УДК 524.7-34-42-54
СТРУКТУРА ГАЛАКТИК ГРУППЫ NGC 80: ДВУХЯРУСНЫЕ ДИСКИ
© 2009 г. М. А. Старцева1, О. К. Сильченко1, А. В. Моисеев2
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Учреждение Российской академии наук Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз Карачаево-Черкесской Республики, Россия Поступила в редакцию 20.03.2009 г.; принята в печать 25.06.2009 г.
На основе двухцветных фотометрических данных, полученных на 6-м телескопе Специальной астрофизической обсерватории РАН, проведен анализ структуры 13 наиболее крупных дисковых галактик — членов группы NGC 80. Из 13 исследованных галактик 9 классифицированы как линзо-видные. При этом звездное население в них очень разное — от старого с возрастом T > 10 млрд. лет (IC 1541) до относительно молодого с возрастом T ~ 1—3 млрд. лет (IC 1548, NGC 85); в одном случае известно о текущем звездообразовании (UCM 0018+2216). В большинстве исследованных галактик, а точнее во всех галактиках ярче MB ~ —18, обнаружен двухярусный звездный диск, радиальный профиль поверхностной яркости которого можно описать двумя кусками экспоненты с разными характерными масштабами — меньшим в центре, большим на периферии. Все карликовые Б0-галактики с одноярусными дисками — близкие спутники более крупных галактик. За исключением этого факта, не обнаружено зависимости свойств Б0-галактик от расстояния до центра группы. В линзовидной галактике NGC 85 обнаружены морфологические признаки "малого мержинга". На основании последних двух результатов сделан вывод о том, что, если линзовидные галактики формируются в группах, то наиболее вероятный механизм их преобразования из спиральных — гравитационный (малый мержинг и приливные взаимодействия).
PACS: 98.52.Nr, 98.62.Ai, 98.62.Lv, 98.65.At, 95.85.Kr
1. ВВЕДЕНИЕ
Линзовидные галактики — по Хабблу [1] промежуточный тип между эллиптическими и спиральными — согласно общепринятым в последние годы представлениям, подкрепленным наблюдениями групп и скоплений на промежуточных красных смещениях (г = 0.2 — 0.7 [2, 3]), морфологически сформировались в последние 5 млрд. лет. Этот тезис сейчас не вызывает сомнений. Однако далее, при обсуждении деталей и конкретных механизмов превращения спиральных галактик в линзовидные, многообразие мнений и результатов резко возрастает. Понятно, что для того чтобы превратить спиральную галактику в линзовидную, надо остановить звездообразование и динамически разогреть звездный диск, чтобы в нем исчезли спиральные ветви. Однако достаточно ли просто остановить звездообразование или надо наоборот резко (и кратковременно) увеличить его интенсивность и эффективность в центре галактики, чтобы нарастить балдж, который у линзовидных галактик в среднем более заметный, чем у спиральных той же массы [4, 5]? Наблюдательного ответа на этот вопрос пока нет. От этого ответа зависит выбор
"механизма", при воздействии которого спиральная галактика может превратиться в Б0-галактику. Если рассматривать газодинамические механизмы, то лобовое (динамическое) давление горячей межгалактической среды — эффект, зависящий от скорости движения галактики относительно этой среды, — будет в первую очередь "выметать" газ из галактики, лишая звездообразование "топлива" [6] и останавливая его, тогда как статическое давление окружающего горячего газа будет "обжимать" холодный газ диска галактики и таким образом стимулировать звездообразование [7]. Гравитационные эффекты, такие как приливное возмущение динамики дисков гравитацией скопления (группы) как целого или попарные взаимодействия галактик, как правило в первую очередь вызывают формирование бара в диске, а уже бар способствует радиальному стеканию газа диска в центр галактики с последующим уплотнением и звездообразованием там. При этом оставшиеся без газа внешние звездные диски динамически нагреваются и больше не поддерживают спиральную структуру [8—10]. Впрочем, приливные эффекты также "обдирают" газ с периферии галактических дисков.
Так же как неясна пока ситуация с доминирующим механизмом превращения спиральных галактик в линзовидные, не ясна и ситуация с тем, где конкретно это превращение происходит. На z = 0 самая высокая плотность расположения линзовид-ных галактик — в скоплениях, где они составляют до 60% всего населения [11, 12]. Это заставляет думать, что само превращение происходит в скоплениях [2, 13], тем более что там и газодинамические условия (плотность горячей межгалактической среды, высокая дисперсия скоростей галактик) для этого самые благоприятные. Однако в последние годы все настойчивее высказывается точка зрения, согласно которой основное место формирования линзовидных галактик — группы; позже группы, аккрецируя в скопления, "приносят" туда готовые линзовидные галактики [3]. Эта точка зрения основывается на наблюдениях морфологической "смеси" галактик в разных типах окружения на z = 0.3—0.7. Однако, если она правильна, это сразу среди всех возможных механизмов формирования SO-галактик выделяет попарные гравитационные взаимодействия и, в первую очередь, "малый мержинг" — поглощение мелких спутников, так как группы отличаются от скоплений прежде всего меньшей дисперсией скоростей галактик—членов, что уменьшает сферу действия газодинамических эффектов, зато увеличивает действенность гравитационных эффектов. Свойства галактик в группах пока изучены значительно хуже, чем свойства галактик в скоплениях, и поэтому анализ структуры и звездного населения линзовидных галактик в группах сейчас представляется актуальным и даже критическим для дальнейшего развития наших представлений о формировании галактик.
В данной работе1 мы рассматриваем структуру линзовидных галактик, а также спиральных галактик ранних типов, которым вероятно грозит самое скорое превращение в линзовидные, в массивной рентгеновской группе NGC 80. Группа NGC 80 известна еще как GH3 [14], SRGb063 [15], U013 [16], а иногда ее классифицируют как "бедное скопление" (WBL 009 [17]). Рентгеновский поток от группы NGC 80 lg Lx(h-020 эрг/с) = 42.56 ± 0.09 [15] -средний для богатых групп, а оценка массы превышает 1014 Mq [16]. На небе группа занимает почти угловой градус; в нашей недавней статье [ 18] можно посмотреть на кусок Паломарской карты размером 45', включающей почти все крупные члены группы. В работе [19] измерены лучевые скорости и выделены 45 членов группы; наш визуальный просмотр карт показал, что среди них по крайней мере половина (24 галактики) — спиральные
1 Данная работа основана на результатах наблюдений на
6-м телескопе Специальной астрофизической обсерватории РАН.
галактики поздних типов, что удивительно с учетом мощного рентгеновского гало группы (считается, что горячей межгалактической средой обладают группы с населением из галактик ранних типов). Может быть группа NGC 80 молода, и в ней еще не закончился процесс превращения спиральных галактик—членов группы в линзовидные? Чтобы исследовать свойства выборки линзовидных галактик в этой группе, мы получили изображения в двух фильтрах — B и V — для полей вокруг 5 крупных галактик, исследованных нами ранее [18], и провели поверхностную фотометрию объектов с радиусом более 10". Список исследованных галактик с их глобальными характеристиками приведен в табл. 1.
2. НАБЛЮДЕНИЯ
Фотометрические данные были получены на 6-м телескопе САО РАН с редуктором SCORPIO [20], работавшем в режиме прямых снимков. Приемником служила ПЗС-матрица EEV 42-40 форматом 2048 х 2048 пикс.; считывание производилось в моде сдвоенного пиксела, что обеспечивало масштаб 0.35" на элемент изображения. Полное поле зрения — 6.1'. Наблюдения проводились в двух стандартных джонсоновских фильтрах B и V;в качестве плоского поля использовались накопления рассветного неба.
Подробный журнал наблюдений представлен в табл. 2. Наблюдения группы NGC 80 были выполнены 21 августа 2007 г. при фотометрической погоде и качестве изображений около 2". Было снято 5 полей, центрированных на яркие галактики: NGC 80, NGC 86, NGC 93, IC 1548 и IC 1541. В качестве фотометрического стандарта использовалась галактика NGC 80: для нее в базе данных HY-PERLEDA есть хороший набор данных апертурной фотоэлектрической фотометрии, в первую очередь из работы [21].
Кроме фотометрических данных, мы проанализируем в данной статье еще и ряд спектральных наблюдений. Центральная область NGC 85 наблюдалась со спектрографом интегрального поля 6-м телескопа MPFS в сентябре 2008 г. (описание прибора см. в [22]) в сине-зеленом диапазоне спектра 4150—5650 A с обратной дисперсией 0.75 A/пикс. (спектральное разрешение около 3.5 A). Приемником служила все та же ПЗС-матрица 2048 х х 2048 пикс. При наблюдениях на MPFS массив микролинз размером 16 х 16 строит матрицу зрачков, которая подается на вход дифракционного спектрографа. Такая конфигурация позволяет одновременно регистрировать 256 спектров, каждый из которых соответствует пространственному элементу изображения галактики 1.0'' х 1.0''; соответственно поле зрения MPFS составляет 16'' х 16''.
Таблица 1. Глобальные параметры исследуемых галактик
Номер1 Другое имя Тип (NED2) £>20 (LEDA3) MB (LEDA3) (B-V)i„ Vr, км/с (NED2) Д, Мпк1
- NGC 80 SA0- 1.82' -21.6 1.03 5698
029 - - 0.36 -17.6 0.84 5709 0.117
030 - - 0.33 -17.9 0.95 6035 0.132
034 NGC 81 - 0.41 -18.8 0.99 6130 0.097
035 - - 0.334 —184 0.96 5372 0.111
040 NGC 85 SO 0.68 -19.5 1.18 6204 0.115
016 1С 1541 so 0.72 -19.4 1.04 5926 0.544
055 1С 1548 so 0.68 -19.3 1.00 5746 0.400
058 NGC 93 S (Sb)3 1.32 -20.8 1.06 5380 0.096
041 NGC 86 Sbc (S0/a)3 0.74 -20.0 1.05 5591 0.153
044 MCG 04-02-010 S (Sbc)3 0.89 -20.3 1.17 6630 0.185
051 CGCG 479-014B Se 0.63 -18.5 0.93 5850 0.377
- UCM 0018+2216 Sb 0.29 -17.3 0.72 5066 0.14
1 По каталогу [19]; оттуда же расстояние до группы 77 Мпк.
2 NASA/IPAC Extragalactic Database.
3 Lyon-Meudon Extragalactic Database.
4 Данная работа.
Таблица 2. Фотометрические и спектральные наблюдения галактик группы в 2007—2008 гг.
NGC/IC Дата наблюдений Прибор Диапазаон Экспозиция, с Пространственное разрешение
80 21.08.2007
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.