научная статья по теме О ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАСПРЕДЕЛЕНИИ КВАЗАРОВ Астрономия

Текст научной статьи на тему «О ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАСПРЕДЕЛЕНИИ КВАЗАРОВ»

УДК 524.7-323.7

О ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАСПРЕДЕЛЕНИИ КВАЗАРОВ

© 2007 г. С. В. Пилипенко

Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия Московский физико-технический институт (государственный университет),

Долгопрудный, Россия Поступила в редакцию 04.04.2007 г.; принята в печать 05.04.2007 г.

Исследуется пространственное распределение квазаров из каталогов 2dF и SDSS DR5 при красном смещении 0.3 < г < 1.9. Найдены следующие общие для двух каталогов особенности в распределении квазаров: (1) при расстоянии между ближайшими объектами более 35^ Мпк ^ = 100 Н/сМпк -безразмерная постоянная Хаббла) распределение квазаров практически совпадает с трехмерным равномерным случайным распределением; (2) на масштабах (5—35^^ Мпк фрактальная размерность распределения квазаров составляет 2.3; (3) амплитуда скучивания квазаров и среднее расстояние между соседними квазарами медленно растут с г (на уровне достоверности порядка 1.5а). В каталоге 2dF на уровне достоверности 4а обнаружено 20 больших групп квазаров с размерами (50—150^^ Мпк, представляющих собой зарождающиеся сверхскопления (в том числе, подтверждены две ранее известных группы). Пространственная плотность этих групп составляет порядка 7Ь? Гпк

PACS: 98.54.Aj, 98.62.Py

1. ВВЕДЕНИЕ

Появление обширных и представительных каталогов квазаров 2dF (2QZ) [1] и SDSS (Sloan Digital Sky Survey) [2] с общим числом объектов около 100000 позволяет использовать эти каталоги для статистического исследования эволюции крупномасштабной структуры Вселенной, влияния квазаров на степень ионизации вещества во Вселенной, и условий, при которых формируются сами квазары.

Квазары распределены в пространстве слишком редко, для того чтобы по ним непосредственно можно было наблюдать наиболее распространенные элементы крупномасштабной структуры Вселенной — филаменты и "листы", однако связь с крупномасштабной структурой проследить все-таки возможно. Скучивание квазаров наблюдается по измерениям корреляционной функции, как проекционной (двумерной) [3—5], так и трехмерной [5—8]; также оно наблюдается непосредственно в виде больших групп с размерами 50—200 Мпк и превышением плотности числа квазаров больше, чем в 2 раза [9, 10].

Корреляционная функция, измеренная, например, в работах [4—7], при красных смещениях z ~ 1.5 может быть представлена в виде £ = (r/ro)-7, где го = (5—6) h-1 Мпк, h = = mn H? ч , H — постоянная Хаббла, y = 1.5,

100 км/с Мпк' ' ' '

что близко к корреляционной функции галактик. Однако число пар квазаров с размерами менее 5-6 Мпк не превышает несколько сотен, и поэтому корреляционная функция квазаров измерена менее надежно, чем для галактик. Определенный интерес для построения модели возникновения квазаров представляет выяснение того, эволюционирует ли их степень скучивания со временем. В работе [4] для исследования этого вопроса каталог разбивался на три диапазона по красному смещению, в каждом из которых вычислялась корреляционная функция. Авторы этой работы утверждали, что величина г0 увеличивается в 1.4 раза при увеличении г от 1 до 1.9 на уровне достоверности 3.6а. В работе [5] исследовалась корреляционная функция квазаров при г > 2.9; обнаружен существенный рост корреляционной длины г0 с увеличением красного смещения: г0 = 17Л-1 Мпк при 2.9 < г < < 3.5, г0 = 24Н-1 Мпк при г > 3.5.

В настоящее время известно 17 больших групп квазаров [9], из которых 10 найдены авторами работы [10]. Большие группы квазаров могут являться зарождающимися сверхскоплениями. В работе [11] по результатам исследования линий поглощения MgII в спектрах фоновых квазаров для одной из групп делается вывод, что в этой группе наблюдается значительное превышение плотности галактик над средней по Вселенной.

В данной работе статистически исследуются пары и более крупные "кластеры" квазаров, выделенные из каталогов SDSS и 2dF методом "минимального покрывающего дерева" [12]. Применение данного метода позволяет описать свойства распределения квазаров в пространстве более детально по сравнению, например, с методом двухточечной корреляционной функции. Для выяснения того, каким элементам крупномасштабной структуры (одномерным филаментам, двумерным листам или трехмерным комкам) может соответствовать наблюдаемое распределение квазаров, исследуется распределение пар квазаров по длине. Анализ пар, троек и более крупных кластеров позволяет оценить фрактальную размерность распределения квазаров, и она оказывается близкой к 2.3.

Кроме того, исследуется зависимость от красного смещения различных свойств пространственного распределения квазаров, таких как среднее расстояние между квазарами в паре, превышение количества кластеров над их числом при равномерном случайном распределении квазаров в пространстве. Найдено, что эти свойства слабо эволюционируют с красным смещением.

В результате анализа статистических свойств пространственного распределения квазаров в каталоге 2dF найдено 20 больших групп квазаров, при этом подтверждены 2 ранее известных группы (другие ранее известные группы не попадают в область покрытия 2dF), и найдено 18 новых групп.

2. КАТАЛОГИ SDSS И 2DF 2.1. Каталог БОББ

Кандидаты в квазары в каталоге SDSS выбирались методом 5-цветной фотометрии, а затем проверялись спектроскопически [13]. Наблюдения проводились в Обсерватории Апачи-Поинт (Нью-Мехико, США) с использованием ПЗС-матрицы и обрабатывались автоматически. Обзор ограничен по звездной величине (в фильтре 1): mi < 19.1. Пятая версия каталога (SDSS DR5) включает в себя около 77 000 объектов и занимает 5800 кв. град. на небесной сфере. Почти все квазары находятся в двух больших областях на небе. Назовем их SDSS-1 (около 20000 квазаров; центр области имеет координаты примерно а = 12ь, 5 = 6°) и SDSS-2 (46000 квазаров; а = 12ь, 5 = 43°).

Кроме того, из данных SDSS построен однородный каталог. Он включает в себя объекты, выбранные только по основным фотометрическим критериям [14]. Однородный каталог, по утверждению, например, авторов [15], является полным на 95%. Этот каталог содержит 12 127 квазаров в поле SDSS-1 и 26156 квазаров в SDSS-2. То, что существуют объекты, попавшие в SDSS и не

попавшие в однородный каталог, объясняется тем, что их отбор производился по различным критериям. Среди них есть квазары с большими красными смещениями (z > 3.5), объекты, отождествленные с источниками радиообзора FIRST [16] и рентгеновского обзора ROSAT All-Sky Survey [17]. Эти объекты распределены по небу и в пространстве очень неоднородно.

Световоды, с помощью которых были получены спектры квазаров, имеют конечную толщину (эффект "fiber collision"), и при этом каждый участок неба при составлении каталога SDSS наблюдался только один раз. Это значит, что невозможно получить спектры двух квазаров с угловым расстоянием меньше некоторого (за исключением небольших перекрытий участков наблюдений). Для SDSS это расстояние составляет 55" [18]. Максимальная дистанция, соответствующая этому угловому расстоянию, равна 1h-1 Мпк. В данной работе такие малые расстояния не исследуются.

Кроме того, в каталоге SDSS имеется около 500 "двойных" квазаров, имеющих одинаковые координаты на небесной сфере и отличающихся по красному смещению. Большинство таких пар имеют относительные скорости не выше 2000 км/с, что сопоставимо с неоднозначностью, вызванной синим смещением широких линий (около 1500 км/с) [19]. Для дальнейшего анализа было оставлено только по одной компоненте из каждой пары.

2.2. Каталог 2dF

Каталог квазаров 2dF содержит примерно 25000 квазаров в двух областях размером 75° х х 5° в северной и южной галактических полярных шапках. Обзор ограничен по звездной величине: в голубом фильтре mb < 21. Северное поле каталога содержит 10484 квазара, южное — 12854. Для составления каталога использовались фотографические снимки, полученные на Англо-австралийском телескопе. Глубина обзора и критерии отбора кандидатов отличаются от используемых в SDSS, поэтому средняя плотность числа квазаров в каталоге 2dF в 4 раза выше, чем в SDSS (в наиболее представительной области z ~ 1—2). Разные алгоритмы приводят к тому, что эффекты селекции в этих каталогах проявляются по-разному, и, следовательно, результаты исследования зависят от того, какой каталог используется. Каталог квазаров 2dF считается полным на 70% [1].

Для изучения распределения квазаров в пространстве автором использовались однородные части каталогов, в которых плотность квазаров меняется не очень сильно — примерно в 1.5 раза (рис. 1). Это соответствует расстояниям от 1000h-1 Мпк

6 5 4 3 2

т

- 1 в 1

2

1

12 3 4

гЬг1, Гпк

Рис. 1. Плотность числа квазаров в каталогах 2dF (вверху ) и SDSS (внизу).

до 3500Ь_1 Мпк (0.3 < г < 2.0) в обоих каталогах. Некоторые параметры используемых частей каталогов приведены в табл.1.

2.3. Случайные каталоги

Согласно существующим представлениям, время активной жизни квазара составляет порядка 107 лет, что мало по сравнению с возрастом Вселенной и возрастом спокойного существования ядра галактики (см., например, [20]). Это означает, что в каждый момент времени лишь небольшая доля галактик содержит активные квазары, и, следовательно, квазары должны быть распределены довольно хаотично даже в областях пространства с повышенной концентрацией галактик.

Для выяснения того, в чем состоят отличия распределения квазаров в пространстве от случайного,

Таблица 1. Каталоги 2dF и SDSS

Параметры каталогов 2dF SDSS (область 2)

Число квазаров 16652 19693

Объем, Ь-3 Гпк3 3.09 15.1

Среднее расстояние меж- 39 58

ду квазарами, Ь-1 Мпк

необходимо сравнивать каталоги квазаров с искусственными, случайными каталогами. В данной работе используются искусственные каталоги, в которых точки распределены случайно и равномерно в заданной области на небесной сфере, а красные смещения для них взяты из реальных каталогов. Специальное исследование показало, что введение случайного смещения по г не влияет (в пределах погрешностей) на результаты, полученные в данной работе. Введение дополнительного ограничения по абсолютной звездной величине и учет только достаточно ярких к

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»