АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 84, № 3, с. 253-265
УДК 524.7+524.523+524.4-54-75
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТОУЯ-ФОТОМЕТРИИ ГИГАНТСКИХ ОБЛАСТЕЙ HII В ГАЛАКТИКЕ NGC 628 С ДЕТАЛЬНОЙ СЕТКОЙ ЭВОЛЮЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ
© 2007 г. В. В. Бруевич1, А. С. Гусев1, О. В. Ежкова1, Ф. Х. Сахибов2'3, М. А. Смирнов
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, Россия 2Университет прикладных наук Гиссена—Фридберга, Фридберг, Германия 3Институт астрофизики, Душанбе, Таджикистан 4Институт астрономии, Москва, Россия Поступила в редакцию 10.04.2006 г.; после доработки 12.10.2006 г.
4
Представлены результаты UBVRZ-ПЗС-фотометрии гигантских HII-областей в спиральной галактике NGC 628. Наблюдения проведены на 1.5-м телескопе Майданакской обсерватории (Узбекистан) с угловым разрешением меньше 1". Сравнение наблюдаемых показателей цвета с детальной сеткой эволюционных моделей, включающей в себя весь диапазон изменения параметров НФМ, возрастов молодых комплексов звездообразования и два режима звездообразования, позволило получить оценки возрастов и межзвездного поглощения и определить режим звездообразования. Впервые выявлен радиальный градиент межзвездного поглощения в NGC 628, который соответствует радиальному градиенту химического состава, полученному ранее другими авторами из независимых спектрофо-тометрических наблюдений. Полученные в работе оценки возрастов коррелируют с независимыми оценками химического состава, определенного из наблюдений.
PACS: 95.75.De, 95.85.Kr, 98.20.Fk, 98.35.Ac, 98.35.Hj, 98.38.Gt, 98.52.Nr
1. ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена исследованию молодых комплексов звездообразования (КЗО), видимых как гигантские области HII, в спиральной галактике NGC 628 на основе их UBVR-фотометрии. Гигантская спиральная галактика позднего ScI-типа NGC 628 является одной из немногих всесторонне изученных галактик. Достаточно перечислить некоторые наблюдательные работы: в [1] проведена многоцветная фотографическая фотометрия гигантских областей HII; в [2] проведена многоцветная UBVRJ-поверхностная фотометрия звездного диска и изучена его морфология; в [3] проведен полный фотометрический обзор 583 областей HII в линии На; в [4] для внутренней, видимой в оптическом диапазоне части галактики построено детальное двухмерное поле лучевых скоростей нейтрального водорода методом апертурного синтеза, а в [5] оно достроено для внешней, видимой в радиодиапазоне части галактики; в [6] представлен полный спектрофото-метрический обзор 130 гигантских областей HII.
Основные оптические характеристики NGC 628 перечислены в цитируемых работах и приведены в работах Сэндиджа и Таманна [7], Вокулера
и др. [8], Хольмберга [9]. Нами используется здесь оценка расстояния до NGC 628 7.2 кпк, принятая в работе [10]. Величины позиционного угла большой оси Р.А. = 25° и угла наклона галактического диска i = 7° получены из фурье-анализа пространственного распределения лучевых скоростей газа в диске в нашей предыдущей работе [11].
Для исследования физических характеристик звездных скоплений на основе проведенной многоцветной фотометрии мы используем метод решения обратной задачи звездообразования, развитый в наших предыдущих работах [12, 13]. Решение обратной задачи звездообразования, а именно, определение НФМ, возраста, скорости и режима звездообразования по известному спектральному распределению энергии звездного скопления сводится к поиску наименьших значений функционала отклонений. Под функционалом отклонений понимается числовая функция, которая ставит в соответствие каждой эволюционной модели некоторое число, характеризующее отклонение наблюдаемых фотометрических величин от модельных. Отличие нашего подхода от ставших классическими методов эволюционного популяционного синтеза и метода эмпирического популяционного синтеза подробно
обсуждается в наших предыдущих работах [14, 15]. В [14] проведено также моделирование решения обратной задачи при различных условиях.
Спектроскопические и спектрофотометриче-ские наблюдения в эмиссионных линиях газа, несущие информацию о внутреннем поглощении света и химическом составе КЗО, являются, наряду с многоцветной фотометрией в звездном континууме, обязательной частью базы наблюдательных данных, необходимой для решения обратной задачи звездообразования. Поэтому главным критерием выбора объектов наших многоцветных фотометрических наблюдений было наличие для этих объектов спектрофотометрических наблюдений в эмиссионных линиях газа. В работе Белли и Роя [6] представлены спектрофотометрические наблюдения в эмиссионных линиях водорода, азота и кислорода 130 гигантских областей HII в спиральной галактике NGC 628. Молодые звездные скопления, порождающие эти гигантские области ионизованного водорода, являются объектами изучения в данной работе. Целью работы является определение физических характеристик звездообразования (НФМ и истории звездообразования) путем анализа многоцветной UBVR-фотометрии этих объектов c помощью функционала отклонений.
В данной работе представлены результаты широкополосной UBVR-фотометрии 127 гигантских областей ионизованного водорода HII в спиральной галактике NGC 628, изученных раннее спек-трофотомерически в линиях излучения водорода, азота и кислорода [6]. Совокупность этих наблюдательных характеристик сопоставлена с детальной сеткой эволюционных моделей, рассчитанных в Институте астрономии РАН (ИНАСАН) [16] с помощью функционала отклонений. Для 57 комплексов звездообразования наблюдаемые фотометрические величины удалось выразить в терминах истории звездообразования (возраст и режим звездообразования).
Работа состоит из 10 разделов, включая Введение и Заключение. В разделе 2 представлена широкополосная UBVRI-ПЗС-фотометрия КЗО в NGC 628 с помощью 1.5-м телескопа Май-данакской обсерватории (Узбекистан). В разделе 3 дается характеристика спектрофотометриче-ским данным, полученным в работе [6]. В разделе 4 проводится сопоставление наблюдаемых цветов с сеткой эволюционных моделей с помощью функционала отклонений. В разделе 5 получены оценки величин межзвездного поглощения света для КЗО в NGC 628. В разделе 6 изучено влияние эффекта "возраст—поглощение" на полученные результат. В разделе 7 исследован радиальный градиент поглощения света в NGC 628. В разделе 8
обсуждены оценки возрастов КЗО в NGC 628. В разделе 9 сравниваются теоретические потоки в лаймановском континууме с измерениями потоков в эмиссионных линиях водорода в комплексах звездообразования в NGC 628. Основные выводы сформулированы в разделе 10.
2. UBVRI-ФОТОМЕТРИЯ КЗО В NGC 628
В данном разделе представлены результаты многоцветной фотометрии 127 гигантских областей ионизованного водорода в спиральной галактике NGC 628. Измерены именно те области HII, для которых Белли и Рой [6] провели спектрофото-метрию в эмиссионных линиях водорода, азота и кислорода и определили величины поглощения света и химический состав в этих объектах.
Наблюдения галактики в полосах U, B, V, R и I были проведены В.В. Бруевичем и О.В. Ежковой в октябре 2002 г. на 1.5-м телескопе АЗТ-22 (фокусное расстояние 12 м) Майданакской обсерватории Института астрономии Академии наук Республики Узбекистан с использованием ПЗС-камеры SIT-2000. В сочетании с широкополосными фильтрами U, B, V, R и I ПЗС-матрица реализует фотометрическую систему, близкую к стандартной UBVRI-системе Джонсона—Касинса. Данные о светофильтрах, применявшихся при наблюдениях, опубликованы в [17]. Охлаждение камеры осуществлялось жидким азотом. Размер матрицы — 2000 х 800 пикс., что обеспечивает поле зрения 8.9' х 3.6' при масштабе изображения 0.267"/пикс. х 0.267''/пикс. на пиксель. Поскольку угловые размеры NGC 628 превышают поле зрения матрицы, отдельно снимались северная и южная части галактики. Журнал наблюдений приведен в табл. 1.
Дальнейшая обработка проводилась в ГАИШ МГУ по стандартной процедуре с использованием системы обработки изображений ESO—MIDAS. Основные этапы обработки включали: определение и исправление данных за смещение усилителя матрицы и "плоское поле"; устранение следов космических лучей; определение и вычитание фона неба для каждого изображения; совмещение изображений галактик с использованием опорных звезд; сложение изображений галактик, сделанных в одинаковых фильтрах; нормировка и "склейка" северной и южной частей галактики; фотометрическая калибровка, т.е. перевод данных из инструментальной фотометрической системы в стандартную систему Джонсона—Касинса и учет "воздушной массы" (с использованием полученных цветовых уравнений и данных апертурной фотометрии галактики). Для построения цветовых уравнений и учета атмосферной экстинкции использовались наблюдения стандартных звезд полей Лан-дольта [18] SA 92, SA 110, SA 111 и SA 113,
Таблица 1. Журнал наблюдений
Дата Область галактики Фильтр Экспозиции, с Воздушная масса Качество изображений
11.09.02 S U 4 х 300 1.09 1.18"
N U 4 х 300 1.11 1.17
S B 2 х 300 1.09 0.95
N B 2 х 300 1.14 0.97
S V 2 х 240 1.09 0.93
N V 2 х 240 1.16 0.95
S R 2 х 150 1.10 0.88
N R 2 х 150 1.10 0.85
N R 6 х 10 1.15 1.00
S I 2 х 120 1.10 0.78
N I 2 х 120 1.10 0.77
30.09.02 S U 4 х 300 1.13 0.89
N U 4 х 300 1.25 1.01
S B 2 х 300 1.16 0.91
N B 2 х 300 1.30 1.12
S V 2 х 240 1.17 0.85
N V 2 х 240 1.33 0.97
S R 2 х 150 1.11 0.77
N R 2 х 150 1.20 0.69
S I 2 х 120 1.12 0.74
N I 2 х 120 1.21 0.64
полученные в те же ночи в фильтрах U, B, V, R и I в диапазоне значений воздушной массы M(z) = sec z = 1.28 — 1.57. Были получены данные UBVRI-фотометрии для 17 звезд, причем для 13 звезд были измерены потоки при разных значениях M(z). Полученная инструментальная ubvri-система оказалась близка к стандартной фотометрической UBVRI-системе Джонсона—Касинса с точностью лучше 0.04т в полосах B, V, R и I и 0.11т в полосе U [19]. Дополнительно для галактики было проведено сравнение полученных данных с результатами апертурной фотометрии (по данным электронного каталога HyperLEDA). Точность фотометрической привязки и ошибка "нуль-пункта" находятся в пределах погрешностей полученных цветовых уравнений.
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.