АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 87, № 2, с. 146-153
УДК 524.7-42+524.882
СВЕРХМАССИВНЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИКАХ
© 2010 г. В. П. Архипова1, А. М. Кутькин2, А. Д. Чернин1
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Астрокосмический центр Учреждения Российской академии наук Физического института РАН им. П.Н. Лебедева, Москва, Россия Поступила в редакцию 02.09.2009 г.; принята в печать 10.09.2009 г.
Возможное влияние взаимодействия галактик на формирование и рост сверхмассивных черных дыр в их ядрах, а также на динамику околоядерных областей рассматривается на основе новых данных расширенного каталога взаимодействующих галактик Воронцова—Вельяминова и др. и современных оценок масс сверхмассивных черных дыр. Создана выборка взаимодействующих галактик с известными массами черных дыр. Для нее построены зависимости масс центральных черных дыр от абсолютных В-величин и значений центральной дисперсии скоростей звезд родительских галактик. Статистический анализ выборки показывает, что массы черных дыр во взамодействующих галактиках удовлетворяют той же зависимости «масса — дисперсия скоростей», что и для невзаимодействующих галактик. Для сливающихся пар характерна более высокая дисперсия масс, чем для других типов взаимодействия. Максимальные массы центральных черных дыр наблюдаются в системах, в состав которых входят радиогалактики.
РАС Б: 98.65.At, 98.62.Js, 98.52.Sw, 98.65.Fz
1. ВВЕДЕНИЕ
Вероятно все или почти все галактики имеют в своих центральных областях компактные сгущения звезд и газа. Обычно эти ядра четко выделяются в спиральных и эллиптических галактиках и трудноразличимы в неправильных галактиках. Небольшая (1% от общего числа) доля галактик имеет активные ядра. В активных ядрах наблюдаются мощные нестационарные процессы, дающие высокую светимость этих объектов в рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом и радиодиапазоне спектра. Активные ядра обнаруживают переменность оптического излучения на временах от нескольких суток до многих лет. По максимальной скорости переменности (минимальному времени переменности Ь) оценивается характерный размер излучающей области г = сЬ (где с — скорость света), который составляет 3 х 1015—1017 см, т.е. менее 0.1 пк. Выделение гигантских энергий в столь малом объеме обязано, как считается, аккреции вещества звезд и газа на сверхмассивную черную дыру, расположенную в ядре галактики.
В настоящей работе изучаются свойства черных дыр во взаимодействующих галактиках. Возможное влияние взаимодействия галактик на формирование и рост сверхмассивных черных дыр в их
ядрах, а также на интенсивность активных процессов в них, рассматривается на основе новых данных расширенного каталога взаимодействующих галактик Воронцова—Вельяминова и др. [1] и современных оценок масс сверхмассивных черных дыр.
Первый каталог взаимодействующих галактик был составлен Воронцовым—Вельяминовым [2] и впервые опубликован в 1959 г. Он содержал 355 объектов. В 1977 г. вышла вторая часть каталога, в которой уже насчитывалось на 497 объектов больше [3]. Наконец, недавно каталог был существенно дополнен и уточнен, и теперь он насчитывает 2014 взаимодействующих систем и обладает полнотой на уровне 15т [1]. Каталог доступен в электронном виде по адресу http://www.sai.msu.ru/sn/vv.
В каталоге [1] содержатся данные о звездных величинах, угловых размерах и лучевых скоростях галактик; в нем подробно описаны типы взаимодействия галактик. Приведем краткие сведения о типах взаимодействия в терминологии, предложенной Б.А. Воронцовым—Вельяминовым, и сохраненных в данной работе. ИИ-области (Н) — это большие внутренние подсистемы в галактике, галактики с обширными Н11-областями и мощным звездообразованием. Объекты типа М51
Таблица 1. Список взаимодействующих галактик с измеренными массами центральных черных дыр
№ п/п Имя VV lg Mbh (M0) Морфологический тип Тип активности Тип взаимодействия MB, зв.вел. lg a (км/с) Метод Источник данных
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 NGC 383 193b 8.71 E RG PD -21.68 2.444 GD [8]
2 NGC 507 207a 9.00 E RG PK -22.09 2.492 SD [9]
3 NGC 545 963b 7.86 E RG PC -21.39 2.384 SD [9]
4 NGC 660 979 7.34 SB LIN En -19.22 2.054 SD [5]
5 NGC 708 992 8.46 E RG PC -20.98 2.377 SD [9]
6 NGC 741 175a 8.72 E RG PK -22.43 2.462 SD [9]
7 NGC 931 1027 7.64 SB(?) Syl PK -21.17 2.188 SD [9]
8 NGC 1023 1039 7.60 SB0 - PCdf -21.18 2.311 SD [4]
9 NGC 1365 825 7.66 SB Sy2 Enat -21.57 2.180 SD [10]
10 NGC 1961 1140 8.20 S LIN PC -22.90 2.435 В [12]
И NGC2146 1156 8.20 S HII PC -21.11 2.084 В [12]
12 NGC 2276 1189a 6.90 S - PD -21.57 - В [12]
13 NGC 2655 1248 8.50 S LIN PC -21.11 2.084 В [12]
14 NGC 2750 541 7.30 S - N -20.63 - В [12]
15 NCG 2782 1268 7.70 S Sy2 PC -20.90 2.188 В [12]
16 NGC 2992 1311a 7.72 S Syl PD -20.14 2.220 SD [9]
17 NGC 3226 209a 8.23 E2 LIN PK -19.20 2.285 SD [10]
18 NGC 3227 209b 7.64 SB Syl.5 PK -20.10 2.125 R [13]
19 NGC 3627 308a 7.26 S LIN PD -21.05 2.061 SD [10]
20 NGC 3628 308b 7.30 S LIN PD -21.44 2.232 В [12]
21 NGC 3631 363 7.40 S HII H -21.00 - В [12]
22 NGC 3718 1449 7.70 SB(?) LIN PC -20.03 2.230 В [12]
23 NGC 3786 228a 7.53 S Sy2 PK -19.99 2.150 SD [9]
24 NGC4152 1508a 6.90 SB HII M51 -20.13 - В [12]
25 NGC 4258 448 7.62 S Sy2 M51 -21.01 2.128 M [9]
26 NGC 4649 206a 9.30 E - PC -21.48 2.526 SD [6]
27 NGC 5194 1 6.95 S Sy2 M51 -20.49 1.982 SD [9]
28 NGC 5354 1663b 8.30 SO LIN PK -20.55 2.337 SD [14]
29 NGC 5427 21b 6.39 S Sy2 PD -21.26 1.868 SD [9]
30 NGC 5929 823b 7.25 S LIN PC -18.62 2.081 SD [9]
31 NGC 5953 244a 6.94 S Sy2 PK -19.71 2.034 SD [9]
32 NGC 6166 364 9.10 Ep RG NNN -22.76 2.501 GD [8]
33 NGC 7236 1934a 8.10 E - CH -21.08 2.337 GD [8]
34 NGC 7319 288e 7.38 SB Sy2 NNN -21.60 2.127 SD [9]
35 NGC 7469 1962 6.84 S Syl.5 PC -21.77 - R [14]
36 NGC 7603 1975 8.08 S Syl.5 M51 -22.11 2.306 SD [9]
37 NGC 7674 343a 7.56 S Syl PD -21.92 2.177 SD [9]
38 NGC 7682 329b 7.28 SB Syl PD -20.82 2.099 SD [9]
39 NGC 7720 1991 9.08 E+E RG PC -22.63 2.551 GD [8]
40 CygA 72 9.40 E+E RG PC -21.78 - GD [7]
41 UGC 3995 1201 7.69 S+S Sy2 PC -21.42 2.190 SD [9]
42 UGC 6865 286 8.23 SB(?) Sy2 PK -19.80 2.364 SD [9]
43 UGC 8782 369 7.99 Sa—E(?) RG PC -21.70 2.303 SD [9]
44 MCG 2-4-10 382 8.09 E RG PC -21.53 2.298 SD [9]
45 Arp 102 10 8.34 E LIN NNNP -20.53 - GD [И]
(M51) — галактики со спутником на спиральном рукаве. В зависимости от количества спутников и их расположения выделяется ряд подтипов. "Гнезда" (Nests, N) — это тесные группы, они также делятся на подтипы. Пары (Pairs, P): PC — сливающиеся пары, PK — пары в контакте, PD — далекие пары. Среди наших объектов есть также "Загадочные" (Enigmatics or Mergers, En) — это в основном галактики-мерджеры, у которых сильно искажена структура; в таких случаях часто нельзя сказать, сколько компонентов участвовало во взаимодействии (в отличие, например, от сливающейся пары РС).
2. АНАЛИЗ ДАННЫХ
В таблице приведен список 45 взаимодействующих галактик каталога Б.А. Воронцова—Вельяминова, для которых известны массы центральных черных дыр. Таблица содержит: 1 — номер объекта в списке; 2 — наиболее распространенное имя объекта; 3 — имя в каталоге взаимодействующих галактик Воронцова—Вельяминова и др. [1]; 4 — значение логарифма массы сверхмассивной черной дыры; 5 — морфологический тип; 6 — тип активности; 7 — тип взаимодействия; 8 — абсолютная B-величина галактики; 9 — логарифм центральной дисперсии скоростей звезд; 10 — метод определения Mbh (GD — по динамике газа, SD — по дисперсии скоростей звезд, M — по кинематике мегама-зеров, R — по реверберационному картированию, В — по абсолютной K-величине балджа); 11 — источник данных.
Как уже отмечалось, тип взаимодействия является важным параметром, и его учет необходим при исследовании структуры, динамики и эволюции любой галактики, если, конечно, эта галактика не является изолированной. Поэтому представляется интересным распределение галактик по типам взаимодействия.
Отметим прежде всего одно любопытное обстоятельство: большинство взаимодействующих галактик оказываются парами, а не мультиплетами. Каталог Воронцова—Вельяминова и др. [1] насчитывает 1158 пар (при общем числе объектов 2014), из которых 460 — PC-пары, 356 — PK-пары и 342 - PD-пары.
Распределение относительного числа галактик нашей выборки по типам взаимодействия дано на рис. 1, где использованы приведенные выше обозначения типов взаимодействия. Мы объединили "мерджеры" и "гнезда" в одну группу (будем называть их сливающимися галактиками) ввиду того, что их оказалось мало в данной выборке (в сумме всего 6), и поскольку для этих объектов характерна похожая морфология взаимодействия: это, как правило, системы из нескольких (более
двух) сливающихся компонентов. Напомним, что пары РС — это пары галактик, находящихся на стадии слияния. Конечно, их можно было отнести к мерджерам, но мы решили придерживаться терминологии Б.А.Воронцова—Вельяминова и разделить эти типы взаимодействия.
Таким образом, число сливающихся галактик — 7, объектов типа М51 — 4 и галактик в составе пар — 33. Количество пар РС в нашей выборке — 16. Пары РК — пары в контакте. У каждой из галактик такой пары видны четкие границы, что отличает их от РС-пар. Число пар РК в выборке также равно 9. Пары PD — это далекие пары, их 8. Можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день массы центральных черных дыр определены преимущественно для парных галактик и в меньшей степени для сливающихся галактик. Очевидно, что это связано с трудностями измерений при наличии сильных искажений в структуре "мерджеров". Что касается пар, то среди них приоритетом обладают пары РС. Галактика NGC 3631 относится к типу с ярко выраженными областями HII и обладает относительно небольшой черной дырой (2.5х xiü7 Mq ). К сожалению, наблюдательный материал невелик и не включает остальные типы взаимодействия, однако в ближайшее время он должен быть, как ожидается, существенно расширен.
Отдельно рассмотрим некоторые, особо интересные объекты данной выборки. Гигантская эллиптическая рад
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.