ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 5, с. 323-333
УДК 524.7
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЛАБЫХ ГАЛАКТИК В ПОЛЕ ГАММА-ВСПЛЕСКА GRB 000926
© 2004 г. Т. А. Фатхуллин1*, А. А. Васильев2, В. П. Решетников2**
1Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз 2Астрономический институт Санкт-Петербургского государственного университета
Поступила в редакцию 30.09.2003 г.
Приводятся результаты B, V, Rc, Ic наблюдений поля размером 3.6 х 3 , центрированного на родительскую галактику гамма-всплеска GRB 000926 («2000.0 = 17h04m11s, ¿2000.0 = +51°47/9'.'8). Наблюдения были проведены на 6-м телескопе САО РАН с помощью прибора SCORPIO. В каталог обнаруженных в этом поле галактик были включены 264 объекта, для которых отношение сигнал/шум больше 5 в каждом из фильтров. Указанному ограничению соответствуют следующие значения предельных звездных величин в каталоге: 26.6 (фильтр B), 25.7 (V), 25.8 (R) и 24.5 (I). Дифференциальные подсчеты галактик находятся в хорошем согласии с ранее опубликованными результатами ПЗС-наблюдений глубоких полей. Оценены фотометрические красные смещения для всех объектов каталога и изучено изменение показателей цвета галактик с z. Для ярких спиральных галактик с M (B) < —18 не обнаружено указаний на существование заметной эволюции линейных размеров к z ~ 1.
Ключевые слова : далекие галактики, фотометрические наблюдения.
A PHOTOMETRIC STUDY OF FAINT GALAXIES IN THE FIELD OF GRB 000926, by T. A. Fatkhullin, A. A. Vasil'ev, and V. P. Reshetnikov. We present our B, V, Rc, and Ic observations of a 3.6 х 3' field centered on the host galaxy of GRB 000926 («2000.0 = 17h04m11s, ¿2000.0 = = +51°47/9'.'8). The observations were carried out with the SCORPIO instrument attached to the 6-m Special Astrophysical Observatory telescope. The catalog of galaxies detected in this field includes 264 objects for which the signal-to-noise ratio is larger than 5 in each photometric band. The following limiting magnitudes in the catalog correspond to this restriction: 26.6 (B), 25.7 (V), 25.8 (R), and 24.5 (I). The differential counts of galaxies are in good agreement with previously published CCD observations of deep fields. We estimated the photometric redshifts for all of the cataloged objects and studied the color variations of the galaxies with z. For bright spiral galaxies with M(B) < —18, we found no evidence for noticeable evolution of their linear dimensions to z ~ 1.
Key words : distant galaxies, photometric observations.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы достигнут значительный прогресс в изучении свойств и эволюции далеких галактик. Большую роль в этом сыграли детальные исследования ряда так называемых "глубоких полей" — относительно небольших площадок, чьи изображения (как правило, в нескольких цветовых полосах) получены с большими временами экспозиции. К самым известным глубоким полям можно отнести северное и южное поля Космического телескопа Хаббла (Фергюсон и др., 2000), "Subaru"
Электронный адрес: timur@sao.ru
Электронный адрес: resh@gong.astro.spbu.ru
(Маихара и др., 2001), VLT FORS (Хейдт и др., 2003), последний и наиболее глубокий в истории оптической астрономии обзор, проведенный в рамках проекта GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) опять же на Космическом телескопе Хаббла (Джиавалиско и др., 2003). В дополнение к обзорам, охватывающим заметную часть небесной сферы (2MASS, 2dF, SDSS и др.), но ограниченным относительно небольшими красными смещениями (z < 0.3), глубокие поля позволяют изучать свойства галактик на больших z, дают информацию об эволюции интегральных характеристик галактик.
Основной целью нашей работы является де-
тальное исследование слабых галактик, выделяемых в глубоком поле, полученном на БТА САО РАН в рамках программы оптического отождествления гамма-всплесков. В последнее время исследователями все чаще отмечается, что с накоплением наблюдательных данных гамма-всплески, их послесвечение и родительские галактики становятся полезным инструментом в задачах наблюдательной космологии (см., например, Джорговски и др., 2003; Рамирез-Руиц и др., 2001; Трентам и др., 2002 и ссылки в статьях). Таким образом, сравнительный анализ свойств родительских галактик гамма-всплесков со свойствами галактик на тех же красных смещениях стал сейчас актуальной задачей. Одним из способов решения такой задачи и является исследование популяции слабых галактик в глубоких полях родительских галактик гамма-всплесков.
НАБЛЮДЕНИЯ И ИХ ОБРАБОТКА
Фотометрические наблюдения поля родительской галактики гамма-всплеска GRB 000926 были проведены 24 и 25 июля 2001 г. на 6-м телескопе САО РАН. Условия наблюдений были фотометрическими с качеством изображения 1.3 угл. сек., измеренным как полная ширина на половине максимума (FWHM) изображения звездообразных объектов в поле. Площадка центрировалась на координаты родительской галактики а2000.0 =
= 17h04m 11s, ¿2000.0 = +51°47'9.8, что соответствует галактическим широте и долготе b = 37°21 , l = 77°45'. Согласно инфракрасным картам, взятым из работы Шлегель и др. (1998), галактическое покраснение в направлении исследуемой площадки составляет E(B—V) = 0.023. В наблюдениях использовался прибор SCORPIO (Spectral Camera with Optical Reducer for Photometrical and Inter-ferometrical Observations, описание см. на сайте http://www.sao.ru/ moisav/scorpio/scorpio.html), установленный в главном фокусе 6-м телескопа САО РАН. В качестве приемника излучения использовалась ПЗС-матрица TK1024 формата 1024 х 1024. Размер элемента разрешения составляет 24 микрон, что соответствует угловому
масштабу 0.289 на элемент. Кривая чувствительности ПЗС-матрицы и устанавливаемые в SCORPIO широкополосные фильтры реализуют фотометрическую систему, близкую к стандартной BVRcIc системе Джонсона-Коузинса (Бессель, 1990). В полосах B и V было получено по 5 снимков с суммарным временем экспозиции 2500s и 1500s соответственно, в фильтре Rc - 10 кадров (1800s) ив Ic - 15 кадров (1800s). Абсолютная фотометрическая калибровка данных осуществлялась по наблюдениям в те же
ночи стандартных звезд из списков Ландольта (1992) и Стетсона (список доступен на сайте http://cadcwww.dao.nrc.ca/cadcbin/wdb/astro-cat/stetson/query).
Первичная редукция данных была выполнена с использованием пакета ESO-MIDAS1 и включала в себя вычитание электронного "нуля", деление на плоское поле, вычитание следов интерференции в фильтрах В^ и 1^., удаление следов космических частиц (подробное описание см. в диссертации Фатхуллина, 2003). Все кадры, полученные в одной цветовой полосе, суммировались. Суммарные кадры были приведены к одной ориентации и к единой системе координат. Размер области пересечения суммарных изображений во всех фильтрах составил 3'.6 х 3'. Именно эта область и использовалась для дальнейшего анализа (рис. 1).
МАССОВАЯ ФОТОМЕТРИЯ ОБЪЕКТОВ В ПОЛЕ
Выделение объектов
Для выделения объектов в поле и их фотометрии использовался пакет SExtractor (Source Extractor) (Бертин, Арно, 1996). Особенность данного пакета заключается в том, что он позволяет выделять объекты и строить их изофоты на одном изображении, а вычислять потоки в пределах этих изофот по другому изображению. Это позволяет для данного объекта находить потоки во всех фильтрах в пределах одной и той же области изображения. С другой стороны, такая методика дает возможность находить все объекты в поле по его общему для всех фильтров изображению, что позволяет избежать проблем с отождествлением одного и того же объекта в разных полосах.
Существует несколько способов построения общего изображения — поля детектирования. Например, для выделения объектов часто используют поле, полученное суммированием кадров, полученных в разных цветовых полосах. Мы использовали относительно новый метод - метод построения %2-поля. %2-поле является общим для всех полос изображением, и оно используется для выделения объектов и построения общего для всех полос каталога объектов. Идея метода заключается в том, что с помощью вероятностных методов анализируется распределение значений элементов изображения и определяется оптимальный предел детектирования объектов над уровнем фона (Залай и др., 1999).
'Поддерживается и распространяется Европейской Южной Обсерваторией.
Рис. 1. Репродукция поля гамма-всплеска GRB 000926. Размер поля 3.6 х 3 .
Схематически процесс построения х2-поля можно представить следующим образом. По изображениям в каждой из цветовых полос определяется среднее значение и среднеквадратичное отклонение (аь) фона неба (при этом предполагается, что значения фона неба распределены в соответствии с функцией Гаусса.) Далее из каждого изображения вычитается соответствующее значение фона и полученный кадр делится на аь. В итоге для каждой из полос мы получим преобразованное изображение, в котором фон неба определяется функцией Гаусса с нулевым средним и единичной дисперсией. Если рассмотреть преобразованные изображения в совокупности, то каждый пиксел общего поля можно представить как вектор с числом элементов, равным числу полос. Итоговое х2-поле — это изображение, каждый пиксел которого равен квадрату длины соответствующего вектора общего поля.
Если бы наблюдаемая площадка не содержала объектов, а представляла собой только фон неба, то функция распределения вероятности для значений %2-поля соответствовала бы х2 с числом степеней свободы, равным числу полос. Однако, реальное поле содержит объекты и поэтому распределение значений элементов х2-поля искажено. На основе анализа х2-полей для наблюдаемой
площадки и для фона неба можно найти оптимальное значение предела детектирования объектов на реальном поле, причем этот предел оказывается ниже, чем при использовании метода простого сложения кадров в разных цветовых полосах.
Условия детектирования задавались таким образом, чтобы выделялись объекты, которые по площади занимают не менее 5 пикселов, при значениях потока в этих пикселах, превышающих 3а над уровнем фона. Также для детектирования использовалась фильтрация, на основе вейвлет-анализа с использованием фильтра типа шехИа1 с FWHM,
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.