему наблюдаемый внутри этой суперкаверны. Скорее всего, проблема решается при учете последовательного воздействия на межзвездную среду нескольких поколений звезд.
27
В §6.3 рассмотрена другая карликовая иррегулярная галактика Местной Группы - 1C 10, отличающаяся относительно бурным современным звездообразованием. В радионаблюдениях Yang & Skillman (1993) здесь была обнаружена так называемая “синхротроннал сверхоболочка" размером около 200 пк, которую традиционно считают результатом практически одновременной вспышки десятка сверхновых. Измерения, выполненные на G-м телескопе САО РАН, позволили измерить скорость расширения, электронную плотность и общую кинетическую энергию оболочки. Анализ имеющихся радиоданных, представленный в работе Lozinskaya & Moiseev (2007), показал, что вспышка Гиперновой (экстремально массивной звезды, выход энергии при вспышке которой превышает КР1 эрг) лучше, чем множественные сверхновые, объясняет природу синхротрон-ной сверхоболочки, поскольку последующие вспышки сверхновых мало добавляют к радиояркости оболочки, сформированной первыми вспышками. Центр сверхоболочки ассоциируется с ярчайшим в галактике рентгеновским источником 1C 10 X-I - аккрецирующей двойной системой, состоящей из звезды Вольфа-Райе и темного компонента, масса которого согласно новым оценкам составляет 23 - 34 М©. Столь внушительная величина, является дополнительным аргументом в пользу недавнего (менее 10° лет назад) взрыва Гиперновой.
§6.4 посвящен исследованию изолированной линзовидной галактики NGC 4460. в центральной части которой в ходе Нообзора близких галактик (Kaisin & Karachentsev, 2008) была обнаружена яркая протяженная туманность. Галактика исследовалась на 6-м телескопе САО РАН методами панорамной и длиннощелевой спектроскопии. Анализ архивных изображений SDSS, GALEX и HST указывает на то, что все современное звездообразование сосредоточено в компактной области диска галактики радиусом около 1 кпк. Показано, что наблюдаемые параметры ионизованного газа (кинематика, состояние ионизации, плотность) объясняются выбросом ram над плоскостью галактики, вызванным центральной вспышкой звездообразования. Полученные параметры галактического ветра (скорость истечения Voul ~ 130 км/с, кинематический возраст
28
эмиссионной структуры 10 - 12 млн. лет, кинетическая энергия 3 х 10;>2 эрг) сравнимы с известными характеристиками ветра в NGC253. Обсуждается причина звездообразования как в NGC 4460, так и в других изолированных E-S0 галактиках Местного Объема. Приводятся соображения в пользу того, что процесс подпитки изолированных галактик межгалактическим газом на космологической шкале носит монотонный, невспышеч-ный характер.
§6.5 описываются крупномасштабные движения ионизованного газа в спиральных галактиках, явно указывающие на существование газовых облаков, выброшенных из плоскости диска, либо падающих на нет. Так, в северо-восточной стороне диска галактики NGC 1084 обнаружены как минимум две системы ионизованного газа. Первая связана с нормальным вращением в диске. Вторая - с движениями газа вокруг системы областей звездообразования со скоростями до 150 км/с по лучу зрения. Размер пекулярной области составляет около 3 кпк. Эти движения часто сопровождаются интенсивным высвечиванием в запрещенной линии [Nil] на фронтах ударных волн. Наиболее вероятная интерпретация состоит в том, что мы наблюдаем газ, выброшенный из областей звездообразования -“галактические фонтаны”. Обсуждается возможная связь этого явления с высокоскоростными облаками нейтрального водорода, наблюдаемыми как в Млечном Пути, так и в ряде близких галактик. Морфологически и кинематически схожие области обнаружены еще в четырех галактиках (1C 1525. NGC 2964, NGC 3893, NGC 6643), что составляет треть выборки спиральных галактик, кинематика ионизованного газа в которых детально изучалась на 6-м телескопе CAO РАН со сканирующим ИФП.
Седьмая глава посвящена вопросу о природе высокоскоростных турбулентных движений ионизованного газа в гигантских областях звездообразования и карликовых галактиках. §7.1 обсуждается важность изучения хаотических движений газа в карликовых галактиках. Из-за малой глубины потенциальной ямы и отсутствия спиральных волн плотности, такие галактики являются замечательным “полигоном” для рассмотрения процессов взаимодействия молодых звездных группировок с межзвездной
29
средой. Кроме того, важно уметь правильно учитывать воздействие этих эффектов на газовую среду, чтобы из наблюдаемого распределения лучевых скоростей получить кривую кругового вращения. Рост точности измерений позволяет строить и анализировать не только поля лучевых скоростей, но и двумерные карты дисперсии скоростей ионизованного газа (а). В то же время, природа наблюдаемых в карликовых галактиках сверхзвуковых (а > 10 — 20 км/с) турбулентных движений ионизованного газа, является предметом давней дискуссии, окончательная точка в которой еще не поставлена.
Поэтому необходимо уметь корректно интерпретировать структуры, наблюдаемые на картах дисперсии скоростей ионизованного газа. Именно этому посвящен §7.2, в котором представлены результаты изучения нескольких близких карликовых галактик (DDO 53, DDO 99, DDO 125, DDO 190, UGC 8508, UGCA 92 и VII Zw 403) с помощью сканирующего ИФП на б-м телескопе CAO РАН. Рассмотрены как двумерные карты дисперсии лучевых скоростей, так и диаграммы “поверхностная яркость дисперсия скоростей” (/ — сг). В пяти галактиках обнаружены расширяющиеся оболочки ионизованного газа диаметром до 350 пк с кинематическим возрастом 1-4 млн. лет. Кроме индивидуальных особенностей каждого объекта удалось выявить ряд общих закономерностей, указывающих на связь величины хаотических движений газа с процессами текущего звездообразования. Яркие области НИ показывают малую ширину линий, с уменьшением поверхностной яркости разброс наблюдаемых величин растет, так что в большинстве областей низкой яркости дисперсия значительно превосходит среднее значение. Отмечается, что диаграммы Ï — а могут с успехом использоваться для поиска в галактиках отдельных уникальных объектов - остатков вспышек сверхновых, расширяющихся туманностей вокруг массивных звезд и т.п. Так, в UGC 8508 обнаружена компактная туманность, которая, судя по последующим спектральным наблюдениям со SCORPIO, связана с новым кандидатом в яркие голубые переменные - звездой LBV.
Поскольку типичное пространственное разрешение наблюдений с ИФП
30
составляло 30 - 50 пк, возникает опасность, что потеря информация о мелкомасштабной кинематике газа может серьезно отразиться на виде диаграмм I — а и распределении дисперсии скоростей. С целью проверки этот эффекта в §7.3 анализируются результаты наблюдений более близких галактик 1C 10 и 1C 1613, сглаженные до разрешения ~ 40 пк. Показано, что несмотря на потерю точек, сглаживание мало влияет на общий вид диаграмм I - а.
Далее, в §7.4 обсуждаются причины наблюдаемого роста дисперсии скоростей ионизованного газа с удалением от центра областей звездообразования. Показано, что модель, ранее предложенная Munoz-Tunön et al. (1996) для объяснения вида диаграммы I — а отдельных комплексов звездообразования, требует существенного дополнения в случае карликовых галактик. Наиболее важным здесь является то, что основная часть областей с высокой дисперсией скоростей связана не с конкретными расширяющимися оболочками, а принадлежит диффузному фону низкой яркости, окружающему комплексы звездообразования. Это поведение наблюдаемых распределений а объясняется наличием у гигантских областей НИ корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями. Такое объяснение согласуется с современными представлениями о турбулентности в межзвездной среде.
В Заключении перечислены основные результаты диссертации и обсуждаются перспективы дальнейшего исследования затронутых в ней вопросов.
Основные публикации по теме диссертации
Статьи в рецензируемых журналах:
1. Moiseev A.V.. “Strong non-circular motions of gas in the spiral galaxy NGC 1084”. 2000. Astronomy and Astrophysics, v. 363, p. 843 - 850
2. Афанасьев В.Л., Лозинская T.A., Моисеев A.B., Блантон E.. “Гигантская биполярная оболочка вокруг WO-звезды в галактике 1С1613:
31
структура и кинематика’5, 2000. Письма в Астрономический журнал, т. 26, с. 190 - 199
3. Moiseev A.V., “Measurement of radial velocities and velocity dispersion of stars in circumnuclear regions of galaxies using the 2D spectroscopy technique”, 2001, Bulletin of the Special Astrophys. Observatory, v. 51,
p. 11 - 20
4. Лозинская T.A., Моисеев А.В., Афанасьев В.Л., Вилкотс Э., Госс М., “Межзвездная среда вокруг WO звезды в галактике 1C 1613: новые наблюдения в оптическом и радио диапазонах”, 2001, Астрономический журнал, т. 78, с. 235 - 250
5. Лозинская Т.А., Архипова В.П., Моисеев А.В., Афанасьев В.Л., “Наблюдения звездных объектов на границе оболочек в комплексе звездообразования в галактике 1C 1613”, 2002, Астрономический журнал, т. 79, с. 19 - 30
6. Моисеев А.В., “Панорамная спектроскопия галактик с двойными барами”, 2002, Письма в Астрономический журнал, т. 28, с. 840 - 854
7. Moiseev A.V., “Reduction of the CCD-observations with scanning interferometer Fabry-Perot”, 2002, Bulletin of the Special Astrophys. Observatory, v. 54, p. 74 - 88
8. Лозинская T.A., Моисеев А.В., Нодорванюк H.К)..“Кинематикаионизованного и нейтрального газа в комплексе звездообразования в галактике 1C 1613”, 2003, Письма в Астрономический журнал, т. 29, с.
95 - 110
9. Sil’chenko O.K., Moiseev A.V., Afanasiev V.L., Chavushyan V.H., Valdes J.R.. “The Leo I Cloud: Secular nuclear evolution of NGC 3379, NGC 3384. and NGC 3368?”. 2003, Astrophysical Journal, v. 591, p. 185 - 203
10. Moiseev A.V, Valdes J.R., Chavushyan V.H.. “Structure and kinematics of candidate double-barred galaxies”, 2004, Astronomy and Astrophysics, v. 421, p. 433 - 453