УДК 524.7
2D-СПЕКТРОСКОПИЯ КАНДИДАТОВ В ГАЛАКТИКИ С ПОЛЯРНЫМИ КОЛЬЦАМИ. ПАРА ГАЛАКТИК UGC 5600/09
© 2007 г. Л. В. Шаляпина, О. А. Меркулова, В. А. Яковлева*, Е. В. Волков
Астрономический институт им. В.В. Соболева Санкт-Петербургского государственного
университета Поступила в редакцию 13.12.2006 г.
Приведены результаты наблюдений пары галактик VV 330, полученные на 6-м телескопе САО РАН с многорежимным прибором SCORPIO. С помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо построены крупномасштабные поля скоростей ионизованного газа в линии Ha, а также распределения яркости в континууме и в линии Ha для обеих галактик. Для изучения кинематики звездного компонента использовались данные наблюдений в режиме длиннощелевой спектроскопии. Анализ полученного материала показал наличие сложной структуры у каждого из компонентов пары. У галактики UGC 5600 выявлены три кинематические подсистемы: звездный диск, "внутреннее газовое кольцо", развернутое по отношению к диску на ^80°, и внешний газовый диск, при этом звездный и внешний газовый диски некомпланарны. Рассмотрены возможные сценарии возникновения наблюдаемой многокомпонентной кинематической структуры галактики, в том числе и вариант представления крупномасштабного поля скоростей газа кинематической моделью диска с изгибом. Поле скоростей второй галактики пары UGC 5609 более регулярно. Совместный анализ данных о фотометрической структуре и поле скоростей показал, что, по-видимому, это спиральная галактика позднего типа, форма которой искажена в результате гравитационного взаимодействия, возможно, с галактикой UGC 5600.
Ключевые слова: галактики, группы галактик, взаимодействующие галактики — кинематика, структура.
2D SPECTROSCOPY OF CANDIDATES FOR POLAR-RING GALAXIES. THE PAIR OF GALAXIES UGC 5600/09, by L. V. Shalyapina, O. A. Merkulova, V. A. Yakovleva, and E. V. Volkov. Observations of the pair of galaxies VV 330 with the SCORPIO multimode instrument on the 6-m Special Astrophysical Observatory telescope are presented. Large-scale velocity fields of the ionized gas in Ha and brightness distributions in continuum and Ha have been constructed for both galaxies with the help of a scanning Fabry—Perot interferometer. Long-slit spectroscopy is used to study the stellar kinematics. Analysis of the data obtained has revealed a complex structure in each of the pair components. Three kinematic subsystems have been identified in UGC 5600: a stellar disk, an "inner gas ring" turned with respect to the disk through ^80°, and an outer gas disk. The stellar and outer gas disks are noncoplanar. Possible scenarios for the formation of the observed multicomponent kinematic galactic structure are considered, including the case where the large-scale velocity field of the gas is represented by the kinematic model of a disk with a warp. The velocity field in the second galaxy of the pair, UGC 5609, is more regular. A joint analysis of the data on the photometric structure and the velocity fields has shown that this is probably a late-type spiral galaxy whose shape is distorted by the gravitational interaction, possibly, with UGC 5600.
PACS numbers: 98.52.Sw; 98.62.Dm; 98.65.At; 98.65.Fz
Key words: galaxies, groups of galaxies, interacting galaxies — kinematics, structure.
ВВЕДЕНИЕ
Галактики с полярными кольцами (ГПК) — это редкий класс динамически пекулярных систем, у
Электронный адрес: vayak@astro.spbu.ru
которых вокруг главного тела примерно в полярной плоскости вращается кольцо или диск, состоящее
из газа, пыли и звезд (Уайтмор и др., 1990). Согласно общепринятой точке зрения, возникновение полярного кольца (ПК) связано с взаимодействием
между галактиками или даже с их слиянием. Попытки моделирования подобных процессов проводились в ряде работ (см. Решетников, Сотникова, 1997; Бекки, 1998; Бурно, Комб, 2003). Несмотря на достигнутые в упомянутых работах успехи в интерпретации морфологии наблюдаемых объектов — ГПК, следует признать, что скорее всего нет единого универсального механизма, который бы объяснял образование ПК в каждом конкретном случае. В связи с этим целесообразно проведение численного моделирования для воспроизведения наблюдаемой морфологии и поля скоростей для каждой из галактик — кандидатов в объекты с ПК.
К настоящему времени накоплен довольно значительный наблюдательный материал о ГПК, однако многие вопросы, связанные с возникновением, стабильностью, возрастом ПК, все еще остаются дискуссионными. Для решения этих и целого ряда других задач необходимы новые, более полные и точные сведения о кинематике звездных и газовых компонентов, о свойствах звездного населения и межзвездной среды, о процессах звездообразования. В оптическом диапазоне данные о движении газа и звезд обычно получают с помощью спектрографов с длинной щелью. Результаты таких наблюдений не всегда интерпретируются однозначно, особенно в случае сложных многокомпонентных систем.
Значительно большую информацию дает анализ полей скоростей. В радиодиапазоне поля скоростей в основном строят по наблюдениям нейтрального водорода или молекулярного газа (в основном в линиях CO), а в оптическом — используются методы панорамной (называемой также 2D- или 3D-) спектроскопии. 2D-спектроскопия дает возможность наиболее детально изучать особенности движений газовой и звездной подсистем в галактиках и получать данные на качественно новом уровне. Однако для ГПК и сходных с ними объектов таких данных пока еще очень мало. Например, по наблюдениям на длине волны 21 см построены поля скоростей для наиболее известных ГПК, таких как NGC 2685 (Шейн, 1980) и NGC 4650A (Арнабольди и др., 1997), и некоторых других, однако пространственное разрешение этих данных невысоко. В оптическом диапазоне до недавнего времени поля скоростей были получены только для центральных областей двух галактик NGC 2685 и IC 1689 (Сильченко, 1998).
Каталог ГПК Уайтмора и др. (1990) включает 157 галактик и из них только у 15—20 наблюдательно подтверждено существование двух примерно ортогональных кинематических систем (классические ГПК). Очевидно, что обнаружение каждого нового объекта, а также детальное исследование
галактик, входящих в каталог Уайтмора, в особенности методами 2D-спектроскопии, представляет большой интерес.
В 2000 г. в Астрономическом институте СПбГУ была начата программа по исследованию ГПК и связанных с ними объектов из каталога Уайтмора и др. (1990) методами 2D-спектроскопии с использованием мультизрачкового волоконного спектрографа (MPFS) и сканирующего интерферометра Фабри-Перо (ИФП) 6-м телескопа САО РАН. Одним из первых интересных результатов этой программы стало обнаружение сверхветра у галактики NGC 6286 (Шаляпина и др., 2004a). А у галактики NGC 7468 были найдены две почти перпендикулярные газовые системы (Шаляпина и др., 2004б), и на основании совместного анализа данных панорамной спектроскопии и фотометрии было высказано предположение о существовании внутреннего полярного диска. Сведения о кинематике звездных и газовых компонентов центральных областей кандидатов в ГПК, полученные с MPFS, позволили подтвердить существование в центральной области галактики UGC 5600 двух почти ортогональных кинематических систем (Шаляпина и др., 2002). У галактики UGC 4892 были обнаружены две звездные кинематические системы, что позволило заподозрить наличие спутника (Гаген-Торн и др., 2003). По наблюдениям с ИФП было построено поле скоростей в линии Ha галактики NGC 2685 (Гаген-Торн и др., 2005).
В настоящей работе мы приводим наблюдательные данные, полученные с ИФП, а также новые результаты длиннощелевой спектроскопии для изолированной пары галактик VV 330 (Воронцов-Вельяминов, 1959, 1977). Изображение этой пары в полосе R дано на рис. 1. Масштаб составляет 0.2 кпк в 1", если расстояние до одного из компонентов UGC 5600 принято равным 44.6 Мпк при галактоцентрической скорости Vgal = = 2897 км/с и H0 = 65 км/с/Мп к. Обе галактики имеют близкие лучевые скорости, и расстояние между ними в картинной плоскости составляет
1'.4. Одна из галактик — UGC 5609, имеющая довольно сложную структуру, ранее детально не исследовалась. Вторая — UGC 5600 известна как наиболее вероятный кандидат в ГПК (Уайтмор и др., 1990). Исследование кинематики звездной и газовой подсистем галактики, проведенное авторами работы на предыдущем этапе по наблюдениям с MPFS (размер поля 16" х 15") в зеленом и красном диапазонах спектра и наблюдениям с длинной щелью в красном диапазоне, в значительной мере состояло в анализе поля скоростей центральной области этого объекта (Шаляпина и др., 2002). В этой работе было установлено, что галактика обладает сложной кинематической структурой:
Журнал наблюдений
Объект Прибор, дата Экспозиция, с Поле Качество изображения, '' Спектральная область, A P.A.
UGC 5600/09 IFP 05.03.2002 32 х 180 5' х 5' 1.8 Ha
UGC 5600/09 SCORPIO 05.04.2002 540 6' х 6' 1.6 R
UGC 5600 Slit 23.02.2006 11 х 1200 1'' х 6' 3.0 3900-5700 0°
UGC 5609 Slit 21.02.2006 4 х 900 1'' х 6' 1.5 3900-5700 57°
звезды вращаются вокруг малой оси галактики, а газ, за исключением центральной области 3", — вокруг большой оси. На основании этого был сделан вывод о существовании внутреннего ПК. Однако картина движения газа во внешних областях оставалась неясной.
Именно поэтому на настоящем этапе исследования основной задачей стало получение информации о поле скоростей в масштабах всей галактики, включая самые внешние части, сравнение новых данных наблюдений с результатами, полученными для центральной области, и сведение всех данных в единую картину. В связи с такой постановкой задачи основной акцент был перенесен на исследование при помощи ИФП. На заключительной стадии весьма полезными оказались также результаты изучения кинематики звездного компонента на расстоянии до 18" от центра. Более тщательное и всестороннее исследование, проведенное в рамках настоящей работы, показало, что UGC 5600 представляет собой не просто основную галактику с внутренним полярным кольцом, а является более сложной динамической системой, и то, что ранее принималось за внутреннее ПК,
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.