УДК 524.7-77
К ВОПРОСУ О ПОИСКЕ ГИГАНТСКИХ РАДИОГАЛАКТИК
В ОБЗОРЕ PC 102
©2014 г. А. В. Бутенко1,2*, Р. Д. Дагкесаманский2, В. А. Самодуров2, С. А. Тюльбашев2
1 Пущинский государственный естественно-научный институт, Пущино Моск. обл., Россия
2Пущинская радиоастрономическая обсерватория Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Пущино, Россия Поступила в редакцию 25.09.2013 г.; принята в печать 30.10.2013 г.
Рассматривается возможность выделения из объектов Пущинского каталога на частоте 102 МГц протяженных радиоисточников — кандидатов в гигантские радиогалактики. Используемый метод основан на анализе положения объекта на диаграмме "а\ —а2", где а\ и а2 — двухчастотные спектральные индексы (Б„ ~ V-0), формально рассчитанные в интервалах соответственно 102—365 и 365—1400 МГц на основе отождествления радиоисточника из Пущинского каталога с объектами Техасского каталога (365 МГц) и каталога Грин-Бэнк (1400 МГц). Вследствие существенной недооценки плотностей потоков протяженных радиоисточников на радиоинтерферометре Техасского университета такие объекты имеют аномально крутые рассчитанные спектры в интервале 102—365 МГц и плоские либо даже инвертированные спектры в интервале 365—1400 МГц. Из 15 радиоисточников Пущинского каталога, отобранных по этому критерию, 10 оказались уже известными радиогалактиками больших размеров. Исследуется возможность повышения эффективности описанного метода путем его распространения на выборки больших объемов и использования некоторых дополнительных критериев отбора кандидатов в гигантские радиогалактики.
DOI: 10.7868/80004629914050016
1. ВВЕДЕНИЕ
Впервые о гигантских радиогалактиках, как о выделенном классе внегалактических объектов, упоминается в статье Уиллиса и др. [1] В этой пионерской статье сообщалось о результатах наблюдений радиоисточников 3С 236 и DA 240 на радиотелескопе апертурного синтеза в Вестербор-ке (WSRT). Изофоты этих объектов, построенные авторами [1] на частоте 610 МГц, обнаружили протяженные компоненты размерами порядка 2 Мпк, что превышало размеры самой большой из известных на то время радиогалактик, а именно, Центавра-А. Легко понять, что исследование подобных объектов представляет значительный интерес. Нет сомнений, что эти объекты относятся к числу наиболее старых радиогалактик, а значит, их структура несет определенную информацию о работе так называемой "центральной машины", скорее всего, в течение сотен миллионов лет. Кроме того, очевидно, что эта же структура отражает и взаимодействие протяженных компонентов радиогалактики с окружающим межгалактическим газом, а значит, по ней можно судить о параметрах
E-mail: serg@prao.ru
плазмы в широкой окрестности конкретной активной галактики.
С другой стороны, уже первые исследования гигантских радиогалактик (см., например, [1, 2]) обнаружили в протяженных компонентах этих объектов яркие детали, подобные "горячим пятнам", характерным для активных галактик типа FRII. Наличие горячих пятен свидетельствует о текущей или, по крайней мере, о недавней активности центральной машины. Выяснение вопроса, представляет ли эта активность непрерывный процесс на протяжении всей жизни радиогалактики или это процесс рекуррентный, с определенной скважностью во времени, было бы очень важно для понимания природы не только гигантских радиогалактик, но и в целом всего класса активных галактик.
Попытка определить место гигантских радиогалактик среди большого разнообразия объектов с активными галактическими ядрами сравнительно недавно была предпринята Комбергом и Пащенко [3]. Проанализировав имеющиеся в литературе данные о гигантских радиогалактиках, авторы работы пришли к выводу, что объекты этого типа, скорее всего, представляют собой очень старые квазары, т.е. объекты, наиболее мощные из всех галактик с активными ядрами. Однако вопрос о том,
что является главным в формировании громадных радиоизлучающих облаков этих источников — то ли внутренние особенности центральной машины, то ли благоприятные внешние факторы, как то низкая плотность окружающего межгалактического газа или взаимодействие с соседними галактиками — этот вопрос остается пока открытым. Для ответа на него желательно иметь, по возможности, больше данных для достаточно обширной выборки гигантских радиогалактик.
Как правило, говоря о гигантских радиогалактиках, подразумевают объекты, характерные размеры протяженной структуры которых превосходят или порядка 1 Мпк. Для радиоисточника с красным смещением г = 0.1 этот размер соответствует угловому масштабу около 10'. Так как большинство современных антенных систем, предназначенных для построения радиоизображений космических объектов, нацелено на высокое и сверхвысокое угловое разрешение, то обнаружение и исследование протяженных структур, подобных гигантским радиогалактикам, на таких антенных системах зачастую представляет собой непростую задачу. В каталогах, составленных по наблюдениям на антеннах апертурного синтеза, такие радиоисточники зачастую "распадаются" на несколько объектов, представляющих собой небольшие яркие детали радиоисточника, а в случае отсутствия в источнике таких деталей, отклики радиоисточника могут оказаться и вовсе ниже порога обнаружения. Поэтому нет ничего удивительного в том, что большинство из известных гигантских радиогалактик были выявлены не в результате специальной работы по поиску объектов этого типа, а в ходе многочисленных исследований структуры радиоисточников из самых разных выборок.
С другой стороны, для ответа на поставленные выше вопросы об относительной роли особенностей центральной машины и внешних факторов в формировании объектов этого типа желательно было бы иметь не просто сведения о достаточно большом числе гигантских радиогалактик, а данные о таких радиоисточниках из выборки, сформированной на основе вполне определенных критериев. В противном случае весьма затруднительно оценивать и учитывать многочисленные эффекты селекции, а значит, и делать какие-либо статистически значимые выводы.
Наиболее простым выходом из создавшегося положения могла бы быть попытка сформировать представительную выборку гигантских радиогалактик, плотности потоков которых на заданной частоте были бы более некоторой предельной величины. Однако, к сожалению, какого-либо универсального способа поиска гигантских радиоисточников пока не найдено. На наш взгляд, это связано с несколькими причинами.
Во-первых, видимый угловой размер радиоисточника зависит от его красного смещения, и поэтому относительно небольшого линейного размера источник, находящийся на малом расстоянии, может иметь угловые размеры заметно больше, чем гигантский источник, находящийся на большом красном смещении. А поскольку красные смещения известны пока лишь для относительно небольшой части наблюдаемых на небе радиоисточников, гигантские радиоисточники, находящиеся на больших красных смещениях, во многих случаях могут приниматься за вполне обычные радиогалактики. Во-вторых, источник размером в 10', являющийся протяженным для телескопа или интерферометра, имеющего угловое разрешение в 1', будет практически точечным для антенны с угловым разрешением в 1°. Следовательно, в наблюдениях, как на одиночном телескопе, так и на системе апер-турного синтеза, реальный гигантский источник зачастую трудно идентифицировать. В-третьих, во многих обзорах сведения об угловых размерах источников очень ограничены. Поэтому, используя данные лишь одного обзора, трудно выявить реальную протяженность источника. Наконец, опыт показывает, что во многих обзорах, выполненных с относительно высоким угловым разрешением, гигантские радиогалактики могут быть представлены в виде нескольких отдельных компактных радиоисточников, соответствующих "горячим пятнам" в протяженных компонентах гигантских радиогалактик. Что же касается протяженной структуры низкой поверхностной яркости, то информация о ней в таких обзорах попросту отсутствует.
Авторы многочисленных работ разрабатывают свои оригинальные методики поиска, опираясь на те или иные свойства гигантских источников. Например, искали близкие пары источников (расстояние между парами до десятков угловых минут), такие, чтобы хотя бы один источник из пары был не меньше угловой минуты или имел сложную форму [4], искали объекты размером больше 5', находящиеся вне галактической плоскости [5], сравнивали два обзора, полученных на одной частоте, но с угловым разрешением, отличающимся почти в 10 раз, и искали структуры размером более 3' [6], просматривали визуально площадку обзора и искали выраженные структуры размером больше 5', а затем отобранные кандидаты исследовали более тщательно [7], выбирали обзоры, выполненные на разных частотах, притом с существенно различными угловыми разрешениями, и после взаимного отождествления выделяли объекты, у которых формально определяемое значение двухчастотно-го спектрального индекса оказывалось аномально большим или аномально малым (в зависимости от того, на какой из частот угловое разрешение
было заметно выше) [8]. Наконец, используя данные глубокого обзора NVSS [9], выполненного на VLA с угловым разрешением порядка 45", авторы работы [10] отобрали в качестве кандидатов в гигантские радиогалактики пары источников малых угловых размеров, каждая из которых могла бы представлять собой яркие детали двух протяженных компонентов радиогалактики общим размером от 4' до 6'. Примеры найденных пар, изображения которых приведены в цитированной статье, убедительно свидетельствуют о том, что используемый метод, по крайней мере в ряде случаев, позволяет найти некоторые из двойных радиогалактик. Однако вопросы о том, каков процент из найденных кандидатов окажется действительно гигантскими радиогалактиками и как много таких радиогалактик остались за пределами составленного списка, авторами работы [10] не обсуждаются.
Каждый из перечисленных способов имеет свои преимущества и недостатки, но ни один из них не гарантирует, что в выбранной площадке на небе будут обнаружены все имеющиеся там гигантские радиоисточники. В настоящей работе исследуются возможнос
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.