научная статья по теме СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕКУЛЯРНОЙ ГАЛАКТИКИ UGC 5119 Астрономия

Текст научной статьи на тему «СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕКУЛЯРНОЙ ГАЛАКТИКИ UGC 5119»

УДК 524.74

СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕКУЛЯРНОЙ ГАЛАКТИКИ UGC 5119

© 2008 г. О. А. Меркулова*, Л. В. Шаляпина, В. А. Яковлева, Г. М. Каратаева

Астрономический институт Санкт-Петербургского государственного университета

Поступила в редакцию 26.12.2007 г.

Приводятся результаты исследования кинематики звезд эллиптической галактики UGC 5119, у которой ранее было заподозрено существование "полярного" кольца. В центральной области (r < 3.2 кпк) главного тела галактики обнаружен быстро вращающийся диск, а вдоль малой оси (в предполагаемом кольце) найден градиент лучевых скоростей. Делается вывод о том, что UGC 5119 — это эллиптическая галактика средней светимости с быстро вращающимся дисковым компонентом и звездным, возможно, "полярным" кольцом. Вычислены Ликские индексы линий поглощения Hp, Mgb, Fe5270 и Fe5335 A, и проведено сравнение их с моделями эволюционного синтеза. Найдены различия в содержании [Mg/Fe], металличности и возрасте звезд: в околоядерной области (r < 1 кпк) преобладает молодое звездное население с солнечным значением [Mg/Fe] и высокой металличностью, а в кольце — старое с низким содержанием металлов.

Ключевые слова: галактики, эллиптические галактики, взаимодействие галактик, звездная кинематика, звездное население, металличность, возраст.

SPECTROSCOPIC STUDY OF THE PECULIAR GALAXY UGC 5119, by O. A. Merkulova, L. V. Shalyapina, V. A. Yakovleva, and G. M. Karataeva. We present the results of our study of the stellar kinematics in the elliptical galaxy UGC 5119, which has been previously suspected to be a polar-ring galaxy. We have detected a rapidly rotating disk in the central region (r < 3.2 kpc) of the galaxy's main body and found a radial velocity gradient along the minor axis (in the putative ring). We conclude that UGC 5119 is a medium-luminosity elliptical galaxy with a rapidly rotating disk component and a stellar (probably polar) ring. We have calculated the Lick indices of the He, Mgb, Fe 5270, and Fe 5335 A absorption lines and compared them with evolutionary synthesis models. Differences in the [Mg/Fe] ratios, metallicities, and ages of stars have been found: the young stellar population with solar [Mg/Fe] ratio and high metallicity dominates in the circumnuclear region (r < 1 kpc), while the old one with a low metal abundance dominates in the ring.

PACS numbers: 98.52.Eh; 98.62.Ai; 98.65.Fz; 98.62.Bj

Key words: galaxies, elliptical galaxies, galaxy interaction, stellar kinematics, stellar population, metallicity, age.

ВВЕДЕНИЕ

Пекулярная галактика UGC 5119 имеет почти квадратную форму внешних изофот, что и послужило поводом для включения ее в группу наиболее вероятных кандидатов в галактики с полярными кольцами (ГПК) каталога Уайтмора и др. (1990).

Обычно наличие у галактики особенности типа "boxy" связывают с трехосной формой ее потенциала (Бинней, Петроу, 1985). Однако в работе

Электронный адрес: olga_merkulova@list.ru

Франкса и др. (1989) отмечалось, что в тех случаях, когда наряду с формой изофот типа "boxy" наблюдаются поворот большой оси галактики и изменение фазы 4-й гармоники разложения в ряд Фурье отклонения изофот от эллиптической формы, следует с осторожностью подходить к объяснению причин возникновения этих особенностей. И на примере двух галактик (NGC 1549 и NGC 1700) было показано, что суперпозиция двух компонентов может дать наблюдаемые эффекты.

Детальное фотометрическое исследование галактики UGC 5119 было проведено в работе Яко-

Журнал наблюдений UGC 5119

Прибор Дата Экспозиция, с Поле Качество изображения Спектральная область, А PA Поле

SCORPIO + Slit MPFS 06.12.2004 01.04.2006 4 х 1200 6 х 1200 1 "х 6' 16"х 16" 1'.'9 2'.'О 4790-5560 4670-6200 78° Центр

влевой и Каратаевой (2004). На основании анализа формы изофот были выявлены следующие особенности: присутствие в центральной (r < 10") области галактики слабого дискового компонента; изменение формы изофот от эллиптической (главное тело) до типа "boxy" во внешних частях; разворот позиционного угла (PA) большой оси эллипсов, вписанных в изофоты, который достигает примерно 45° на расстоянии 15" от центра; изменение фазы 4-й гармоники. Было высказано предположение о существовании двух компонентов: главной галактики с постоянным значением PA большой оси и звездной кольцеобразной структуры, возможно, "полярного" кольца, большая ось которого повернута примерно на угол 66° по отношению к большой оси галактики. Косвенным аргументом в пользу данного предположения послужил тот факт, что остаток после вычитания балджа из наблюдаемого распределения яркости галактики по форме похож на кольцо. При этом оказалось, что показатели цвета в предполагаемом кольце близки к показателям цвета во внешних областях галактики и по величине соответствуют старому звездному населению. Именно этим выделенная структура отличается от типичных полярных колец, богатых газом и молодыми звездами (Решетников, Сотникова, 1997; Каратаева и др., 2004а).

Для окончательного выяснения природы этого пекулярного объекта необходимо изучение его кинематики, поэтому были проведены спектральные наблюдения галактики UGC 5119. В данной работе приводятся результаты этих наблюдений и совместный анализ как спектральных, так и фотометрических данных.

НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА

Спектральные наблюдения галактики UGC 5119 были получены в прямом фокусе 6-м телескопа САО РАН с использованием мультизрачкового полевого спектрографа (MPFS), позволяющего построить поля скоростей и карты дисперсии скоростей для центральной области галактики и укорачивающего фокус редуктора SCORPIO (Афанасьев, Моисеев, 2005) в режиме щелевой спектроскопии, обладающего высокой проницающей силой, что особенно важно при исследовании слабых внешних областей. Наблюдения

проводились в "зеленом" спектральном диапазоне, содержащем абсорбционные линии звездного населения галактики: М^15175 А, Ре1+Са5270 А и другие. Для определения лучевой скорости и дисперсии скоростей по линиям поглощения кросс-корреляционным методом (Тонри, Дэвис, 1979) в те же ночи, что и спектры галактики, снимались спектры звезд классов С8-К3. Журнал наблюдений приведен в таблице.

МРРБ (см. сайт САО РАН1, Афанасьев и др., 2001) одновременно регистрирует спектры от 256 пространственных элементов (конструктивно выполненных в виде квадратных линз), составляющих в картинной плоскости матрицу размера 16 х 16 элементов. При наших наблюдениях угловой размер одного элемента равнялся 1". В качестве приемника использовалась ПЗС-матрица ЕБУ 42-40 размера 2048 х 2048 пикселей. Спектральное разрешение равнялось 3 А. Для калибровки шкалы длин волн наблюдался спектр сравнения Не-Ые-Аг-лампы; точность линеаризации составляла ^0.22 А. Обработка спектральных наблюдений, полученных с МРРБ, выполнялась с помощью пакета программ, разработанного сотрудниками САО РАН В.Л. Афанасьевым и А.В. Моисеевым.

При наблюдениях в режиме длиннощеле-вой спектроскопии длина щели равнялась 6', ширина 1'', масштаб вдоль щели составлял 0.36''/пиксель, а спектральное разрешение — 2.2 А. В качестве приемника использовалась та же ПЗС-матрица ЕЕУ 42-40. Обработка полученных данных была выполнена с применением стандартных процедур пакета ЕБО-МГОАБ. После первичных редукций для повышения отношения сигнал/шум проводилось сглаживание вдоль щели с прямоугольным окном высотой в 3 пикселя.

Точность измерения лучевых скоростей по линиям поглощения изменялась от 10 до 20 км/с при переходе от центральных к внешним областям галактики.

1 http://www.sao.ru/hq/lsfvo/devices/mpfs/mpfs_main.html

(а)

(б)

w о

5 0

<1

-20

N

1000

E

-20 0 20 АX, угл. сек

(в)

N

50

-5 0

А X, угл. сек

км/с 6150

6100 6050 6000 5950 5900 5850

км/с 200 200

I 150 150 -

100 * 100

-5 0

А X, угл. сек

(г)

50

4 6

R, угл. сек

5

5

Рис. 1. (а) — Распределение яркости галактики в полосе V, прямой линией показано положение щели спектрографа, квадратом — поля MPFS; (б) — поле скоростей звездного компонента, шаг между изовелами равен 20 км/с; (в) — распределение дисперсии скоростей; (г) — азимутально усредненная кривая вращения в плоскости диска.

С целью анализа металличности и возраста звездного населения для четырех линий поглощения Ив, Mgb, Fe5270 и Fe5335, попадающих в наш спектральный диапазон, были вычислены Ликские индексы (Уорси и др., 1994). При определении величин индексов и их ошибок применялась программа доктора А. Ваздекиса2. Для приведения наших инструментальных индексов к стандартной Ликской системе были использованы уравнения регрессии, полученные для MPFS в работе Афанасьева и Сильченко (2006), а для SCORPIO в моде с

2http://www.iac.es/galeria/vazdekis/SOFTWARE/LEC-TOR.tar.gz

длинной щелью — в работе Баеса и др. (2007). Учет поправок за дисперсию звезд проводился так, как это описано в работах Сильченко и др. (2003) и Баеса и др. (2007), на основании данных, любезно предоставленных О.К. Сильченко для каждого спектрального прибора.

КИНЕМАТИКА ЗВЕЗДНЫХ КОМПОНЕНТОВ

На рис. 1а приведены изображение галактики иОС 5119 в фильтре V и положения щели спектрографа и поля МРРБ при наших наблюдениях. В исследуемом спектральном диапазоне

(4670—6200 А) мы не обнаружили присутствия эмиссионных линий. Наиболее контрастные детали на наших спектрах — это линии поглощения металлов (Mgb, Ре5270 и Ре5335) и линия поглощения водорода Нв. Данные о лучевых скоростях и дисперсии скоростей, полученные по этим линиям, позволяют изучать кинематику звездной составляющей галактики.

Центральная область главного тела галактики

Рассмотрение рис. 1а показывает, что в центральной области (г < 7'') изофоты имеют почти правильную эллиптическую форму с отношением осей ^0.75 и РАр^ = 12°, близкие значения были получены при детальном фотометрическом исследовании этой галактики (Яковлева, Каратаева, 2004). Поле скоростей и распределение дисперсии скоростей звездной составляющей для этой же области приведены на рис. 1б,в. Форма изовел характерна для диска, вращающегося вокруг малой оси галактики, и в поле скоростей не заметно каких-либо особенностей. На наличие диска в области до 10'' от центра указыв

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