Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu 		 

Na pervuyu stranicu
Poverhnostnaya fotometriya galaktik
<< 8. Nekotorye rezul'taty fotometri... | Oglavlenie | 8.2 Ellipticheskie galaktiki >>


8.1 Spiral'nye galaktiki

$\bullet$ Central'naya poverhnostnaya yarkost'

Uzhe svyshe tridcati let sushestvuet krasivaya legenda o tom, chto central'naya poverhnostnaya yarkost' eksponencial'nyh diskov spiral'nyh galaktik - $\mu_0$ -- pochti postoyanna. V 1970 godu Friman [39] rassmotrel vyborku spiral'nyh i S0 galaktik s opublikovannymi ranee rezul'tatami poverhnostnoi fotometrii i nashel, chto dlya 28 iz 36 ob'ektov vyborki $\langle \mu_0(B) \rangle = 21.65 \pm 0.30(\sigma)$. Poskol'ku poverhnostnaya yarkost' harakterizuet poverhnostnuyu plotnost' diska, vyvod Frimana nakladyvaet zhestkie ogranicheniya na fizicheskie processy formirovaniya i evolyucii galaktik, kotorye v rezul'tate dolzhny privesti k fiksirovannomu znacheniyu plotnosti dlya vseh spiralei.

S teh por bylo vypolneno mnozhestvo rabot, v kotoryh etot rezul'tat libo podtverzhdalsya (pravda s bol'shim po sravneniyu s original'nym rezul'tatom Frimana razbrosom $\sim \pm 1^m$) [182], libo oprovergalsya. Naprimer, v [183,184] bylo pokazano, chto primernoe postoyanstvo znachenii $\mu_0$ mozhet byt' ob'yasneno effektami nablyudatel'noi selekcii (otborom podhodyashih dlya poverhnostnoi fotometrii galaktik) i, sledovatel'no, dolzhny sushestvovat' (i ih, vozmozhno, ochen' mnogo) ob'ekty s poverhnostnoi yarkost'yu gorazdo men'shei frimanovskogo znacheniya.

Sovremennye dannye ob istinnom, neiskazhennom selekciei, raspredelenii galaktik po $\mu_0$ pokazany na ris. 35. Pri $\mu_0(B) \geq 22$ eto raspredelenie ploskoe, po-vidimomu, vplot' do $\mu_0(B)=25$, hotya mozhno dopustit' i to, chto chislo galaktik s rostom $\mu_0(B)$ postepenno umen'shaetsya. ''Zakon Frimana'' opisyvaet yarkoe krylo pokazannogo na ris. 35 raspredeleniya i ochen' sil'no nedoocenivaet chislo galaktik s $\mu_0(B) \geq 22$. Naibolee naglyadno protivorechat ''zakonu Frimana'' tak nazyvaemye ''galaktiki s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu'' (sm. dalee). Naprimer, sushestvuet ryad galaktik, kotorye demonstriruyut znacheniya central'noi poverhnostnoi yarkosti na $\geq 10\sigma$ (to est' na $\geq 3^m$) bolee slabye po sravneniyu s $\mu_0(B)=21.65$. Yarkim primerom takih ob'ektov yavlyaetsya galaktika Malin 1, u kotoroi $\mu_0(B) \sim 26.5$ [185]. Esli dopustit' spravedlivost' ''zakona Frimana'', to veroyatnost' togo, chto galaktika imeet znachenie $\mu_0(B)$ na $\geq 10\sigma$ otlichayusheesya ot 21.65, ravna $\approx 10^{-20}$. Orientirovochnoe chislo galaktik vo Vselennoi sostavlyaet $10^{11}-10^{12}$ i, sledovatel'no, galaktiki, podobnye Malin 1, ne dolzhny nablyudat'sya.

ris.  35: Normirovannoe raspredelenie znachenii central'noi poverhnostnoi yarkosti diskov galaktik v polose $B$ po [186]. Znachkami pokazany ispravlennye za nablyudatel'nuyu selekciyu dannye raznyh obzorov. Nepreryvnaya krivaya izobrazhaet ''zakon Frimana''.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=onb.ps,angle=-90,width=10.5cm}}\end{figure}

Sushestvovanie bol'shogo chisla slabyh galaktik ne oznachaet, chto oni dayut osnovnoi vklad v nablyudaemuyu plotnost' svetimosti galaktik v okruzhayushei nas oblasti Vselennoi. Dazhe v sluchae, esli raspredelenie galaktik po $\mu_0$ ostaetsya ploskim do $\mu_0(B)=25$, vklad ob'ektov s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu v plotnost' svetimosti ne prevyshaet 10%-30%. Naibol'shii zhe vklad v sozdavaemuyu spiral'nymi galaktikami plotnost' svetimosti dayut ob'ekty, podobnye po svoim integral'nym harakteristikam nashei Galaktike [187] (sm. dalee p. 8.3).

Na ris. 35 vidno, chto galaktiki s ochen' vysokoi central'noi poverhnostnoi yarkost'yu ochen' redki. K takim ob'ektam mozhno otnesti vzaimodeistvuyushie galaktiki, u kotoryh, kak bylo pokazano v [60,188], srednee znachenie $\mu_0$ primerno na 1$^m$ yarche kanonicheskogo znacheniya Frimana. Prichinoi povyshennoi yarkosti galaktik v sostave tesnyh vzaimodeistvuyushih sistem yavlyaetsya inducirovannoe gravitacionnym vozmusheniem i perenosom massy aktivnoe zvezdoobrazovanie v ih diskah i okoloyadernyh oblastyah.

ris.  36: Raspredelenie znachenii $\mu_0$ v cvetovoi polose $K$ v zavisimosti ot morfologicheskogo tipa galaktiki po [189]. Krestiki s barami izobrazhayut srednie znacheniya v predelah otmechennyh vdol' gorizontal'noi osi tipov i ih standartnye otkloneniya.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=sbkdisk.ps,width=10.2cm}}\end{figure}

Znachenie $\mu_0$ slabo zavisit ot morfologicheskogo tipa galaktiki, hotya diski galaktik pozdnih tipov ($T\geq6$) yavlyayutsya, veroyatno, bolee slabymi [189,190] (sm. ris. 36). Sushestvuet zavisimost' $\mu_0$ ot polnoi svetimosti (massy) spiral'noi galaktiki -- s rostom svetimosti poverhnostnaya yarkost' uvelichivaetsya [191].

V [192] predlozhena sleduyushaya prostaya klassifikaciya spiral'nyh galaktik v zavisimosti ot znacheniya $\mu_0$:

---
galaktiki s ochen' vysokoi poverhnostnoi yarkost'yu: $\mu_0(B) < 21.25$;
---
s vysokoi poverhnostnoi yarkost'yu (''frimanovskie''): $\mu_0(B)=21.25-22.0$;
---
s promezhutochnoi yarkost'yu: $\mu_0(B)=22.0-22.75$;
---
s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu (LSB): $\mu_0(B) > 22.75$.

$\bullet$ Eksponencial'nyi masshtab

Masshtab zvezdnyh diskov spiral'nyh galaktik $h$ slabo zavisit ot morfologicheskogo tipa [189]. Dlya yarkih, sravnimyh s Mlechnym Putem, galaktik on var'iruetsya v osnovnom ot 1 do 10 kpk.

Znachenie $h$ zavisit ot cvetovoi polosy -- s uvelicheniem dliny volny eksponencial'nyi masshtab, v srednem, umen'shaetsya. Soglasno dannym dlya 86 vidimyh pochti ''plashmya'' spiralei iz [138] srednee znachenie otnosheniya $\langle h(B)/h(K) \rangle = 1.22 \pm 0.23$. Etot vyvod podtverzhdaetsya i dannymi dlya spiral'nyh galaktik, vidimyh pod bol'shimi uglami k luchu zreniya, -- $\langle h(B)/h(K) \rangle = 1.56 \pm 0.46$, $\langle h(B)/h(I) \rangle = 1.32 \pm 0.24$ [190]. Krome togo, otnoshenie znachenii $h$ v raznyh cvetovyh polosah zavisit ot tipa galaktiki, chto, veroyatno, otrazhaet izmenenie soderzhaniya pyli vdol' morfologicheskoi posledovatel'nosti [190].

Na periferii diskov galaktik (pri $r \approx (3-5)h$ [110,193]) eksponencial'noe umen'shenie yarkosti smenyaetsya rezkim padeniem, ''obryvom''. Prichina etogo yavlyaeniya neyasna. Vozmozhno, k primeru, chto radius ''obrezaniya'' zvezdnogo diska -- eto rasstoyanie, na kotorom plotnost' gaza stanovitsya nizhe trebuemogo dlya processa zvezdoobrazovaniya kriticheskogo znacheniya [194].

$\bullet$ Diagramma $\mu_0$-$h$

ris.  37: Diski galaktik raznyh tipov na diagramme $\mu_0(I)$-$h$ (sm. tekst).
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=mudisksum.ps,angle=-90,width=12.0cm}}\end{figure}

Na ris. 37 privedeno raspredelenie harakteristik eksponencial'nyh diskov galaktik raznyh tipov v polose $I$ na ploskosti $\mu_0$-$h$ [195] (H$_0$=75 km/s/Mpk). Malen'kimi kruzhkami izobrazheny dannye dlya >1000 Sb-Sd spiralei iz [196] (chernymi kruzhkami pokazany parametry galaktik s rasstoyaniem $\leq$15 Mpk), zvezdy -- kompaktnye yadernye diski v yadrah E/S0 galaktik, treugol'niki i zvezdochki -- zvezdnye diski v E/S0 galaktikah, kruzhki s krestami -- galaktiki s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu, bol'shie chernye kruzhki -- gigantskie galaktiki s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu. Tolstoi nepreryvnoi pryamoi izobrazhena liniya postoyannoi svetimosti diska s polnoi svetimost'yu, ravnoi 10$L^*(I)$; punktirnaya krivaya -- liniya selekcii dlya galaktik s diametrom 5 kpk (vyborka [196] ogranichena po uglovomu diametru -- v nee vklyucheny galaktiki s diametrom $\geq 1.'7$); shtrihovaya krivaya sootvetstvuet usloviyu ustoichivosti po otnosheniyu k formirovaniyu bara dlya diska s $L_T$= 10$L^*(I)$; shtrihovaya pryamaya -- zavisimost' $I_0 = 10^{-0.4\mu_0(I)} \propto h^{-1}$.

Na risunke vidno, chto harakteristiki diskov real'nyh galaktik raspolagayutsya na etoi ploskosti v ochen' shirokom diapazone poverhnostnyh yarkostei ( $\mu_0(I)\approx12-25$) i razmerov ($h\approx$10 pk -- 100 kpk), obrazuya nepreryvnuyu posledovatel'nost'. Vdol' etoi posledovatel'nosti sistematicheski izmenyaetsya otnoshenie svetimostei baldzha i diska -- ot >10 dlya ellipticheskih galaktik v levom verhnem uglu ris. 37 do $\sim0$ u spiral'nyh galaktik v nizhnem pravom uglu. Otnoshenie effektivnogo radiusa baldzha $r_e$ i masshtaba diska $h$ var'iruetsya ot $r_e/h\sim0.1$ dlya gigantskih galaktik s nizkoi poverhnostnoi yarkost'yu v pravom nizhnem uglu risunka do znachenii $r_e/h\geq$5-10 dlya zvezdnyh diskov v E/S0 galaktikah. Vdol' etoi zhe posledovatel'nosti izmenyayutsya i znacheniya $\mu_0$ i $h$ -- diski galaktik s bol'shimi znacheniyami otnosheniya $B/D$ yavlyayutsya, v srednem, bolee kompaktnymi i yarkimi (sm. takzhe ris. 36).

Polozhenie harakteristik galaktik na ploskosti $\mu_0$-$h$ opredelyaetsya trebovaniem ustoichivosti diskov, ogranicheniem ih polnoi svetimosti ( $L_T \leq 10\,L^*$) i nablyudatel'noi selekciei pri ih otbore. Sochetanie etih treh uslovii (a takzhe, vozmozhno, eshe neizvestnyh faktorov) privodit k vystraivaniyu harakteristik diskov galaktik vdol' empiricheskoi zavisimosti $I_0\,\propto\,h^{-1}$ (ris. 37). Bolee glubokie (v smysle poverhnostnoi yarkosti) obzory dolzhny privesti, veroyatno, k ``razmyvaniyu'' etoi nablyudatel'noi zavisimosti, odnako, ona dolzhna sohranit'sya v vide verhnei granicy raspredeleniya parametrov galaktik.

Kolichestvennaya interpretaciya diagrammy $\mu_0$-$h$ mozhet byt' poluchena na osnove prostyh masshtabnyh sootnoshenii, poluchaemyh v modeli formirovaniya diska, opisannoi Mo i dr. [197]9. Podhod Mo i dr. [197] osnovan na CDM (Cold Dark Matter, holodnaya skrytaya massa) scenarii formirovaniya galaktik. Soglasno etomu scenariyu, na pervom etape iz pervichnyh fluktuacii plotnosti formiruyutsya galo, sostoyashie iz materii v nebarionnoi forme. Zatem v etih galo ohlazhdaetsya i kondensiruetsya gaz, obrazuya diski nablyudaemyh vokrug nas galaktik.

Osnovnye predpolozheniya, sdelannye v [197], sostoyat v sleduyushem:

Na osnove etih predpolozhenii mozhno poluchit' (sm. [197]), chto


\begin{displaymath} \rm {\it h}\,\propto\,\lambda\,V_c\,\frac{j_d}{m_d}\, \left(\frac{H({\it z})}{H_0}\right)^{-1}, \end{displaymath} (86)


\begin{displaymath} \rm\Sigma_0\,\propto\,m_d\,\lambda^{-2}\,V_c\, \left(\frac{m_d}{j_d}\right)^{2} \,\frac{H({\it z})}{H_0} \end{displaymath} (87)

i


\begin{displaymath} \rm M_d\,\propto\,m_d\,V_c^{3}\,\left(\frac{H({\it z})}{H_0}\right)^{-1}. \end{displaymath} (88)

V formulah (86-88) $\lambda$ -- eto bezrazmernyi uglovoi moment, opredelyaemyi standartnym obrazom kak $\lambda$=J$\mid$E$\mid$ $^{1/2}\,G^{-1}$M$^{-5/2}$ (E -- polnaya energiya galo, $G$ -- gravitacionnaya postoyannaya), V$_c$ -- skorost' vrasheniya diska, H$_0$ -- znachenie postoyannoi Habbla v nastoyashuyu epohu, a H($z$) -- postoyannaya Habbla pri krasnom smeshenii $z$, pri kotorom sformirovalos' temnoe galo, vnutri kotorogo obrazovalsya disk. H($z$), estestvenno, zavisit ot prinyatoi kosmologicheskoi modeli.

Soglasno opisyvaemomu scenariyu, osnovnye svoistva diskovyh galaktik polnost'yu opredelyayutsya znacheniyami $\lambda$, m$_d$, j$_d$, V$_c$ i H($z$). Poskol'ku velichina H($z$) rastet s $z$, to, kak vidno iz sootnoshenii (86) i (87), sformirovavshiesya pri bol'shih $z$ diski dolzhny byt' bolee kompaktnymi i imet' bol'shuyu plotnost' (pri neizmennyh znacheniyah ostal'nyh parametrov). Bol'shim znacheniyam $\lambda$ dolzhny sootvetstvovat' protyazhennye i otnositel'no menee plotnye diski.

Otmetim, chto analiticheskie vyrazheniya dlya global'nyh harakteristik diskov galaktik privodyatsya takzhe v rabotah drugih avtorov. Naprimer, v [200] polucheno, chto $h\,\propto\,\lambda\,{\rm M}^{1/3}$ i $\Sigma_0\,\propto\,\lambda^{-2(1+3F)}\,{\rm M}^{1/3}$, gde $F$ -- eto otnositel'naya dolya massy galaktiki v barionnoi forme. Pri malyh znacheniyah $F$ model' [200] predskazyvaet zavisimost' parametrov diska ot $\lambda$ i M blizkuyu k naidennoi v [197]. Analogichnye zavisimosti byli polucheny ranee i van der Kruitom [182]. Odnako v rabote Mo i dr. eti sootnosheniya predstavleny v naibolee udobnoi dlya issledovaniya forme. Krome togo, v nih v yavnoi forme vhodit zavisimost' parametrov diska ot vremeni ego formirovaniya.

Polnaya svetimost' diska na osnove (86) i (87) mozhet byt' predstavlena kak $L_T\,\propto\,\Sigma_{0}h^{2}\,\propto$V$_c^{3}$. (Takim obrazom, model' [197] soderzhit ``vstroennoe'' sootnoshenie Talli-Fishera.) Spiral'nye galaktiki iz dissertacii [196] demonstriruyut zavisimost' $L(I)\,\propto\,{\rm V}_c^{2.72\pm0.04}$ s koefficientom korrelyacii $corr=+0.90$. Soglasno (86-87), dlya diskov galaktik dolzhny priblizhenno vypolnyat'sya sootnosheniya $\mu_0\,\propto\,-2.5$lg V$_c$ i lg $h\,\propto$  lg V$_c$ (pri fiksirovannyh znacheniyah $\lambda$, m$_d$, j$_d$ i $z$). Spiral'nye galaktiki iz [196] sleduyut blizkim zavisimostyam: $\mu_0\,\propto\,-2.72$lg $V_c$ ($corr=-0.58$) i lg $h\,\propto$  0.70lg $V_c$ ($corr=+0.59$).

Podrobnye issledovaniya pokazali, chto prostye masshtabnye sootnosheniya, poluchaemye v modeli formirovaniya diskov v ramkah CDM scenariya, v pervom priblizhenii udovletvoritel'no opisyvayut parametry spiral'nyh galaktik i ih rasseyanie na diagramme $\mu_0$-$h$ [197,195]. (V naibol'shei stepeni ot predskazanii scenariya [197] uklonyayutsya harakteristiki kompaktnyh diskov v galaktikah rannih tipov. Po-vidimomu, mehanizm obrazovaniya diskov v takih ob'ektah otlichaetsya ot opisannogo vyshe.) Sleduet, odnako, otmetit', chto v podhode Mo i dr. ne uchteny takie vazhnye processy, modificiruyushie harakteristiki galaktik, kak zvezdoobrazovanie i mehanizm obratnoi svyazi, vneshnyaya akkreciya i sliyaniya.

$\bullet$ Tolshina zvezdnyh diskov

Nablyudaemaya tolshina zvezdnyh diskov vidimyh ''s rebra'' galaktik zavisit ot vertikal'noi dispersii skorostei zvezd i plotnosti diska (sm. p. 5.2). Nablyudeniya pokazyvayut, chto vertikal'nyi masshtab raspredeleniya poverhnostnoi yarkosti ($z_0$, $h_z$ -- uravneniya (54-55)) pochti ne menyaetsya (variacii masshtaba ne prevyshayut 10-15%) v predelah opticheskogo diska galaktiki [110,201,202]. (Eto utverzhdenie, po-vidimomu, spravedlivo dlya bol'shinstva spiral'nyh galaktik pozdnih tipov. U galaktik rannih tipov -- $T \leq 2$ -- chasto vstrechayutsya rasshiryayushiesya k periferii zvezdnye diski [203].) Sledovatel'no (p. 5.2), vertikal'naya dispersiya $\sigma_z$ svyazana s poverhnostnoi yarkost'yu diska sleduyushim obrazom: $\sigma_z(r) \propto \sqrt{\Sigma(r)} \propto \sqrt{I(r)}$. Takim obrazom, rezul'taty poverhnostnoi fotometrii nablyudaemyh ''s rebra'' galaktik privodyat k vyvodu, chto v eksponencial'nyh diskah spiralei znachenie $\sigma_z$ dolzhno izmenyat'sya $\propto e^{-r/2h}$, gde $h$ -- radial'nyi masshtab diska. Etot vyvod podtverzhdaetsya neposredstvennymi izmereniyami dispersii skorostei zvezd v spiral'nyh galaktikah (naprimer, [204]).

Harakternoe znachenie vertikal'nogo masshtaba dlya diskov normal'nyh spiral'nyh galaktik sostavlyaet $z_0 \approx 0.5 - 1$ kpk (napomnim, chto vdali ot ploskosti galaktiki $z_0 = 2h_z$). Opredelyaemye iz nablyudenii velichiny $z_0$ malo zavisyat ot cvetovoi polosy [201,202].

Kak sleduet iz teoreticheskih soobrazhenii, vertikal'naya struktura diskov chuvstvitel'na k vneshnemu vozmusheniyu i akkrecii veshestva [205]. Pri gravitacionnom vzaimodeistvii chast' energii orbital'nogo dvizheniya galaktik mozhet pereiti v ih vnutrennyuyu energiyu i ''razogret''' ih diski, to est' uvelichit' $\sigma_z$ i, sledovatel'no, nablyudaemuyu tolshinu. V analiticheskom issledovanii [205] bylo pokazano, chto prirost tolshiny diska na dannom rasstoyanii $r$ ot centra $\Delta z_0(r) = z_0(r)-z_0 \propto r~{\rm M_{sat}}/{\rm M_{d}}(r)$, gde $z_0$ -- ishodnaya tolshina diska, M$_{\rm sat}$ -- polnaya massa upavshih na galaktiku sputnikov, M$_{\rm d}$ -- massa diska galaktiki. Sledovatel'no, mozhno ozhidat', chto ob'ekty v sostave tesnyh vzaimodeistvuyushih sistem, a takzhe galaktiki, ispytavshie znachitel'nuyu vneshnyuyu akkreciyu (naprimer, ''proglotivshie'' massivnyi sputnik) budut imet' naibolee tolstye zvezdnye diski. Effekt prilivnogo utolsheniya byl, deistvitel'no, otkryt pri sravnenii raspredelenii yarkosti v vertikal'nom napravlenii v vyborkah vzaimodeistvuyushih i otnositel'no izolirovannyh galaktik [202]. Okazalos', chto galaktiki vo vzaimodeistvuyushih sistemah demonstriruyut v 1.5-2 raza bolee tolstye diski (na rasstoyanii $\sim$1$h$-2$h$ ot yadra) po sravneniyu s galaktikami teh zhe tipov i svetimostei v bolee bednom prostranstvennom okruzhenii (ris. 38).

ris.  38: Raspredeleniya otnositel'nyh tolshin -- otnoshenii $h/z_0$ - zvezdnyh diskov vzaimodeistvuyushih (nepreryvnaya liniya) i otnositel'no izolirovannyh (shtrihovaya liniya) galaktik (po [202]).
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=intisol.ps,angle=-90,width=9.5cm}}\end{figure}

ris.  39: Zavisimost' znachenii $h/z_0$ ot morfologicheskogo tipa galaktiki (po [190]). Chernye kruzhki -- dannye v cvetovoi polose $I$, pustye kruzhki -- v polose $K$. Srednie znacheniya v fil'tre $I$ v predelah otmechennyh vdol' gorizontal'noi osi tipov otmecheny chetyrehugol'nikami s barami.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=ratiotype.ps,width=8.0cm}}\end{figure}

Otnositel'naya tolshina zvezdnyh diskov -- otnoshenie vertikal'nogo i radial'nogo masshtabov raspredelenii poverhnostnoi yarkosti -- zavisit ot fizicheskih harakteristik i tipa galaktiki. Soglasno [202], otnoshenie $h/z_0$ dlya normal'nyh, nevzaimodeistvuyushih galaktik korreliruet s otnositel'nym soderzhaniem neitral'nogo vodoroda -- $h/z_0 \approx 5.0 \times \sqrt{{\rm M(HI)}/L(B)}$, gde $L(B)$ -- polnaya svetimost' galaktiki v polozhenii ''s rebra'' v polose $B$. Sledovatel'no, bogatye gazom spirali dolzhny byt' bolee tonkimi. Soderzhanie HI, kak i mnogie drugie harakteristiki, plavno izmenyaetsya vdol' Habblovskoi posledovatel'nosti i poetomu mozhno ozhidat', chto otnoshenie $h/z_0$ zavisit ot tipa galaktiki i drugih, korreliruyushih s tipom, parametrov. V rabotah [206,190,207] bylo pokazano, chto tolshina zvezdnyh diskov svyazana s pokazatelem cveta, absolyutnoi svetimost'yu i morfologicheskim tipom galaktik (sm. primer na ris. 39) -- bolee golubye, slabye i imeyushie bolee pozdnie morfologicheskie tipy spirali yavlyayutsya, v srednem, bolee tonkimi.

Svyaz' tolshiny diska s soderzhaniem gaza i $T$ mozhet byt' ob'yasnena aktivnym zvezdoobrazovaniem v ploskosti bogatyh gazom galaktik pozdnih tipov, kotoroe povyshaet poverhnostnuyu yarkost' v tonkom sloe vblizi ploskosti i effektivno umen'shaet opredelyaemoe iz nablyudenii znachenie vertikal'nogo masshtaba. S drugoi storony, kak bylo predpolozheno v [208], eta korrelyaciya mozhet otrazhat' naidennoe v [209] iz soobrazhenii ustoichivosti sootnoshenie mezhdu tolshinoi diska i massoi temnogo galo, otnositel'nyi vklad kotorogo uvelichivaetsya pri perehode k bolee pozdnim morfologicheskim tipam.

$\bullet$ Raspredelenie pokazatelei cveta

ris.  40: Raspredelenie normal'nyh (sleva) i morfologicheski pekulyarnyh (sprava) galaktik na diagramme ($B-V$)-($U-B$) po [210]. Nepreryvnoi liniei pokazana provedennaya ''na glaz'' avtorami [210] posledovatel'nost' cvetov normal'nyh galaktik. Sovremennaya versiya etoi posledovatel'nosti privedena v Prilozhenii.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=lt1.ps,width=14.0cm}}\end{figure}

Pokazateli cveta galaktik harakterizuyut raspredelenie energii v ih spektrah i zavisyat ot istorii zvezdoobrazovaniya v nih. Na dvuhcvetnyh diagrammah galaktiki vystraivayutsya v otnositel'no uzkuyu polosu (sm. primer na ris. 40). Interpretaciya etih diagramm proizvoditsya s pomosh'yu metoda evolyucionnogo modelirovaniya, pozvolyayushego ocenit' (hotya by v pervom priblizhenii) zvezdnyi sostav i istoriyu zvezdoobrazovaniya v galaktike [211]. V chastnosti, analiz pokazannyh na ris. 40 diagramm privel Larsona i Tinsli [210] k vyvodu, chto vzaimodeistvie mezhdu galaktikami mozhet stimulirovat' v nih vspyshki zvezdoobrazovaniya.

U spiral'nyh galaktik, podobno ellipticheskim, nablyudaetsya svyaz' absolyutnoi zvezdnoi velichiny s pokazatelyami cveta -- bolee yarkie (massivnye) galaktiki yavlyayutsya bolee krasnymi [212].

Ispol'zovanie integral'nyh pokazatelei cveta, naprimer, naidennyh s pomosh'yu mnogoaperturnoi fotometrii, pri issledovanii konkretnyh galaktik mozhet privesti k sushestvennoi potere informacii. Raspredelenie yarkosti v galaktikah skoncentrirovano k centru i poetomu osnovnoi vklad v integral'nye cveta daet lish' otnositel'no nebol'shaya chast' ih ploshadi. Naprimer, effektivnyi radius eksponencial'nogo diska raven 1.68$h$ (p. 5.1), v to vremya kak zvezdnye diski galaktik proslezhivayutsya do $\sim$5$h$. Sledovatel'no, polovina polnoi svetimosti chisto diskovoi galaktiki izluchaetsya s $\sim$1/5-1/10 ee polnoi ploshadi. Poetomu dlya sozdaniya realisticheskih modelei galaktik, dlya detal'nogo issledovaniya zvezdoobrazovaniya v nih neobhodimo issledovat' raspredelenie pokazatelei cveta po diskam.

Nablyudeniya pokazyvayut, chto dlya vidimyh ''plashmya'' spiral'nyh galaktik harakterno sistematicheskoe umen'shenie pokazatelei cveta (''pogolubenie'') s udaleniem ot centra (naprimer, [213]) -- sm. ris. 41. V predelah dannoi galaktiki sushestvuet chetkaya korrelyaciya mezhdu poverhnostnoi yarkost'yu i pokazatelem cveta -- chem men'she poverhnostnaya yarkost', tem golubee eta oblast'. Radial'nye gradienty cvetov v spiralyah skoree vsego ob'yasnyayutsya kombinirovannym effektom poglosheniya pyl'yu (p. 7.1) i gradientom vozrasta zvezd i ih metallichnosti vdol' diskov [213].

ris.  41: Usrednennye raspredeleniya pokazatelei cveta vdol' bol'shoi osi (v uglovyh sekundah) spiral'noi galaktiki UGC 1455 (po [213]). Shtrihovye linii demonstriruyut maksimal'no vozmozhnye oshibki iz-za netochnogo ucheta fona neba (sm. p. 2.2.1 i ris. 3). Strelochkoi otmecheno rasstoyanie, sootvetstvuyushee odnomu eksponencial'nomu masshtabu diska ($h$) v polose $K$.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=colgr.ps,width=5.5cm}}\end{figure}

U vidimyh ''s rebra'' spiral'nyh galaktik vdali ot ih ploskostei (pri $1h_z < \mid z \mid < 3h_z$) vertikal'nye gradienty pokazatelei cveta maly ili prakticheski otsutstvuyut (osobenno u diskov galaktik rannih morfologicheskih tipov) [214].

$\bullet$ Baldzhi spiral'nyh galaktik i otnoshenie B/D

Dlya opisaniya raspredeleniya poverhnostnoi yarkosti v baldzhah spiral'nyh galaktik obychno ispol'zuyut zakon Vokulera (formula (11)). Chasto rassmatrivayut takzhe bolee obshuyu formulu Sersika (25) [215]. Okazalos', chto parametr $n$ v formule Sersika, opredelyayushii zakon raspredeleniya yarkosti, zavisit ot morfologicheskogo tipa spiral'noi galaktiki, ot otnosheniya svetimostei baldzha i diska $B/D$ i ot harakteristik samogo baldzha (ego svetimosti, effektivnogo radiusa i central'noi poverhnostnoi yarkosti) [215,216,217]. Tak, dlya galaktik pozdnih morfologicheskih tipov ($T > 3$) $n \approx 1$, to est' baldzhi takih galaktik mogut byt' opisany eksponencial'nym zakonom (43). Baldzhi galaktik rannih tipov ($T < 1$) harakterizuyutsya znacheniem $n \approx 4$, to est' oni mogut byt' predstavleny formuloi Vokulera (11).

Pri smeshenii vdol' Habblovskoi posledovatel'nosti ot spiral'nyh galaktik rannih tipov k pozdnim umen'shaetsya srednyaya svetimost' baldzha i ego effektivnaya poverhnostnaya yarkost' (ris. 42). Effektivnyi radius baldzha ot tipa galaktiki prakticheski ne zavisit [189].

ris.  42: Raspredelenie znachenii $\mu_e$ dlya baldzhei spiral'nyh galaktik v cvetovoi polose $K$ v zavisimosti ot morfologicheskogo tipa (po [189]).
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=muetype.ps,width=10.2cm}}\end{figure}

V tablice 6 privedeny srednie znacheniya otnosheniya $B/D$ v cvetovoi polose $B$ dlya normal'nyh galaktik raznyh morfologicheskih tipov tipov soglasno [131] (dlya opisaniya diska ispol'zovan eksponencial'nyi zakon, a dlya baldzha -- zakon Vokulera).



Tablica 6: Zavisimost' srednego otnosheniya $B/D$ v polose $B$ ot tipa galaktiki
$T$ 0 1 2 3 4 5 6 7
$B/D$ 0.9 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05 0.02

Pokazateli cveta baldzhei, v srednem, krasnee pokazatelei cveta diskov, odnako oni blizki k cvetam ih -- diskov -- central'nyh oblastei [218,213] (ris. 43). Diapazon izmeneniya pokazatelei cveta baldzhei dovol'no velik i sushestvuyut ''golubye'' baldzhi.

ris.  43: Pokazatel' cveta $B-K$ baldzha (na rasstoyanii effektivnogo radiusa ot ego centra) v zavisimosti ot cveta central'noi oblasti diska dlya galaktik raznyh tipov po [213]. Shtrihovaya liniya imeet naklon, ravnyi edinice.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=dejongbulges.ps,width=7.3cm}}\end{figure}

Razmery baldzhei statisticheski svyazany s razmerami diskov, v kotorye oni pogruzheny: esli priblizit' raspredelenie yarkosti v baldzhe eksponencial'nym zakonom, to ego eksponencial'nyi masshtab budet sostavlyat' $\sim$1/10 masshtaba diska, prichem eta korrelyaciya vyrazhena luchshe dlya spiral'nyh galaktik pozdnih tipov [219].

Fotometricheskie harakteristiki baldzhei ($\mu_e$ ili ${\langle \mu \rangle}_e$ i $r_e$) raspolagayutsya na ploskosti effektivnyh parametrov (sm. dalee p. 8.2) primerno takzhe kak i harakteristiki ellipticheskih galaktik. V rabote [220] obnaruzheno, chto baldzhi i ellipticheskie galaktiki v prostranstve svoih global'nyh fotometricheskih parametrov ($n$ -- pokazatel' stepeni v formule Sersika, $r_e$, $\mu^b_0$ -- central'naya poverhnostnaya baldzha ili E galaktiki) obrazuyut edinuyu ploskost': lg$n$ = $A$lg$r_e$ + $B$$\mu^b_0$ + const. V polose $K$ chislennye znacheniya koefficientov ravny: $A$=0.17, $B$=-0.07 i const=1.18 [220]. Ochevidno, chto sootnoshenie Kormendi yavlyaetsya chastnym sluchaem etoi trehparametricheskoi zavisimosti pri $n$=4 (napomnim, chto $\mu^b_0=\mu_e-8.33$ (p. 4.1.1)).

Otnositel'nye vklady baldzhei i diskov v srednyuyu plotnost' veshestva Vselennoi primerno odinakovy [221].

Korrelyaciya cvetov baldzhei i diskov, svyaz' ih harakternyh masshtabov - vse eto stimulirovalo aktivnoe obsuzhdenie voprosa o vozmozhnosti formirovaniya baldzhei v processe medlennoi dinamicheskoi evolyucii diskov (naprimer, za schet baropodobnoi neustoichivosti) [222]. Baldzhi ochen' neodnorodny po svoim harakteristikam i, vozmozhno, oni mogut formirovat'sya v hode raznyh processov: pri pervichnom kollapse, pri vneshnei akkrecii i sliyaniyah galaktik, za schet evolyucii diska i t.d.

$\bullet$ Masshtabnye sootnosheniya dlya diskov galaktik

ris.  44: Masshtabnaya ploskost' dlya diskov spiral'nyh galaktik iz dissertacii [196] (kruzhki) (H$_0$=70 km/s/Mpk, polosa $I$). Pryamoi liniei pokazana zavisimost' $h\,\propto\,{\rm V}^{1.5}\,I_0^{-0.5}$.
\begin{figure}\centerline{\psfig{file=fpdisk.ps,angle=-90,width=10.0cm}}\end{figure}

Neodnokratno predprinimalis' popytki postroit' po analogii s ellipticheskimi galaktikami (sm. dalee p. 8.2) trehparametricheskuyu zavisimost', ob'edinyayushuyu fotometricheskie i kinematicheskie harakteristiki diskov spiral'nyh galaktik (naprimer, [223,224,225] i ssylki tam zhe). V [225] bylo pokazano, chto v trehparametricheskom prostranstve $L$ (svetimost'), $R$ (radius), V (skorost' vrasheniya) spiral'nye galaktiki raspredelyayutsya v predelah ploskosti $L \propto ({\rm V}R)^{1.3}$ (avtory predlozhili nazyvat' ee masshtabnoi ploskost'yu). Izvestnye empiricheskie sootnosheniya (Talli-Fishera, ''zakon Frimana'') mogut yavlyat'sya proekciyami etoi ploskosti na razlichnye osi.

V [224] bylo polucheno inoe vyrazhenie dlya masshtabnoi ploskosti: $h \propto {\rm V}^{1.47} I_0^{-0.61}$ (znacheniya $h$ i $I_0$ naideny v cvetovoi polose $H$). Velichiny stepenei v etom vyrazhenii otlichayutsya ot ozhidaemyh na osnove teoremy viriala pri postoyannom otnoshenii massa-svetimost' (2 i -1 sootvetstvenno), odnako soglasuyutsya s temi, chto ozhidayutsya iz naidennogo v [224] sootnosheniya Talli-Fishera: $L \propto {\rm V}^3 \propto I_0 h^2$. S drugoi storony, takaya zhe masshtabnaya ploskost' predskazyvaetsya model'yu formirovaniya diska, opisannoi ranee. Deistvitel'no, iz formul (86-87) sleduet, chto $h \propto {\rm V}^{1.5} I_0^{-0.5}$. Na ris. 44 pokazano, chto dannye dlya diskov spiral'nyh galaktik udovletvoryayut etomu sootnosheniyu (razbros lg$h$ sostavlyaet 0.13). Diagramma $\mu_0$-$h$, rassmotrennaya nami ranee, yavlyaetsya odnoi iz proekcii etoi masshtabnoi ploskosti i ona takzhe soglasuetsya s model'yu [197].


<< 8. Nekotorye rezul'taty fotometri... | Oglavlenie | 8.2 Ellipticheskie galaktiki >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya
Publikacii so slovami: Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu
Ocenka: 3.1 [golosov: 81]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya