АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 87, № 10, с. 979-985
УДК 524.77-42
ГРУППА ГАЛАКТИК NGC 1023: АНТИ-ХАББЛОВСКИЙ ПОТОК?
©2010 г. А. Д. Чернин1,2, В. П. Долгачев1, Л. М. Доможилова1
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Обсерватория Туорла Университета, Турку, Финляндия Поступила в редакцию 31.03.2010 г.; принята в печать 02.04.2010 г.
Обсуждаются опубликованные недавно данные о том, что близкая группа галактик NGC 1023 содержит внутреннюю вириализованную квазистационарную компоненту и внешний поток галактик-карликов, падающих к центру системы. Внутренняя компонента подобна Местной группе галактик, однако Местная группа окружена не падающими, а наоборот, разбегающимися от нее галактиками-карликами, которые образуют местный хаббловский поток. Показано, что причина резкого различия в структуре двух систем, столь схожих в других отношениях, может быть связана с темной энергией, в которую погружены обе системы. Действительно, в Местной группе преобладает ее собственное тяготение, а окружающий группу хаббловский поток развивается в условиях преобладания антитяготения, создаваемого космическим фоном темной энергии. В противоположность этому, в группе NGC 1023 — и в ее центральной компоненте, и в области "анти-хаббловского" потока вокруг нее — преобладает, как оказывается, собственное тяготение системы. Группа NGC 1023 как целое находится, по-видимому, в состоянии продолжающегося формирования и вириализации. Можно ожидать, что в ее окрестности на расстояниях 1.4—3 Мпк от центра группы, где антитяготение должно быть сильнее ее тяготения, существует поток разбегания, подобный местному хаббловскому потоку.
1. ВВЕДЕНИЕ
Со времен наблюдений Хаббла [1] известно, что ближний объем Вселенной до расстояний ~10—15 Мпк населен сравнительно небольшими группами галактик, подобными Местной группе. В такие группы собраны почти все крупные галактики и большинство известных галактик-карликов, имеющихся в этом объеме [2]. Вокруг Местной группы наблюдается два десятка галактик-карликов, которые движутся по направлению от центра группы. Эта расширяющаяся компонента системы представляет собой ближайший к нам локальный хаббловский поток разбегания галактик (см. новую работу [3] и приведенные там ссылки на более ранние публикации). Такого рода систему, включающую в себя центральную квазистационарную группу и поток разбегания вокруг нее, будем для краткости называть "хаббловской ячейкой". Кроме местной ячейки [3—9], изучены также хаббловские ячейки вокруг гигантских галактик М81 и Сеп-А [10, 11]. Можно предполагать, что хаббловская ячейка служит основной структурной единицей ближней Вселенной.
Теоретическая модель хаббловской ячейки предложена и развита нами в работах [4—9, 12— 14]. Главная новая черта модели — учет космического фона темной энергии. В соответствии со стандартной (ЛСЭМ) космологической моделью
принимается, что группа галактик вместе с потоком разбегания вокруг нее погружена в однородное и неизменное во времени распределение темной энергии. Темная энергия создает антитяготение, причем в объеме группы преобладает тяготение, создаваемое темной материей и барионами группы, тогда как в области потока доминирует антитяготение темной энергии: оно сильнее тяготения на расстояниях 1—3 Мпк от центра группы. Границей между гравитационно-связанной квазистационарной группой и хаббловским потоком разбегания служит поверхность нулевого тяготения, на которой тяготение и антитяготение точно компенсируют друг друга.
На первый взгляд может показаться, что кинематическая структура группы NGC 1023 представляет собой контрпример к модели хаббловской ячейки. Действительно, согласно работе [15], в центральной области этой группы имеется гравитационно-связанная (и вириализованная) система карликов, окружающих гигантскую галактику NGC 1023 — самую массивную галактику группы. Вне центральной системы наблюдается поток, образуемый галактиками-карликами. Такая двухкомпонентная структура напоминает Местную группу с ее потоком разбегания. Однако, как считается в [15], в случае NGC 1023 имеет место не
поток разбегания, а поток падения, направленный к центру группы.
В этой работе мы обсудим, опираясь на данные [15—19], кинематическую и динамическую структуру группы NGC 1023 и покажем, в каком соответствии находится она с нашей моделью хаббловской ячейки. В разделе 2 дается для сравнения краткая сводка сведений о типичной хаббловской ячейке, в качестве которой служит Местная группа вместе с окружающим ее местным хаббловским потоком; в разделе 3 приводятся данные о группе NGC 1023 и рассматривается кинематика ее внешней компоненты; в разделе 4 изучается динамический фон, на котором развивается "анти-хаббловский" поток в группе; результаты обсуждаются в разделе 5.
2. МЕСТНАЯ ХАББЛОВСКАЯ ЯЧЕЙКА
Местную группу галактик образуют, как известно, две гигантские галактики — наша Галактика и галактика М31; в группу входят также Магеллановы облака, галактика М33 и еще примерно 50 галактик-карликов. Местная группа — квазистационарная гравитационно-связанная система, погруженная в потенциальную яму, которая создается главным образом тяготением темной материи, заключенной в протяженных массивных гало двух гигантских галактик группы. Полная масса (барионы и темная материя) группы оценивается величиной MLG ~ (1-5) х 1012 MQ [3, 20, 21, 22]. Поперечник Местной группы составляет приблизительно 2 Мпк, тогда как расстояние между центрами Галактики и М31 — около 0.7 Мпк. Эти две галактики (вместе с семействами галактик-карликов, населяющих их индивидуальные темные гало) сближаются со скоростью, которая в современную эпоху близка к 120 км/с. Сразу за границами Местной группы, на расстояниях R > > 1.4-1.6 Мпк от ее центра, берет начало местный хаббловский поток. Его образуют 22 карликовые галактики, находящиеся на расстояниях до 3 Мпк. Все галактики-карлики потока удаляются от группы и, как правило, их скорости (относительно барицентра группы) тем больше, чем больше расстояние от центра.
Местная хаббловская ячейка — Местная группа вместе с локальным хаббловским потоком — служит типичным примером хаббловской ячейки. На диаграмме "скорость—расстояние", приведенной в работе [3], 58 галактик ячейки заполняют две четко различимые области. Первую из них, отвечающую расстояниям до 1.3—1.5 Мпк, занимают галактики Местной группы. В этой области скорости (радиальные) галактик имеют как положительные, так и отрицательные значения в интервале от -150
до +170 км/с, а их средняя скорость близка к нулю. Средняя дисперсия (радиальных) скоростей галактик системы составляет 72 км/с. Вторую компоненту системы образует хаббловский поток; в области потока нет отрицательных скоростей, и скорости галактик имеют значения от 60 км/с вблизи расстояния 1.6 Мпк до 250 км/с на расстоянии в 3 Мпк.
Две другие детально изученные нами хабблов-ские ячейки — М81 и Cen-A [1,2] — обнаруживают значительное сходство между собой и с Местной ячейкой. Сходны их центральные группы, в каждой из которых имеется доминирующая галактика или пара массивных галактик. Еще больше сходства в локальных хаббловских потоках вокруг этих групп. Потоки образованы галактиками-карликами, суммарная масса которых в каждом случае гораздо меньше массы центральной группы. Потоки обладают высокой степенью регулярности: в них обнаруживается близкая к линейной зависимость скорости от расстояния. При этом медианные значения локального фактора Хаббла заключены в довольно узких пределах: 57 км/с Мпк <Hmed < < 62 км/с Мпк.
3. ГРУППА NGC 1023: ДВЕ КОМПОНЕНТЫ
Группа NGC 1023, впервые идентифицированная в работе [23], иногда рассматривается как "классический пример" [24, 25] малой системы галактик. Она находится в направлении, противоположном направлению на скопление в Деве; группа компактна и хорошо изолирована в пространстве [16]. В работе [25] указаны 14 галактик-членов группы, для 5 из которых были определены расстояния (по методу Талли—Фишера). В работе [16] по данным наблюдений на Б ТА и HST найдены расстояния до 11 галактик группы (9 по методу ярчайших звезд и 2 по методу вершины ветви красных гигантов). В работе [15], озаглавленной "Карликовые галактики в группе NGC 1043", представлены данные о 70 галактиках группы. Из этого полного числа 65 объектов изучались с помощью детектора MegaCam на 3.6-м телескопе CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope). Основная галактика группы — линзовидный гигант NGC 1023. Расстояние до нее оценивается в пределах от 9.86 Мпк [16] до 11.4 Мпк [25]. Ее скорость удаления от барицентра Местной группы составляет 828 км/с [18]; гелиоцентрическая скорость равна 637 км/с [15]. Для каждой из галактик в [15] даны морфологический тип, галактические координаты и угловое расстояние от основной галактики; скорости (гелиоцентрические) имеются для 27 галактик, причем все скорости находятся в пределах 1000 км/с.
Диаграмма "скорость—расстояние" для 30 галактик группы NGC 1023поданнымработ[15, 17, 18]. Это — нестандартная хаббловская диаграмма: здесь скорости и расстояния имеют иной, отличный от стандартного смысл. Скорость каждой галактики представлена как разность ее лучевой гелиоцентрической скорости и лучевой скорости (637 км/с) основной галактики группы. В качестве расстояния взята величина проекции на картинную плоскость расстояния данной галактики от основной галактики; принято, что расстояние по лучу зрения от нас до основной галактики составляет 10 Мпк. Сплошными линиями показаны границы центральной квазистационарной компоненты группы (расстояния <0.4 Мпк) и внешней компоненты (от 0.5 до 1.4 Мпк), которая рассматривается в работе [15] как поток, направленный к центру группы. Кружками обозначены галактики из обзора [15], выполненного с помощью детектора телескопа CFHT MegaCam; крестики обозначают те галактики из работы [15], которые не входят в этот обзор; черные кружки — галактики из работы [18]. Две галактики, обозначенные перечеркнутыми кружками, лежат, скорее всего, вне группы.
По этим данным в работе [15, рис. 8] построена диаграмма "гелиоц
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.