ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 33, № 11, с. 803-808
УДК 524.352
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕРХНОВЫХ Ib/c ОТНОСИТЕЛЬНО СПИРАЛЬНЫХ РУКАВОВ ГАЛАКТИК
© 2007 г. Г. А. Михайлова1*, О. С. Бартунов2**, Д. Ю. Цветков2***
1Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова, Москва 2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва
Поступила в редакцию 17.05.2007 г.
Показано, что сверхновые Ib/c концентрируются к внутренним краям спиральных рукавов, причем распределения для сверхновых Ib и Ic одинаковы. Обнаружены некоторые различия распределений сверхновых типа II и Ib/c относительно спиральных рукавов, позволяющие предположить, что предсверхновые Ib/c в среднем имеют меньший возраст.
Ключевые слова: сверхновые и остатки сверхновых.
DISTRIBUTION OF TYPE Ib/c SUPERNOVAE RELATIVE TO GALACTIC SPIRAL ARMS, by G. A. Mikhailova, O. S. Bartunov, and D. Yu. Tsvetkov. Type Ib/c supernovae are shown to be concentrated to the inner edges of spiral arms, with the distributions for type Ib and Ic supernovae being identical. We have found differences between the distributions of type II and Ib/c supernovae relative to spiral arms, suggesting that type Ib/c presupernovae are, on average, younger.
PAC S numbers : 97.60.Bw
Key words: supernovae and supernova remnants.
ВВЕДЕНИЕ
Сверхновые Ib и Ic, впервые выделенные в отдельные типы в середине 1980-х годов (часто их рассматривают как один класс SNIb/c), привлекают в последнее время особое внимание. В первую очередь, это связано с тем, что некоторые из сверхновых (SN) данных типов оказались связанными с гамма-всплесками (Галама и др., 1998; Станек и др., 2003; Малезани и др., 2004; Ферреро и др., 2006). Сверхновые Ic, связанные, вероятно, с гамма-всплесками, а также отличающиеся повышенной скоростью расширения оболочек, часто называют "гиперновыми" (Ивамото и др., 1998).
В самом начале исследования SNIb/c было обнаружено, что они встречаются только в спиральных галактиках, а в них демонстрируют тесную связь с областями звездообразования. Поэтому общепринятым стало мнение, что как SNIb/c
Электронный адрес: mikgalina@yandex.ru
Электронный адрес: oleg@sai.msu.su
Электронный адрес: tsvetkov@sai.msu.su
вспыхивают молодые массивные звезды, потерявшие перед взрывом водородную оболочку. В качестве наиболее вероятных предсверхновых рассматриваются одиночные звезды Вольфа—Райе с начальной массой >25М© и массивные звезды (12—20М©) в двойных системах (см., например, Биссальди и др., 2007). Пока неизвестно, реализуются обе или только одна модель, как различаются предсверхновые для SNIb, SNIc и "гиперновых".
Исследования пространственного распределения SN в галактиках могут дать важную информацию о вероятной природе предсверхновых. Для молодых объектов наибольший интерес представляет распределение относительно областей недавнего звездообразования, например, спиральных рукавов и зон Н11. Подобные исследования неоднократно осуществлялись для сверхновых разных типов, начиная с работы Маза и Ван ден Берга (1976). Было показано, что места вспышек SNII определенно коррелируют со спиральными рукавами и зонами Н11 (Ван Дик и др., 1996; Бартунов и др., 1994). Для сверхновых 1а результаты противоречивые: они не показывают явной связи с зона-
ми Н11, однако встречаются в спиральных рукавах чаще, чем можно ожидать для случайной проекции (Бартунов и др., 1994; МакМиллан, Чиардул-ло, 1996). Подобные исследования SNIb/c давали неуверенные результаты из-за малого числа объектов. Связь с областями звездообразования была точно установлена, но не удавалось определить, существуют ли различия между распределениями SNIb/c и SNII. Джеймс и Андерсон (2006) осуществили исследование пространственного распределения SN разных типов относительно областей звездообразования, отслеживаемых по эмиссии На в галактиках. Была обнаружена более тесная связь с областями звездообразования для SNIb/c по сравнению с SNII, а также для SNIc по сравнению с SNIb, однако объем выборок пока недостаточен для уверенных выводов, особенно относительно различий между SNIb и SNIc.
За последние годы число открытий сверхновых сильно возросло, появились также новые возможности анализа изображений галактик, в которых они обнаруживались. В связи с этим новое исследование распределений сверхновых различных типов относительно областей звездообразования представляется весьма интересным.
Согласно теории волн плотности, звездообразование происходит в основном на внутреннем крае спиральных рукавов и поперек рукавов должен наблюдаться градиент возрастов звезд (см., например, Ефремов и др., 1989). Поэтому в данной работе изучалось распределение SNIb/c относительно внутренних краев спиральных рукавов галактик.
ВЫБОРКА И МЕТОДЫ АНАЛИЗА Сверхновые и родительские галактики
В работе анализировались данные о сверхновых, классифицированных как 1Ь, 1с или 1Ьс в каталоге сверхновых ГАИШ1 (все сверхновые этого класса будем обозначать 1Ь/с). Всего было рассмотрено 248 сверхновых, вспыхнувших в 244 галактиках (в четырех галактиках были открыты по две SNIb/c). 40 SNe вспыхнули в галактиках размером D25 < 0!5, в которых исследование практически невозможно, в 59 галактиках спиральные ветви не видны. Из 149 сверхновых, открытых в галактиках с видимым спиральным узором, 15 наблюдались в центральных областях, 15 — за пределами спиральной структуры и 18 — в галактиках, структура которых не позволяла провести исследование. В результате для изучения распределения была выбрана 101 SN, а доли SNIb/c в различных
'http://www.sai.msu.su/sn/
областях галактик можно оценить так: в области спиральной структуры — 80%, во внутренних и внешних областях — по 10%.
Данные о размерах и позиционных углах галактик взяты из каталога сверхновых ГАИШ. Для галактик с красным смещением z < 0.01 расстояния были взяты из каталога Талли (1988). Для галактик с z > 0.02 расстояние вычислялось с помощью программы, предложенной Райтом (2006) со значениями H0=71 км с-1 Мпк-1, Qm = 0.27, Qvac = 0.73. Для остальных галактик расстояние было получено по красному смещению с H0=71 км с-1Мпк-1.
Изображения галактик
Для работы с изображениями использовалась программа Aladin2 (Боннарел и др., 2000). Программа Aladin позволяет просматривать цифровые изображения любой части неба, сопоставлять информацию из различных астрономических каталогов и таблиц, осуществлять интерактивный доступ к архивам SIMBAD, NED, VizieR, Aladin, SkyView, SDSS, MAST и др.
Основными источниками изображений галактик были обзоры SDSS3, DSS1 и DSS24, использовались преимущественно изображения в фильтрах B и g, в которых наиболее четко видна спиральная структура. Также были использованы несколько изображений телескопа им. Хаббла из архива MAST5 и пластинок обзора ESO-R, оцифрованных машиной MAMA6.
Методы измерений
На изображении родительской галактики отмечалось положение сверхновой по ее координатам.
Положение типичной сверхновой в галактике и все определяемые нами и известные величины, используемые в расчетах, показаны на рис. 1.
Рассматривались координаты сверхновых из баз данных NED7, SIMBAD8 и каталога сверхновых ГАИШ. При несовпадении положений сверхновой по этим каталогам использовались координаты из каталога ГАИШ.
Для сверхновых, вспыхнувших возле спиральных рукавов, измерялись расстояния до середины
2http://aladin.u-strasbg.fr/
3http://www.sdss.org
4http://archive.stsci.edu/dss/
5http://archive.stsci.edu/aboutmast.html
6http://www. cai-mama.obspm.fr/mama/
7http://nedwww.ipac.caltech.edu/
8http://simbad.u-strasbg.fr/
Рис. 1. Положение SN 1990U в галактике NGC 7479 (крестик на основном рисунке). Показаны направления на север и восток (N, E), большая и малая оси галактики a, b. На врезке вектор r — растояние от SN до внутреннего края спирального рукава, показаны углы и ф. Сверхновая находится за внешним краем спирального рукава.
спирального рукава г0 и до внутреннего края спирального рукава г 1 в угловых секундах. Также оценивалась ширина спирального рукава w в угловых секундах. Ошибка определения ширины рукава и положения его внутреннего края меньше 2" для большинства сверхновых.
Мы считали, что исследуемые сверхновые находятся вблизи плоскостей галактик. Тогда, зная угол ф между вектором расстояния от сверхновой до внутреннего края спирального рукава и большой полуосью галактики, можно вычислить исправленные за наклон галактики i расстояние R и ширину
спирального рукава W:
R
r
W
w
sin2 ф cos2 i
+ cos2 ф.
(1)
Если даны проекции вектора г на оси экваториальной системы координат, проходящие через положение сверхновой (обозначенные на рис. 1 буквами N и Е) га (проекция на ось прямых восхождений) и г$ (проекция на ось склонений), то R можно найти по формуле
R = \J(ra cos П — rs sin n)2/ cos2 i + (rs cos n + ra sin П)2,
(2)
где п — позиционный угол галактики.
Исправленное за наклон расстояние от SN до середины или внутреннего края спиральных рукавов выражалось тремя способами: в килопарсеках,
в долях радиуса галактики до изофоты 25ш/□", в долях ширины рукава.
Для сравнения различных распределений нами использовался непараметрический критерий Колмогорова—Смирнова, который позволяет оцени-
R, кпк
R/R25
R/W
Рис. 2. Распределения SNIb, Ic и Ibc по расстоянию до внутренних краев спиральных рукавов, выраженному в килопарсеках, долях радиуса галактики и долях ширины рукавов. Нулевая координата соответствует положению внутреннего края рукавов, положительное направление — в сторону внешнего края.
вать различия в форме распределений наблюдаемых величин (см., например, Мятлев и др., 2002). Статистика критерия Колмогорова—Смирнова D — это максимум разности нормированных кумулятивных функций распределения, построенных по выборкам У1 и У2.
Для небольших наборов данных распределение статистики D рассчитывается методом Монте-Карло. Выборки У1 и У2 объединяются в один набор У, который произвольно разбивается на У{ и У2г, и вычисляется Dг. По полученному распределению статистики Dг вычисляется Р^ -уровень исходных выборок — вероятность того, что если выборки У1 и У2 про
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.