УДК 524.7
КИНЕМАТИКА И ЗВЕЗДНОЕ НАСЕЛЕНИЕ ЛИНЗОВИДНОЙ
ГАЛАКТИКИ NGC 4124
©2013г. А. В. Засов1*, О. К. Сильченко1, И.Ю.Катков1, С. Н. Додонов2
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
2Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз Поступила в редакцию 24.05.2012 г.
Приводятся результаты спектрального и фотометрического исследования локально изолированной линзовидной галактики NGC 4124. На основе анализа кинематики построена согласующаяся с фотометрическими данными модель распределения массы, в рамках которой в пределах оптического радиуса масса гало почти вдвое меньше массы диска. Показано, что диск находится в динамическом состоянии, близком к маржинально устойчивому, что исключает для галактики динамический нагрев диска в результате сильного внешнего воздействия или слияния с массивной системой. Однако наличие в центральной килопарсековой области газового диска, наклоненного к основной плоскости галактики, свидетельствует о вероятном поглощении небольшого спутника, породившем также и позднюю вспышку звездообразования в центральной области. Это подтверждается более низким средним возрастом (~2 млрд. лет) звездного населения в центральной области галактики по сравнению с возрастом диска (5—7 млрд. лет).
Ключевые слова: NGC 4124, кинематика и динамика, линзовидные галактики, звездные населения галактик.
DOI: 10.7868/S0320010813010063
ВВЕДЕНИЕ
NGC 4124 — локально изолированная линзо-видная галактика, имеющая галактоцентрическую скорость около 1600 км/с. Оптический радиус галактики D25/2 = 128". Галактика находится на расстоянии около 6° от центральной галактики скопления VIRGO (М87), и, по-видимому, принадлежит этому скоплению, находясь на его периферии. Ее изображение (по данным обзора SDSS в фильтре r) показано на рис. 1a. Оно достаточно типично для S0-галактик: NGC 4124 не имеет тонких структурных деталей. Красноватый цвет звездного населения, B-V = 0.83, свидетельствует об отсутствии заметного текущего звездообразования в галактике в целом. Содержание HI в галактике крайне низкое (по GOLDMINE1 , lg(MHI/Mq) < 7.24), что также характерно для линзовидных галактик; однако при этом в ней содержится весьма заметное количество молекулярного газа, lg(M(H2)/Mq) = 7.88 (Янг и др., 2011). Галактика обладает небольшим балджем: по
Электронный адрес: a.v.zasov@gmail.com
1 http://goldmine.mib.infn.it/
данным фотометрических наблюдений в полосе H (Гаваззи и др., 2000; см. также GOLDMINE) эффективный радиус балджа re,b = 8", его вклад в светимость составляет около 11%. Эффективный радиус диска с экспоненциальным профилем яркости в цитируемой работе найден равным re,d = = 57", чему соответствует радиальная шкала диска го = 34", или 2.8 кпк при принимаемом здесь расстоянии 17 Мпк. Для угла наклона диска галактики HYPERLEDA2 дает i = 53° исходя из отношения осей изофот b/a = 0.69. Это явно завышенное отношение: в базе данных NED приведено значение b/a = 0.33, что, по-видимому, ближе к истине.
Наиболее любопытной деталью галактики является околоядерная область радиусом 10"—15" (около 1 кпк), выделяющаяся на изображении галактики как кольцеобразная эллиптическая структура, вытянутая под тем же позиционным углом, что и диск (рис. 1б). Ближе к ядру отчетливо видна небольшая темная дуга, очевидно, связанная с поглощением света, полуэллипсом охватывающая ядро с северной стороны. Именно эта дуга
2 http://leda.univ-lyon1.fr/
19
2*
15 и.......................................
Да, угл. сек (в)
Рис. 1. (a) — Изображение галактики NGC 4124 в фильтре r по данным SDSS; (б) — центральная область галактики; (в) — карта показателя цвета g — r.
и создает впечатление внутренней границы яркого кольца, окружающего ядро, хотя в действительности околоядерный диск может быть сплошным, а не кольцеобразным. Заметим, что на карте распределения показателя цвета д — г, полученной по данным SDSS (рис. 1в), на фоне общего однородного цвета галактики выделяется только "красная" пылевая дуга, повышенный (по сравнению с окружением) показатель цвета которой свидетельствует о том, что она образована полупрозрачной средой, проецирующейся на яркий балдж.
Щелевой спектр галактики, полученный в работе Кьюджкен и др. (1996), выявил наличие газа во внутренней области галактики, который вращается в ту же сторону, что и звездный диск, однако кривая вращения в работе не приведена. По оценкам этих авторов, около 25% линзовидных галактик имеют небольшие газовые противовращающиеся диски в центре. Поскольку при приобретении газа извне через поглощение спутника с произвольно ориентированной в пространстве орбиты прямое и обратное направление вращения равновероятны,
можно предположить, что околоядерные газовые диски, имеющие аккреционную природу, встречаются примерно у половины линзовидных галактик.
В настоящей работе мы приводим результаты исследования спектра линзовидной галактики NGC 4124, наблюдавшейся на БТА с редуктором SCORPIO в режиме длинной щели. В совокупности с данными SAURON они позволяют восстановить картину движения газа и звезд в галактике, оценить массу ее составляющих, найти параметры звездного населения и предложить сценарий ее эволюции.
НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ
Спектральные наблюдения галактики NGC 4124 были проведены 20 февраля 2010 года в прямом фокусе 6-м телескопа БТА САО РАН с редуктором SCORPIO (Афанасьев, Моисеев, 2005) в режиме длинной щели. Щель шириной 1" была ориентирована вдоль большой оси галактики, PA = = 112°. Длина щели 6.1 мин. дуги, что позволяет
использовать спектры с краев щели для учета (вычитания) спектров ночного неба. Масштаб вдоль щели составлял 0.36" на пиксель. Суммарная экспозиция составила 2 ч при качестве изображений 2". При наблюдениях использовалась голографическая решетка с концентрацией в зеленой области спектра, 2300 штрихов на мм, обеспечивавшая спектральное разрешение 2.2 A в диапазоне 4800-5500 A.
Первичная редукция длиннощелевых наблюдений заключалась в последовательном выполнении стандартных процедур: вычитания байеса, приведения к плоскому полю, чистки следов космических частиц, линеаризации спектра на основе калибровочных накоплений He-Ne-Ar лампы, вычитания спектра ночного неба, сложения экспозиций и калибровки по потокам. При вычитании спектра ночного неба использовался алгоритм, который позволяет при построении модельного спектра неба учесть вариации формы инструментального профиля спектрографа вдоль щели (Катков и др., 2011). Это важно для определения параметров звездных населений во внешних областях галактики, где поверхностная яркость низка.
Также при анализе кинематики мы использовали данные спектрографа интегрального поля SAURON (Бакон и др., 2001), полученные для NGC 4124 1 марта 2008 г. на 4.2-м телескопе Вильяма Гершеля (Ла Пальма, Канарские острова) в рамках проекта ATLAS-3D (Каппелари и др., 2011); данные наблюдений вместе с калибровочными экспозициями (байес, лампа спектра сравнения, лампа континуального спектра, сумеречное небо) были взяты из публичного архива Группы Исаака Ньютона (Кембриджский Центр астрономических данных). При экспонировании панорамного спектра со спектрографом интегрального поля SAURON интерференционный фильтр вырезает спектральный диапазон 4800-5350 A; обратная дисперсия составляет 1.16-1.17 A, спектральное разрешение - около 4 A. Рабочее поле зрения спектрографа 44 х 38 элементов, при масштабе 0.94" на элемент (на линзу). Небо в 1.7' от центра исследуемого объекта экспонируется в крайних линзах блока одновременно с объектом. Для первичной обработки данных SAURON мы использовали комплекс программ Власюка (1993), созданный в свое время для обработки данных MPFS и модифицированный автором пакета с учетом особенностей конструкции SAURON.
Для извлечения из спектров информации о звездной и газовой кинематике, а также о свойствах звездных населений, мы использовали программный пакет NBURSTS (Чилингарян и др., 2007а,б), в котором реализована методика попиксельной
подгонки наблюдаемых спектров модельными спектрами звездных населений посредством минимизации невязки методом х2 • Использовались модели высокого разрешения PEGASE.HR (Ле Борн и др., 2004) для простого звездного населения с историей звездообразования, описывающейся единственной вспышкой (SSP — Simple Stellar Population) и солпитеровской начальной функцией масс. При подгонке (фитировании) спектров учитывался инструментальный контур, который предварительно был восстановлен из спектра рассветного неба, снятого в ту же ночь. В результате подгонки наблюдаемого спектра восстанавливались параметры звездного населения (SSP-эквивалентный возраст T, металличность [Z/H]) и кинематические параметры (лучевая скорость vr (км/с), дисперсия скоростей звезд на луче зрения а (км/с)).
Для анализа структуры галактики использовались открытые данные проекта SDSS/DR7. Была построена карта цвета g — r (рис. 1в). Для исследования распределения поверхностной яркости в галактике мы проанализировали изображение в фильтре r (масштаб 0.4" на пиксель, качество изображений около 1"). Одновременно определялись формы изофот (позиционный угол большой оси, эллиптичность, "ящикообразность" (box-iness)) и строился профиль поверхностной яркости. Яркость усреднялась в эллиптических кольцах, форма которых соответствует ориентации и вытя-нутости внешних изофот. Будучи отнесенными к тонкому круглому диску, изофоты дают нам углы ориентации в пространстве для плоскости симметрии галактики. На рис. 2a представлен профиль поверхностной яркости галактики, а на рис. 2б — параметры изофот. Видно, что на расстояниях от центра больше 20" в поверхностной яркости доминирует квазиэкспоненциальный диск. На радиусе r ~ 40" в профиле яркости виден некоторый избыток — широкая малоконтрастная кольцевая структура. Если аппроксимировать профиль поверхностной яркости диска экспоненциальным законом, исключая кольцо на r = 35"—65", то мы находим радиальную шкалу диска ro = 34", что согласуется с оценкой Гаваззи и др. (2000), полученной при анализе изображе
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.