АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 92, № 10, с. 779-799
УДК 524.7-8
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗВЕЗДНОГО НАСЕЛЕНИЯ ГАЛАКТИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХЦВЕТНЫХ ДИАГРАММ
© 2015 г. А. С. Гусев1*, С. А. Гуслякова2, А. П. Новикова1, М. С. Храмцова3, В. В. Бруевич1, О. В. Ежкова1
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Институт космических исследований Российской академии наук, Москва, Россия 3Институт астрономии Российской академии наук, Москва, Россия Поступила в редакцию 12.12.2014 г.; принята в печать 13.03.2015 г.
Исследовано изменение фотометрических параметров звездных систем в зависимости от особенностей их эволюции и состава звездного населения. С использованием набора 7 эволюционных моделей с экспоненциальным падением темпа звездообразования и 672 моделей со вторичной вспышкой звездообразования показано, что вторичная вспышка звездообразования может смещать положение звездной системы на двухцветных диаграммах вправо или влево от нормальной последовательности цветов галактик и линии поглощения. Этот факт позволяет оценивать состав звездного населения в галактиках по их положению на двухцветных диаграммах в случае немонотонной истории звездообразования. С использованием данных поверхностной фотометрии и оптическом диапазоне (полосы иБУКГ) и ближнем ИК-диапазоне (ЛНК) исследованы состав звездного населения и история звездообразования в структурных компонентах (ядро, балдж, диск, спиральные рукава, бар, кольцо) 26 галактик различных морфологических типов (от S0 до Sd). В 10 из 26 галактик обнаружены компоненты (ядро, балдж, бар) с цветовыми характеристиками, соответствующими звездным системам со вторичной вспышкой звездообразования. Оценены параметры вторичных вспышек. Пять из 10 галактик со сложной историей звездообразования имеют явные структурные нарушения. Обнаружены значительные различия в фотометрических характеристиках между относительно красными галактиками ранних типов (S0—Sb) и относительно голубыми галактиками поздних типов (Sb—Sd). При этом среди галактик типа Sb встречаются галактики как ранних, так и поздних типов. Линзовидные галактики не отличаются по своим фотометрическим характеристикам от спиральных галактик ранних типов.
DOI: 10.7868/80004629915100023
1. ВВЕДЕНИЕ
Определение состава звездного населения галактик и их отдельных крупных составных элементов, таких как балдж, диск, ядро, бар, спиральные ветви, является ключевой задачей при изучении вопросов эволюции галактик. Современный уровень развития приемной аппаратуры и методов обработки и хранения данных позволяет в принципе получить детальное распредение параметров звездного населения (возраст, металличность, дисперсия скоростей) в галактиках, не разрешимых на отдельные звезды. Это, однако, требует комплексных наблюдений: поверхностной фотометрии и спектрофотометрии в максимально широком диапазоне длин волн, одномерной и двухмерной спектроскопии с высоким разрешением. Такие иссле-
E-mail: gusev@sai.msu.ru
дования успешно проводятся для близких ярких галактик (см., например, [1, 2]), но они не являются массовыми.
Поверхностная фотометрия в оптическом диапазоне является наиболее простым методом получения информации о структуре и звездном населении галактик. Проведение фотометрических наблюдений требует стандартной приемной аппаратуры и возможно на небольших (1 —2 м) телескопах. Имеющиеся базы данных содержат в открытом доступе изображения в полосах иБУЕГ многих сотен галактик, которые также можно использовать для анализа фотометрических результатов. Обширная база данных изображений галактик в ближнем ИК-диапазоне (фотометрические полосы ,ГНК), полученная в рамках проекта 2MASS [3], позволяет в дополнение к оптическим данным использовать и данные ИК-диапазона.
Таблица 1. Основные характеристики галактик
Галактика Тип mB M0/ i PA £25 -D25, кпк d, Мпк A(B)g A(B)i
NGC 245 SA(rs)b 3.1 12.72m —21.12m 21° 145° 1.23' 19.3 53.8 0.097m 0.04m
NGC 266 SB(rs)ab 1.6 12.27 -21.94 15 95 3.09 57.4 63.8 0.252 0.01
NGC 524 SA0+(rs) -1.2 11.01 -21.72 5 55 3.63 34.1 32.3 0.299 0.00
NGC 532 Sab? 1.9 13.10 -19.59 71 31 2.29 21.1 31.7 0.337 0.42
NGC 628 SA(s)c 5.2 9.70 -20.72 7 25 10.46 21.9 7.2 0.254 0.04
NGC 783 Se 5.3 13.18 -22.01 43 57 1.42 29.1 70.5 0.222 0.45
NGC 1138 SB0 -1.9 13.31 -19.49 35 95 2.04 19.6 33.0 0.542 0.00
NGC 1589 Sab 2.4 11.80 -21.86 80 159 3.16 45.5 49.5 0.307 0.61
NGC 2336 SAB(r)bc 4.0 11.19 -22.14 55 175 5.02 47.0 32.2 0.120 0.41
NGC 3184 SAB(rs)cd 5.9 10.31 -19.98 14 117 7.59 22.5 10.2 0.060 0.02
NGC 3726 SAB(r)c 5.1 10.31 -20.72 49 16 5.25 21.9 14.3 0.060 0.30
NGC 4136 SAB(r)c 5.2 11.92 -18.38 22 30 2.40 5.6 8.0 0.066 0.05
NGC 5351 SA(r)b? 3.1 12.57 -21.16 60 101 2.40 35.6 51.1 0.074 0.40
NGC 5585 SAB(s)d 6.9 10.94 -18.73 53 34 4.27 7.1 5.7 0.057 0.38
NGC 5605 (R)SAB(rs)c 4.9 12.58 -20.86 36 65 1.62 21.1 44.8 0.318 0.15
NGC 5665 SAB(rs)c 5.0 12.25 -20.42 53 151 1.91 17.3 31.1 0.091 0.35
NGC 6217 (R)SB(rs)bc 4.0 11.89 -20.45 33 162 2.30 13.8 20.6 0.158 0.22
NGC 6340 SA0/a(s) 0.4 11.73 -20.03 20 155 3.16 18.6 20.2 0.173 0.02
NGC 6946 SAB(rs)cd 5.9 9.75 -20.68 31 62 15.48 26.6 5.9 1.241 0.04
NGC 7280 SAB0+(r) -1.3 12.82 -19.44 59 76 2.09 15.8 25.9 0.201 0.00
NGC 7331 SA(s)b 3.9 10.20 -21.68 75 169 9.78 40.1 14.1 0.331 0.61
NGC 7351 SAB0? -2.1 13.39 -17.22 76 2 1.66 5.7 11.7 0.161 0.00
NGC 7678 SAB(rs)c 4.9 12.50 -21.55 44 21 2.08 28.9 47.8 0.178 0.23
NGC 7721 SA(s)c 4.9 11.11 -21.18 81 16 3.02 23.1 26.3 0.121 0.98
1С 1525 SBb 3.1 12.51 -21.89 48 27 1.95 39.5 69.6 0.410 0.24
UGC 11973 SAB(s)bc 3.9 13.34 -22.47 81 39 3.46 59.2 58.8 0.748 0.85
Прямому использованию значений показателя цвета — основных индикаторов состава и возраста звездного населения — мешают неопределенности, связанные с химическим составом и величиной межзвездного поглощения в галактике. К сожалению, на двухцветных диаграммах смещение положения звездной системы, связанное с эффектами металличности и покраснения, происходит вдоль нормальной последовательности цветов (НПЦ) галактик [4—6] — последовательности звездных систем со стандартной историей звездообразования, т.е. с темпом звездообразования (SFR), затухающим по экспоненциальному закону [7]. В общем случае для определения значений металличности и поглощения в галактике необходимо проведение спектроскопических наблюдений, что требует более дорогостоящей и труднодоступной аппаратуры и более крупных телескопов.
Цель настоящей работы — выяснить, какие особенности состава звездного населения в галактиках
можно определить, используя данные оптической (иВУКГ) и инфракрасной (ГИК) фотометрии при отсутствии независимой информации о поглощении и химическом составе. Для этого нами используются полученные ранее результаты поверхностной фотометрии галактик различных морфологических типов, как опубликованные, так и не опубликованные ранее (раздел 2). В разделе 3 мы рассмотрим изменение положений звездных систем на двухцветных диаграммах в зависимости от особенностей истории звездообразования в них, используя современные эволюционные модели. В разделе 4 будет проведено сравнение фотометрических данных с моделями, оценен состав звездного населения в различных компонентах галактик. Обсуждению результатов посвящен раздел 5. В разделе 6 сформулированы выводы работы.
Таблица 2. Общие сведения о наблюдениях
Галактика Фильтры Год Телескоп Обсерватория Ссылка
NGC 245 UBVRI 2005 1.5 м Майданакская
NGC 266 UBVRI 2005 1.5 м Майданакская
NGC 524 U BVRIJHK 2003 1.5 м Майданакская [16, 17]
NGC 532 U BVRIJHK 2003 1.5 M Майданакская [16, 17]
NGC 628 UBVRI 2002 1.5 M Майданакская [18]
NGC 783 U BVRIJHK 2003 1.5 M Майданакская [16, 17]
NGC 1138 U BVRIJHK 2003 1.5 M Майданакская [16, 17]
NGC 1589 U BVRIJHK 2003 1.5 M Майданакская [16, 17]
NGC 2336 U BVRIJHK 2001 1.8M Боянсанская [14]
NGC 3184 BVRI 1998, 1999 1 M, 1 M(JKT) CAO, Ла Пальма [12]
NGC 3726 BVRI 1998 1 M CAO [И]
NGC 4136 BVRIJHK 1998 1 M CAO [13]
NGC 5351 BVRIJHK 1998 1 M CAO [15]
NGC 5585 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская [19]
NGC 5605 BVRI 1997 1.5 M Майданакская [10]
NGC 5665 BVRI 1997 1.5 M Майданакская [10]
NGC 6217 UBVRI 1988, 1989, 1 M Майданакская [9]
1997, 2006 1.5 M
NGC 6340 UBVRI 2006 1.5 M Майданакская
NGC 6946 UBVRI 2002 1.5 M Майданакская
NGC 7280 U BVRIJHK 2003 1.5 M Майданакская [16, 17]
NGC 7331 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская
NGC 7351 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская
NGC 7678 UBVRI 1989, 2005 1 M, 1.5 M Майданакская [8]
NGC 7721 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская
1С 1525 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская [20]
UGC 11973 UBVRI 2005 1.5 M Майданакская
2. ВЫБОРКА ГАЛАКТИК
Для исследования нами были выбраны 26 галактик различных морфологических типов с полученной ранее UBVRI- и 7ЯК-фотометрией. Основные сведения о галактиках — морфологический тип (в буквенной и числовой форме), видимая звездная величина тв, исправленная за галактическое поглощение и поглощение за наклон галактики абсолютная звездная величина MB*, наклон i, позиционный угол PA, диаметр D25 по изофоте 25m в полосе B с учетом галактического поглощения и поглощение, вызванное наклоном галактики, расстояние d, галактическое поглощение A(B)g и поглощение, вызванное наклоном галактики, A(B— приведены в табл. 1. Данные о морфологическом типе галактик (в буквенной форме) и величине поглощения в нашей Галактике A(B)g приведены согласно базе данных NED, остальные параметры
брались из базы данных HyperLeda. Для некоторых галактик данные по позиционному углу в базе HyperLeda отсутствуют; значение PA для них бралось из базы данных NED.
Наблюдения, обработка данных и результаты поверхностной фотометрии для 18 галактик были описаны нами ранее [8—20] (табл. 2). В настоящей работе мы используем результаты, полученные в [8—20], с учетом новых данных [21] о величине и распределении поглощения в нашей Галактике.
Для 8 галактик (NGC 245, NGC 266, NGC 6340, NGC 6946, NGC 7331, NGC 7351, NGC 7721 и UGC 11973) данные наблюдений ранее не публиковались. Для них, а также для галактик NGC 6217 и NGC 7678, которые наблюдались на
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.