научная статья по теме ЗВЕЗДНЫЙ СОСТАВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИК СИСТЕМЫ M51 Астрономия

Текст научной статьи на тему «ЗВЕЗДНЫЙ СОСТАВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИК СИСТЕМЫ M51»

УДК 524.354.4

ЗВЕЗДНЫЙ СОСТАВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИК СИСТЕМЫ M51

© 2009 г. Н. А. Тихонов1*, О. А. Галазутдинова1, Е. Н. Тихонов2

1Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз 2Санкт-Петербургский государственный университет Поступила в редакцию 18.06.2008 г. После доработки 27.01.2009 г.

На основе архивных изображений камеры ACS/WFC космического телескопа Хаббла выполнена звездная фотометрия более 0.6 млн. звезд взаимодействующих галактик NGC 5194 и NGC 5195 системы M51. На полученной диаграмме Герцшпрунга—Рессела выделены звезды разного возраста: голубые и красные сверхгиганты, AGB-звезды и красные гиганты. По положению вершины ветви красных гигантов измерено расстояние до M51, равное D = 9.9 ± 0.7 Мпк. У галактики NGC 5194 определено изменение металличности красных сверхгигантов вдоль радиуса галактики. Несмотря на гравитационное взаимодействие, распределение звезд в галактике NGC 5194 не отличается от распределения звезд в изолированных галактиках. Найдено, что возникшие в результате взаимодействия двух галактик асимметричные звездные структуры галактики NGC 5195 (так называемые "перья") состоят большей частью из AGB-звезд.

Ключевые слова: взаимодействующие галактики, галактика M51, звездный состав и население.

STELLAR COMPOSITION OF THE INTERACTING GALAXIES OF THE SYSTEM M51, by N. A. Tikhonov, O. A. Galazutdinova, and E. N. Tikhonov. Based on archival Hubble Space Telescope ACS/WFC images, we have performed stellar photometry for more than 0.6 million stars in the interacting galaxies NGC 5194 and NGC 5195 of the system M51. Stars of various ages have been identified on the derived Hertzsprung—Russell diagram: blue and red supergiants, AGB stars, and red giants. The distance to M51 has been measured from the position of the tip of the red giant branch, D = 9.9 ± 0.7 Mpc. We have determined the change in the metallicity of red supergiants along the galactic radius in NGC 5194. Despite the gravitational interaction, the distribution of stars in NGC 5194 does not differ from that in isolated galaxies. The asymmetric stellar structures of NGC 5195 (the so-called "feathers") formed through the interaction of two galaxies have been found to consist mostly of AGB stars.

PACS numbers: 98.65.At; 98.52.Nr; 98.62.Lv

Key words: interacting galaxies, galaxy M51, stellar composition and population.

ВВЕДЕНИЕ

Среди ярких спиральных галактик система взаимодействующих галактик M51, состоящая из большой спиральной галактики NGC 5194 и карликовой NGC 5195 (рис. 1), хорошо известна астрономам по нескольким причинам. Во-первых, система M51 открыта очень давно. В 1845 г. спиральную структуру NGC 5194 наблюдал лорд Росс, и вид этой галактики сыграл не последнюю роль в появлении теорий образования галактик,

Электронный адрес: ntik@sao.ru

начиная с теории "спиральных вихрей" Джинса. Во-вторых, главная галактика системы видна плашмя, что позволяет изучать распределение физических параметров галактики вдоль ее радиуса. В-третьих, М51 является не одиночной галактикой, а системой двух галактик, соединенных звездным мостом между собой. Необычный вид этой системы галактик привел к тому, что Воронцов—Вельяминов (1959), составляя каталог взаимодействующих галактик, присвоил системе М51 первый номер — УУ001. В свой атлас пекулярных галактик под номером Агр085 включил систему М51 и Арп (1966). В-четвертых, систе-

N

E

Рис. 1. Общий вид системы взаимодействующих галактик М51. Отмечена область расположения снимков ЛСБ/ШРС, где проводилась звездная фотометрия. Заметна деформация звездной периферии галактики-спутника.

ма М51 оказалась весьма удобным объектом для компьютерного моделирования гравитационного взаимодействия галактик, поскольку результаты моделирования можно сравнить с наблюдениями.

Таблица 1. Параметры системы галактик М51

Параметр NGC 5194 NGC 5195

о. (2000.0) 13h29m52?7a 13h29m59?6a

S (2000.0) +47011'43//а +47°15/58//a

Тип галактики SA( s )bc peca SB0-1 peca

Угловые размеры ll'2 x б'9а 5'8 x 4'6a

Vh, км/с 463a 465a

Bt 8.96a 10.45a

(B-V)t 0.606 0.906

Ав 0.150a 0.155a

Ат 0.067a 0.070a

m-M 29.98® -

Мв -21.19® -19.70®

Примечание. Vh — лучевая скорость галактики, Bt — полная светимость галактики в B-фильтре, (B—V)t — показатель цвета, соответствующий Bt, Лв и Aj — коэффициенты поглощения в фильтрах B и I, (m-M) — модуль расстояния, MB — абсолютная светимость в фильтре B, соответствующая модулю расстояния, полученному в данной работе. a Значения взяты из базы данных NED. б Значения из базы данных LEDA. в Значения получены в данной работе.

Основные параметры галактик системы M51 приведены в табл. 1.

В спиральной галактике NGC 5194 за последние 15 лет вспыхнули две сверхновые звезды (SN1994ic и SN2005cs), что привлекло внимание к M51 и инициировало подробное изучение ее звездного населения. Расположенная плашмя, галактика NGC 5194 является удобным объектом для изучения отдельных звезд, звездных скоплений или протяженных областей звездообразования (Георгиев и др., 1990; Ивамото и др., 1994; Бастиан и др., 2005а,б; Гилес и др., 2005; Ли и др., 2005; Ши-пмейкер и др., 2007). Столь бурный интерес к этой галактике вызван еще и тем, что NGC 5194 дает возможность изучить параметры звездных скоплений взаимодействующей галактики для сравнения их с параметрами звездных скоплений изолированных спиральных галактик.

На основе спектральных наблюдений HII-об-ластей, рассеянных по диску NGC 5194, было получено, что их металличность в 2—3 раза превышает металличность Солнца (Диаз и др., 1991). Однако последующие наблюдения (Бресолин и др., 2004) не подтвердили высокое значение ме-талличности и было показано, что HII-области имеют примерно солнечное значение металлично-сти (z = 0.02). Изучая звездное населения балджа NGC 5194, Ламерс и др. (2002) показали, что в балдже этой галактики преобладают старые звезды с возрастом не менее 5 млрд. лет и с металлич-ностью, равной примерно металличности Солнца. К такому же выводу относительно металличности звезд M51 пришли Бик и др. (2003) при сравнении моделей звездных скоплений с наблюдениями. Таким образом, можно считать, что металличность звезд диска NGC 5194 примерно равна металличности Солнца.

РЕДУКЦИЯ ДАННЫХ И ЗВЕЗДНАЯ ФОТОМЕТРИЯ

Мы изучили звездный состав галактик системы M51 на основе архивных снимков шести полей ACS/WFC космического телескопа Хаббла, полученных по заявке ID10452. Область галактики, охватываемая этими снимками отмечена на рис. 1 прямоугольником. Для каждого поля имелись изображения с экспозициями 4 х 340 с в каждом из фильтров B, V, I и Ha. Шесть полей охватывали большую часть галактик системы M51, за исключением далекой периферии (рис. 2). Для звездной фотометрии мы использовали снимки в V- и I-фильтрах, позволяющие обнаружить наиболее слабые звезды и достичь ветви красных гигантов, необходимых для определения расстояния до системы M51.

звездный состав

667

Рис. 2. Шесть исследованных нами ИБТ ЛСБ/ШР полей. Указаны области К2, Я3), используемые для определения расстояния ТКОВ-методом, а также система колец, внутри которых измерялась метал-личность красных сверхгигантов для определения ее зависимости от галактоцентрического радиуса.

20

22

24

26

28

BSG

■íLrtñíSíív' í. ■■■ -a-i ¡

V-I

Рис. 3. Диаграмма Герцшпрунга—Рессела для шести полей системы галактик М51: AGB — звезды асимптотической ветви гигантов, RSG — красные сверхгиганты, BSG — голубые сверхгиганты.

0

2

4

Первичная редукция изображений состояла в центрировки всех снимков одного поля программами ALIGN/IMAGE и REBIN/ROTATE в MIDAS. Используя медианное усреднение, мы получили для каждого из шести полей одно изображение из четырех совмещенных снимков в каждом фильтре. При медианном суммировании происходило удаление следов космических частиц, присутствующих на всех исходных снимках. В результате мы получили для каждого из шести полей по одному изображению в V -и I-фильтрах для проведения звездной фотометрии.

Фотометрия звезд выполнялась стандартным образом с помощью пакета DAOPHOTII в MIDAS (Стетсон, 1994). Для преобразования инструментальных звездных величин в величины V и I системы Крона—Казинса использовались уравнения перехода, полученные нами ранее при сравнении результатов фотометрии одних и тех же звезд близких галактик с различными светоприемниками и телескопами.

Для удаления из списков звезд незвездных объектов (звездных скоплений, далеких галактик, оставшихся следов космических частиц) были использованы параметры селекции CHI < 1.5 и |SHARP| < 0.3 (Стетсон, 1994). Для создания единой таблицы звезд всех шести перекрывающихся между собой полей использовались линейные преобразования координат X и Y. После проведения селекции и создания единой системы координат для всех шести полей мы получили таблицу из 0.6 млн. звезд. Наличие в таблице большого числа звезд разного возраста дает возможность делать надежные статистические выводы при изучении

законов распределения звезд в галактиках системы M51.

ДИАГРАММА ГЕРЦШПРУНГА—РЕССЕЛА ЗВЕЗД M51

Результаты звездной фотометрии всех шести полей представлены на рис. 3 в виде диаграммы Герцшпрунга—Рессела "цвет—звездная величина" или CM-диаграммы. На диаграмме выделяется широкая ветвь голубых сверхгигантов, более слабая ветвь красных сверхгигантов и огромный массив неразрешаемых на диаграмме точек в области звезд промежуточного возраста (AGB) и красных гигантов (RGB). Главная галактика системы NGC 5194 (тип SAbc) имеет большое число областей звездообразования и практически все яркие молодые звезды принадлежат этой галактике. Увеличенную ширину ветвей голубых и красных сверхгигантов NGC 5194 можно объяснить неравно-мерностями в поглощении света, различиями в ме-талличности звезд или присутствием звезд на разных стадиях эволюции. В целом, CM-диаграмма звезд M51 не отличается от аналогичных диаграмм больших спиральных галактик.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ ДО M51

Измерения расстояния до M51 проводились неоднократно. В табл. 2 представлены найденные в литературе сведения о полученных значениях расстояния и методах их измерения. Вс

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

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»