АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013, том 90, № 1, с. 60-63
УДК 524.45-325-327
ВРАЩЕНИЕ ГИАД ПО ДАННЫМ КАТАЛОГА HIPPARCOS
© 2013 г. С.В.Верещагин*, В. Г. Рева, Н. В. Чупина
Институт астрономии Российской академии наук, Москва, Россия Поступила в редакцию 04.06.2012 г.; принята в печать 12.07.2012 г.
Данные каталога И1ррагео8 использованы для изучения внутренней кинематики скопления Гиады. Отобраны звезды из состава скопления с точностью собственных движений и параллаксов не меньше 5 мсек.дуги/год и 3 мсек.дуги, соответственно. Методика исследования включала редукции собственных движений к центру скопления. Наличие корреляции между компонентом тангенциальной скорости и параллаксом свидетельствует о возможном вращении скопления вокруг собственной оси. Суммарный градиент скорости составляет 0.04 ± 0.03 км с_1пк_1. Ось вращения расположена на поверхности небесной сферы перпендикулярно направлению на апекс Гиад.
DOI: 10.7868/80004629912120067
1. ВВЕДЕНИЕ
Для изучения особенностей внутренней кинематики хорошо подходит скопление Гиады, для которого накоплены надежные данные. Интерес вызывает мало изученный вопрос о вращении скопления. Трудность состоит в выборе методики исследования и наблюдательных данных необходимой точности для выделения вращения на фоне пекулярных движений.
Эффект вращения Гиад упоминается лишь в нескольких довольно старых работах [1—4]. Интерес к нему был вызван задачей определения расстояния до Гиад методом точки сходимости (апекса скопления). Рассматривалось влияние вращения на геометрию векторов собственных движений и, как результат, на положение точки сходимости. В работах [1, 2] было показано, что вращение, если оно и есть, вносит ошибку в определении расстояния лишь на несколько процентов. Так, в [1] в уравнения для определения расстояния скопления от Солнца по положению апекса был включен эффект вращения. Решение показало, что скорость вращения практически нулевая с ошибкой ±0.05 км с_1пк_1. В работе [2] вращение Гиад изучалось так же, как эффект, влияющий на положение апекса скопления, необходимого для определения расстояния от Солнца. Были построены модели с учетом соответствующих поправок собственных движений за счет вращения, градиент скорости которого принимался равным 0.5 и 0.05 км с_1пк_1. Даже в первом случае, когда наблюдаемые собственные движения и лучевые скорости в наибольшей степени искажены вращением,
E-mail: svv@inasan.ru
расстояние до скопления оказалось отличающимся лишь на 5% от полученного без учета эффекта вращения. С помощью динамической модели скопления, основанной на наблюдаемых параметрах (размеры, дисперсия скоростей, эллиптичность), в [3] обнаружено слабое вращение с градиентом скорости не более 1 км с_1рад_1 (в проекции), что не противоречит общему выводу [4] о незначительности этого эффекта для Гиад.
Отметим, что мы не нашли работ, в которых бы скорость вращения оценивалась прямым методом, как сделано в данной работе по собственным движениям звезд, рассмотренных в различных частях скопления.
2. ДАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЙ
В классической работе [4] приведен список, содержащий 282 звезды, из которых 197 имеют вероятности принадлежности к скоплению, равные единице, и участвуют в нашем исследовании. Источником собственных движений и параллаксов послужил каталог Hipparcos (HIP) [5]. Для исключения влияния орбитальных движений брались только одиночные звезды. Кроме того, относительная ошибка параллакса для звезд выборки не превышает 22%. В нашем распоряжении оказались 123 звезды, средние квадратичные ошибки (с.к.о.) параллаксов и собственных движений которых, как правило, не превосходят 1—3 мсек.дуги и 5 мсек.дуги/год соответственно.
В предположении, что эффект вращения крайне мал и для его обнаружения нужны звезды с наиболее точными данными, основой для отбора звезд послужила точность измерений. Отметим, что на
ВРАЩЕНИЕ ГИАД
61
расстоянии 46 пк от Солнца 5 мсек.дуги/год составляет 0.1 км/с.
Координаты центра скопления составляют ac = = 65.54°, 5c = 16.89°. Расстояние до центра скопления равно Rc = 46.35 пк (найдено усреднением пространственных координат XYZ в [6]). Большая часть (83%) звезд нашей выборки расположена в пределах от 40 до 55 пк от Солнца. Положение апекса скопления A0 = 97.23° и D0 = = 6.96°, необходимое в данной работе для преобразований собственных движений, найдено методом AD-диаграмм в [7].
3. СОСЕДНИЕ ОБЪЕКТЫ
И ФОРМА скопления
Интерес к соседним с Гиадами объектам обусловлен тем, что гравитационное взаимодействие с близкими скоплениями и гигантскими молекулярными облаками (ГМО) является одним из важных первоначальных источников возмущений, необходимым для возникновения вращения звездных систем. Внешним проявлением вращения может быть эллипсоидальная форма звездной системы.
Рукава Стрельца и Персея, являясь гигантскими структурами в околосолнечных окрестностях, хотя и расположены на расстоянии до 500 пк и далее от Солнца, могут иметь отношение к рассматриваемому вопросу. Из-за возможных близких к ним орбитальных прохождений в скоплениях могло инициироваться вращение. Гиады расположены в пределах Местного пузыря в направлении на галактический антицентр. В этом же направлении более удалены от нас ГМО в Тельце и облако G192-67 [8, 9].
Поиск по WEBDA [10] показал, что особенно близки к Гиадам (до 120 пк) Большая Медведица, Волосы Вероники, Плеяды, а также скопления Alessi 13, Chereul 2, Chereul 3, Mamajek 1.
Отметим, что современный каталог звезд в области Гиад представлен в [11]. Он включает 724 звезды, отобранных с помощью кинематического и фотометрического критериев. Брались звезды не так, как это обычно делается — в конусе вокруг луча зрения, — а в границах пространства, определяемых областью скопления на поверхности небесной сферы. Собственные движения выбирались из PPMXL [12], а в случае их наличия в HIP, предпочитались данные из последнего источника. В этой работе также определены координаты центра скопления [xc,yc,zc] = [-43.1,0.7,-17.3]. Поскольку точность данных из HIP на сегодня наибольшая, мы взяли за основу однородную выборку звезд из [4].
О структуре скопления можно сказать следующее [11]. Имеется ядро радиусом rco = 3.1 пк.
Наблюдатель
Рис. 1. Схема, показывающая направления Уи1 и Уи2 для двух звезд, вращающихся в плоскости рисунка вокруг центральной оси. Скорость вращения равна ДУи. Положение поверхности небесной сферы перпендикулярно плоскости рисунка и показано штриховой линией. Стрелкой показано направление на апекс. Векторы Уи1 и Уи2 параллельны.
Приливной радиус составляет т = 9 пк. Область, расположенная между тсо и т^, представляет собой корону скопления, а между т и 2т^ — гало. До 30 пк от центра скопления (за пределами гало) расположена область сопутствующих звезд.
Не решен вопрос о том, каким образом эффект вращения мог повлиять на форму Гиад. Отметим лишь, что по данным [11, рис. 8]) скопление имеет эллипсоидальную форму с большой осью, направленной по оси X, и малой — по 2-координате (в галактических прямоугольных координатах ХУ2) [13, рис. 1].
4. МЕТОД ПОИСКА ВРАЩЕНИЯ
Корреляция между положениями звезд относительно оси вращения и их собственными движениями и, как следствие, скоростями в пространстве, может быть свидетельством наличия вращения (рис. 1).
Для выявления этого эффекта необходимо учесть, что модули собственных движений зависят от параллакса, а направления искажены влиянием пространственной перспективы. От величин ца и мы перешли в систему координат, связанную с апексом и далее к пространственным скоростям. В этой системе координат ци-компонент имеет направление на апекс, а ц,т-компонент перпендикулярен ему [7]. Также выполнены редукции аналогично [14], которые исключают зависимость собственных движений от положений звезд внутри скопления. Далее для удобства дальнейшего анализа и определения скорости вращения сделан
62
ВЕРЕЩАГИН и др.
Vu, км/с 40
35
30
25
20
15
20
40 60
r, пк
80
Рис. 2. Диаграмма "Vu —r". Сплошная прямая — линейная корреляция, полученная методом наименьших квадратов по 22 звездам с aVu < 1.5 км/с (светлые квадратики), пунктирная прямая — то же по всем звездам нашей выборки. Расходящиеся штриховые кривые — оценки ±&vv (r) по (3).
переход от ¡и, ¡T к U- и T-компонентам тангенциальной скорости (VU, VT) с помощью формул
sin Ас ^U : г"
Vjj — 4.74-Ш^-. (1)
Ут — 4.74—,
п
Как видно из (1), ци исправлено за Л (угловое расстояние звезды от апекса), при этом Лс = 32.5° — угловое расстояние между апексом и геометрическим центром скопления. Поскольку ниже мы переходим к пространственной скорости с помощью формул (1), то ци мы не редуцируем за расстояние и не приводим к центру скопления. Для цт такая редукция не требуется.
Простая схема вращения показана на рис. 1, где изображены две звезды, расположенные на луче зрения по обе стороны от центра скопления, показаны Уи-компоненты и составляющие вектора вращения. Вращение происходит вокруг центральной точки (проекция оси вращения) по часовой стрелке. Ось вращения расположена перпендикулярно плоскости рисунка (параллельно Ут). Поверхность небесной сферы перпендикулярна плоскости рисунка; она показана штриховой линией.
На рис. 1 видно, что для ближней к наблюдателю звезды, расположенной между центром скоп-
ления и наблюдателем, Уи увеличивается за счет вращения, а для диаметрально противоположной звезды — уменьшается (соответственно на величину ±ДУи).
5. РЕЗУЛЬТАТЫ
Рассмотрим диаграмму для 123 звезд нашей выборки, представленную на рис. 2. На ней сопоставлены Уи-компоненты пространственной скорости с расстояниями от Солнца, полученными с помощью параллаксов (т = 1/п). Методом наименьших квадратов точки аппроксимируются линейной зависимостью
Уи = 0.05(±0.03)т + 22.40(±1.23) (2)
которая на рис. 2 показана сплошной прямой. Эта зависимость определена по 22 звездам нашей выборки с ауи < 1.5 км/с. (По всем звездам получаем аналогичную зависимость Уи = 0.06(±0.02)т + + 22.20(±0.99), также показанную на рис. 2 (пунктирная линия). Из 123 звезд отброшены две, выходящие за пределы 3а.)
Корреляция (2) соответствует общей схеме рис. 1:
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.