УДК 524.7
ВОЗМОЖНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ПАРАДОКСА АРПА-БЕРБИДЖА
© 2008 г. Б. В. Комберг1, С. В. Пилипенко1-2
1 Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
2Московский физико-технический институт (государственный университет), Москва, Долгопрудный Моск. обл., Россия Поступила в редакцию 17.05.2007 г.; принята в печать 26.10.2007 г.
В рамках существующей космологической парадигмы предлагается объяснение "парадокса Ар-па— Бербиджа" (наблюдаемая повышенная поверхностная плотность далеких квазаров в окрестности некоторых близких галактик) на основе эффектов гравитационного линзирования. Обращается внимание на тот факт, что на луче зрения многих объектов, на основе которых и был сделан вывод о существовании "парадокса", видны далекие богатые рентгеновские скопления галактик или даже сверхскопления. Такие скопления для далеких квазаров представляют из себя комплексные прозрачные гравитационные линзы, которые могут менять наблюдаемую поверхностную плотность фоновых объектов не только за счет общего гравитационного поля скопления, но и за счет гравитационных полей массивных галактик—членов скопления, а также, возможно, межгалактических шаровых скоплений, составляющих заметную долю (~10%) темного вещества в скоплениях галактик. С использованием каталога SDSS проведена проверка статистической достоверности отмеченных "парадоксальных" наблюдательных фактов. Для этого методом "минимального покрывающего дерева" был проведен поиск неоднородностей в поверхностном распределении 32 800 квазаров по одной из областей небесной сферы (а = 120°-260°, 5 = 20°-70°).
PACS: 98.54.Aj, 98.52.-b, 98.62.Py, 98.65.Cw, 98.62.Sb
1. ВВЕДЕНИЕ
Во многих работах, например, [1—5], указывалось на реальное скучивание галактик вокруг квазаров. Этот наблюдаемый факт подтверждает точку зрения о большей частоте появления объектов с активными ядрами (в том числе и квазаров) в областях с повышенной плотностью галактик, где велика вероятность приливных возмущений и даже слияния галактик, способствующих усилению темпа аккреции на сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. Все это согласуется с выводами из парадигмы об эволюции типа "bottom-up", при которой массивные объекты возникают в процессе иерархического гравитационного скучивания менее массивных. Однако обратная ситуация, когда наблюдается повышенная поверхностная плотность квазаров около некоторых близких галактик и при этом zq » zg (где zq и zg — красные смещения соответственно квазаров и галактик), требует какого-то разумного истолкования. Ряд авторов для объяснения угловой близости далеких квазаров с близкими галактиками привлекают предположение о некосмологической природе красных смещений и выбросе квазаров из активных ядер галактик с релятивистскими скоростями [6—16]. Наиболее по-
следовательными адептами такой точки зрения являются Х. Арп и Дж. Бербидж (см., например, обзор [13]), которые приводят целый ряд удивительных примеров в пользу своей концепции, которую мы в дальнейшем будем называть "парадоксом Арпа—Бербиджа".
Например, в работе [11] указывается, что в 2° вокруг Sb-галактики NGC 6212 (SyI, m = 14.7, z = 0.03) расположены 41 квазар с z от 0.1 до 2.6 и m = 16 — 23, сведения о которых взяты из разных каталогов, полученных на разных телескопах и с разной аппаратурой. Предположению автора о выбросе этих квазаров из ядра NGС 6212, однако, противоречит, на наш взгляд, тот факт, что не видно зависимости между угловыми расстояниями этих квазаров от ядра и красными смещениями, т.е. скростями "выбросов", в то время как наблюдается характерная для обычных галактик селекционная зависимость между zq и звездными величинами квазаров.
Другой яркий пример "парадокса" приведен в работах [17, 18], где обнаружен 21 квазар (z = = 0.07—3.2, m = 16—24) в 1° вокруг Sc-галактики NGC 3079 (SyII, z = 0.004, m = 10.3). По оценке авторов, в радиусе <15" от ядра этой галактики
поверхностная плотность наблюдаемых квазаров в десяток раз превышает среднюю, которую они оценивают опять-таки на основе данных разнородных каталогов. Здесь, однако, следует заметить, что согласно работе [19], в которой анализируются данные о квазарах из достаточно однородного и обширного каталога Sloan Digital Sky Survey SDSS [20], средняя плотность квазаров с mi > > 19.1 равна примерно 10 (кв. град.)-1, что превышает в несколько раз принятую оценку в [17, 18]. А это ставит под сомнение выводы этих работ.
В литературе встречались и другие примеры повышенной плотности квазаров около галактик (например, [7]), в том числе вокруг NGC 1068 [8], NGC 2639, NGC 3516, NGC 3628 [16, 21, 22] (табл. 1). Отмечались также факты увеличения поверхностной плотности квазаров вблизи галактик с ИК-избытком [23] и около скоплений галактик из каталога Цвикки [24].
В последние годы появились работы, в которых вопрос об угловой корреляции близких галактик с далекими квазарами рассматривался на гораздо большем статистическом материале, который является в то же время и более однородным. Так, например, в работах [25—27] была получена на основании кросс-корреляционного анализа каталогов, содержащих 11 360 квазаров (z = 0.1—3.0) и 77483 галактик (z < 0.25), выборка, состоящая из 8380 "пар" квазар—галактика с проекционным разносом <150 кпк (на расстоянии, соответствующем zg). По этим парам было построено распределение N(zg/zq), которое имеет двугорбый вид с пологими максимумами при zg¡zq & 0 и 1. На основании модельных расчетов по искусственным каталогам авторы приходят к выводу, что горб при zg/zq & 0 является селекционным, а для объяснения максимума при zg/zq ~ 1 ими привлекается эффект гравитационного линзирования на прозрачных линзах типа шаровых скоплений (подробнее см. в [27]), теория которых была развита в [28]. Здесь, правда, следует заметить, что случаи пар квазар—галактика с близкими z могут объясняться просто вхождением квазаров в группы или скопления галактик. А требуют пристального внимания как раз случаи пар с zq » zg, т.е. малыми zg/zq. В работе [19] использовался каталог квазаров 2dF и каталоги групп галактик из обзороа APM и SDSS. Наблюдаемую на уровне 3а антикорреляцию квазаров и групп галактик авторы объясняют поглощением пыли, входящей в состав групп галактик. В работе [30] проводился кросс-корреляционный анализ на угловых масштабах от 2" до 1° между почти 200000 квазарами (zq = 1—2.3) и ~107 галактиками (zg < 0.3) из обзора SDSS, охватывающего почти 3800 кв. град. небесной сферы. Было показано, что более яркие квазары с более
крутым наклоном распределения по звездным величинам N(т) демонстрируют избыток поверхностной плотности возле галактик, а менее яркие с более пологим распределением N(т) — дефицит. Авторы связывают свои результаты с эффектом гравитационного линзирования далеких квазаров на более близких галактиках. По оценке авторов, наблюдаемое распределение N(т), искаженное этими эффектами, можно оценить по формуле
М (т) = у N,0 (т)/а(т)-1 йт,
где (т) — истинное распределение квазаров до линзирования, / — усиление светимости за счет гравитационно-линзовых эффектов, а(т) =
= Ясно, что эффект будет тем сильнее,
чем больше величина а(т), которая по некоторым данным может достигать 31.
Если рассматривать гравитационное линзиро-вание квазаров за счет скоплений галактик, попадающих на луч зрения, то особенно интересны пары квазаров с большим разносом 59 между компонентами (59 > 5"). Например, в работе [35] "пара" квазаров им 425 (д 1120+01) с 59 = 6.5" и г = = 1.46 объясняется как результат линзирования на далеком скоплении галактик (гаг = 0.77). В этой работе приводятся данные и о других известных "парах" квазаров с 59 > 5". С учетом еще нескольких "широких" пар из работ [37—40] имеется уже с десяток таких примеров. Приведем некоторые из них в табл. 2.
Указанные пары квазаров, возможно, являются примерами или сильного гравитационного линзи-рования на скоплениях "по дороге", или они могут являться истинными парами, т.е. очень активными ядрами в парах галактик, как это предполагалось в работах [41—43]. Примером таких истинных пар могут служить объекты PHL 1222 [44] и другие (см., например, [33, 41, 42, 44-46]).
Отметим еще, что в работе [47] рассматривался вопрос о природе тесных "пар" квазаров с разными красными смещениями. В ней один из ее авторов (Shneideг) высказывал идею, что такая пара может реализоваться, если более далекий квазар лин-зируется скоплением галактик, в состав которого входит более близкий квазар. Это может привести,
1 Вообще-то, возможность влияния эффектов гравитационного линзирования на особенности распределения квазаров по яркости широко обсуждалась в литературе еще с середины 60-х годов (см., например, [31, 32]) и продолжает разрабатываться в настоящее время (см., например, [33]). А после обнаружения в 1979 г. первого случая тесной пары квазаров д 0957+561 А, В с одинаковыми г = 1.41 и разносом 59 = 6.1" [34] количество работ на эту тему непрерывно возрастает.
Таблица 1. Галактики, вокруг которых наблюдается повышенная плотность квазаров, и рентгеновские скопления галактик из каталога Вихлинина и других каталогов [64—66]
Галактика z Координаты Номер по каталогу XR CL [64, 65] Zcl Координаты XR CL
NGC 1068 0.0038 0242-001 RCS 02 24-0002 0.78 0224-0002[69]
NGC 1365 0.0055 0333-362 35(56) 0.372(0.32) 0351-3650
NGC 2639 0.0111 0843+503 58 0.423 0842+5023
NGC 3079 0.0037 1001+557 81(100) 0.214 0958+5516
NGC 3516 0.0088 1107+725 - - -
NGC 3628 0.0028 1117+138 101(124) 0.340 1123+1409
NGC 4051 0.00234 1203+446 - - -
NGC 4151 0.0033 1208+396 115(141) 0.340 1211+3912
NGC 4258 0.0015 1218+475 119(149) 0.70 1221+4918
NGC 6212 0.0303 1643+398 (208) 0.365(46) 1642+3959
Таблица 2. Гравитационно-линзированные "пары" квазаров с разносом >5" и рентгеновские скопления галактик из каталога Вихлинина и других каталогов [64—66]
Название пары Ав z Ссылки Номер из каталога XR CL [64, 65] Zcl Координаты XR CL
J 0921+4529 6.9" 1.65 - 82 (92) (0.315) 0921+4528
SDSS J1004+4112 14.6 1.73 [35, 37] 79 (99) 0.68-0.73 0956+4107
LBQS 1429-0083 5 2.076 - -(181) (0.546
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.