Astronet > 8.2 Ellipticheskie galaktiki

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Poverhnostnaya fotometriya galaktik

<< 8.1 Spiral'nye galaktiki | Oglavlenie | 8.3 Mlechnyi Put' >>

8.2 Ellipticheskie galaktiki

$\bullet$ Sootnoshenie Kormendi

Naibolee izvestnoi empiricheskoi zavisimost'yu mezhdu fotometricheskimi harakteristikami galaktik rannih tipov yavlyaetsya tak nazyvaemoe sootnoshenie Kormendi. Kormendi [226], proanalizirovav dannye dlya 19 ellipticheskih galaktik, obnaruzhil korrelyaciyu mezhdu effektivnoi poverhnostnoi yarkost'yu i effektivnym radiusom galaktiki (v kpk). Okazalos', chto eti harakteristiki svyazany sleduyushim sootnosheniem:

$\begin{displaymath} \mu_e \approx 3\,{\rm lg}\,r_e + {\rm const}, \end{displaymath}$

(89)

gde znachenie konstanty zavisit ot cvetovoi polosy. Koefficient pered lg

po dannym raznyh avtorov nemnogo var'iruetsya, no ostaetsya blizok k 3. Sootnoshenie (89) ne yavlyaetsya prostym sledstviem approksimacii nablyudaemogo raspredeleniya yarkosti formuloi Vokulera pri fiksirovannoi absolyutnoi zvezdnoi velichine galaktiki (sm. formulu (14)), tak kak v etom sluchae ego naklon dolzhen byt' raven 5. Otmetim takzhe, chto v (89) vmesto $\mu_e$ chasto ispol'zuyut srednyuyu poverhnostnuyu yarkost' v predelah

-- ${\langle \mu \rangle}_e$ , poskol'ku ona opredelyaetsya iz nablyudenii bolee nadezhno. Oba eti predstavleniya ekvivalentny, tak kak ${\langle \mu \rangle}_e=\mu_e-1.39$ (sm. p. 4.1.1).

ris. 45: Ploskost' $\mu_e$ -

dlya E/S0 galaktik i baldzhei spiralei soglasno [227]. Nepreryvnaya pryamaya -- zavisimost' $\mu_e(B) = 2.94\,{\rm lg}\,r_e + 20.75$ .

$\begin{figure}\centerline{\psfig{file=korm1.ps,width=10.0cm}}\end{figure}$

Na ris. 45 pokazana ploskost' $\mu_e$ - dlya neskol'kih soten galaktik [227] (H=70 km/s/Mpk). Naklonnaya shtrihovaya pryamaya na etom risunke izobrazhaet liniyu postoyannoi svetimosti (ee naklon raven 5) dlya . Kak vidno na risunke, pryamaya delit galaktiki na dve gruppy. Galaktiki s absolyutnoi zvezdnoi velichinoi raspolagayutsya vdol' otnositel'no uzkoi posledovatel'nosti s naklonom $\approx 3$ (eto i est' sootnoshenie Kormendi). Eta posledovatel'nost' tyanetsya do $r_e \approx 300$ kpk (stol' bol'shimi razmerami obladayut yarchaishie galaktiki skoplenii). Galaktiki s (eto obychnye E/S0 i karlikovye galaktiki, a takzhe baldzhi spiralei) zapolnyayut oblast' nizhe sootnosheniya Kormendi v oblasti $20 \leq \mu_e(B) \leq 28$ i $r_e \leq 3$ kpk.

Razdelenie galaktik na ploskosti $\mu_e$ - v zavisimosti ot absolyutnoi svetimosti (massy) mozhet svidetel'stvovat' o raznyh processah ih formirovaniya. Naprimer, v [227] obrashaetsya vnimanie na to, chto mnogie galaktiki iz ''yarkoi'' podgruppy, t.e. udovletvoryayushie sootnosheniyu (89), demonstriruyut priznaki sliyanii. Napomnim takzhe, chto E/S0 galaktiki v zavisimosti ot svetimosti (massy) imeyut raznye formy raspredeleniya yarkosti: dlya yarkih galaktik pokazatel' v formule Sersika blizok k 4 (u yarchaishih galaktik skoplenii on mozhet byt' $\sim$ 10), dlya karlikovyh -- k 1 (p. 4.2).

Vvedenie v formulu (89) tret'ego fotometricheskogo parametra - svetimosti galaktiki -- zametno umen'shaet razbros sootnosheniya Kormendi [228].

$\bullet$ Fundamental'naya Ploskost'

Fundamental'naya Ploskost' (FP) ob'edinyaet global'nye fotometricheskie i kinematicheskie harakteristiki galaktik [229,230]: , $\sigma_0$ i ${\langle I \rangle}_e$ , gde $\sigma_0$ -- sproecirovannaya na luch zreniya dispersiya skorostei zvezd (kak pravilo, v centre galaktiki). Sushestvovanie FP oznachaet, chto harakteristiki E/S0 galaktik ne zapolnyayut ravnomerno trehmernoe prostranstvo , $\sigma_0$ , ${\langle I \rangle}_e$ , a raspolagayutsya v predelah otnositel'no tonkoi ploskosti (s razbrosom $\sim$ 0.1 dex). Poskol'ku i ${\langle I \rangle}_e$ svyazany drug s drugom cherez svetimost' (p. 4.1.1), FP predstavlyayut takzhe v vide sootnoshenii mezhdu , $\sigma_0$ , ${\langle I \rangle}_e$ ili , $\sigma_0$ , .

Kak pravilo, FP predstavlyayut v vide

$\begin{displaymath} {\rm lg}\,r_e = \alpha\,{\rm lg}\,\sigma_0 + \beta\,{\rm lg}\,{\langle I \rangle}_e + {\rm const} \end{displaymath}$

(90)

ili

$\begin{displaymath} r_e \propto \sigma_0^{\alpha}\,{\langle I \rangle}_e^{\beta}. \end{displaymath}$

(91)

Kak vidno iz privedennyh formul, sootnoshenie Kormendi predstavlyaet soboi proekciyu FP na ploskost' fotometricheskih parametrov. Upominavshiesya ranee trehparametricheskie varianty sootnosheniya Kormendi, vklyuchayushie dopolnitel'nyi fotometricheskii parametr ( [220], svetimost' [228]), stoyat blizhe k istinnoi FP, poskol'ku eti parametry korreliruyut s massoi galaktiki (i, sledovatel'no, $\sigma_0$ ). Drugaya proekciya -- na ploskost' - $\sigma_0$ -- takzhe horosho izvestna. Eto tak nazyvaemoe sootnoshenie Faber-Dzheksona: $L \propto \sigma_0^{3-4}$ [231]. Rassmatrivayutsya i drugie varianty i proekcii FP (naprimer, sootnoshenie mezhdu diametrom, v predelah kotorogo srednyaya poverhnostnaya yarkost' ravna fiksirovannomu znacheniyu, i dispersiei skorostei [230]).

ris. 46: Fundamental'naya ploskost' v polose

dlya 301 galaktiki rannih tipov iz 16 skoplenii i grupp (po [232]). (a) i (b) - vidy na FP ''s rebra'' s raznyh storon, (c) -- vid na FP v polozhenii ''plashmya''. Razlichnye shtrihovye linii na risunke (c) pokazyvayut polozhenie galaktik pri fiksirovannyh znacheniyah poverhnostnoi yarkosti i dispersii skorostei.

$\begin{figure}\centerline{\psfig{file=fppahre.ps,width=12.5cm}}\end{figure}$

Primer FP dlya galaktik ryada skoplenii i grupp priveden na ris. 46. Dlya pokazannoi na risunke nepreryvnoi pryamoi koefficienty v formulah (90-91) ravny: $\alpha$ =1.53, $\beta$ =-0.79. FP slabo zavisit ot prostranstvennogo okruzheniya - dlya galaktik polya, grupp i skoplenii ee vid ostaetsya prakticheski neizmennym. Naklon FP (koefficient $\alpha$ ), po-vidimomu, uvelichivaetsya s dlinoi volny ot $\sim 1.35$ v polose do $\sim 1.7 \pm 0.1$ v , koefficient $\beta$ ostaetsya primerno postoyannym ( $\sim -0.8$ ) [233,234].

Samym prostym ob'yasneniem sushestvovaniya FP yavlyaetsya to, chto ona yavlyaetsya sledstviem teoremy viriala. Rassmotrim, sleduya [235,24], elementarnuyu teoriyu FP. Dlya vsyakoi uderzhivaemoi silami gravitacii zvezdnoi sistemy dolzhno vypolnyat'sya ravenstvo:

$\begin{displaymath} \frac{G\rm M}{\langle R \rangle} = k_E \frac{\langle \rm V^2 \rangle}{2}, \end{displaymath}$

(92)

gde M -- polnaya massa, $\langle R \rangle$ -- srednii radius, opredelyaemyi tak, chtoby v levaya chast' (92) predstavlyala soboi potencial'nuyu energiyu, $\langle \rm V^2 \rangle$ /2 - srednyaya kineticheskaya energiya na edinicu massy i

-- konstanta virializacii (

dlya ustoichivoi sistemy i

dlya polnost'yu virializovannoi). Vyrazim opredelyaemye iz nablyudenii harakteristiki (

, $\sigma_0$ , ${\langle I \rangle}_e$ ) cherez vhodyashie v (92) fizicheskie velichiny:

$\begin{displaymath} r_e = k_R \langle R \rangle,~~~ \sigma_0^2 = k_V \langle {\rm V^2} \rangle,~~~ L = k_L {\langle I \rangle}_e r_e^2. \end{displaymath}$

(93)

Parametr

harakterizuet raspredelenie plotnosti v sisteme,

otrazhaet kinematicheskuyu strukturu i

-- raspredelenie svetimosti. Esli struktura vseh ellipticheskih galaktik (bol'shih i malen'kih, massivnyh i malomassivnyh) odinakova, to eti parametry ravny konstantam, i galaktiki gomologichny (shodny).

Kombiniruya (92) i (93) i prinyav, chto , poluchaem

$\begin{displaymath} r_e = k_S~({\rm M}/L)^{-1}~\sigma_0^2~{\langle I \rangle}_e^{-1}, \end{displaymath}$

(94)

gde M/

-- global'noe otnoshenie massa-svetimost', a $k_S = (G k_R k_V k_L)^{-1}$ (v sluchae gomologii

=const). Sledovatel'no, esli ellipticheskie galaktiki udovletvoryayut teoreme viriala i yavlyayutsya podobnymi po strukture, oni dolzhny lezhat' na FP s parametrami $\alpha=2$ i $\beta=-1$ .

Real'naya FP ne sovpadaet s ''virial'noi'' (formula (94)) -- koefficient $\alpha < 2$ , a $\beta > -1$ (sm. vyshe). Dlya soglasovaniya nablyudatel'noi i ''virial'noi'' FP neobhodimo, chtoby proizvedenie $k_S\,({\rm M}/L)^{-1}$ v (94) bylo funkciei ot $\sigma_0$ i ${\langle I \rangle}_e$ . Sledovatel'no, ili ellipticheskie galaktiki ne gomologichny, ili otnoshenie M/ sistematicheski menyaetsya vdol' FP (za schet raznogo vozrasta, metallichnosti, vklada i raspredeleniya skrytoi massy i t.d.) ili spravedlivy oba utverzhdeniya. Otmetim, chto est' nablyudatel'nye svidetel'stva kak otsutstviya gomologii (naprimer, zavisimost' formy raspredeleniya poverhnostnoi yarkosti ot svetimosti (massy) galaktiki), tak i variacii M/ (soglasno [236], dlya ellipticheskih galaktik M/ $L(B) \propto L(B)^{0.35}$ ).

Zakanchivaya kratkoe vvedenie v voprosy, svyazannye s FP, neobhodimo podcherknut', chto FP (naryadu s sootnosheniem Talli-Fishera dlya spiral'nyh galaktik) yavlyaetsya odnim iz klyuchevyh masshtabnyh sootnoshenii sovremennoi vnegalakticheskoi astronomii. Ona daet ne zavisyashii ot zakona Habbla sposob ocenki rasstoyanii do galaktik rannih tipov i pozvolyaet izuchat' krupnomasshtabnye pekulyarnye dvizheniya vo Vselennoi. FP -- ochen' vazhnyi test dlya issledovaniya voprosov o proishozhdenii i evolyucii galaktik.

$\bullet$ Pokazateli cveta

Ellipticheskie galaktiki yavlyayutsya bolee ''krasnymi'' po sravneniyu so spiralyami. Ih integral'nye pokazateli cveta sootvetstvuyut staromu ( $\sim 10^{10}$ let) zvezdnomu naseleniyu (sm. tabl. v Prilozhenii). Pokazateli cveta E/S0 galaktik korreliruyut s ih svetimost'yu: bolee yarkie (massivnye) galaktiki yavlyayutsya bolee krasnymi (naprimer, [237]).

Podobno spiral'nym galaktikam, E/S0 chasto demonstriruyut radial'nye gradienty pokazatelei cveta -- s udaleniem ot centra cveta umen'shayutsya (''golubeyut''). Harakternye velichiny gradientov $\Delta(U-R)/\Delta{\rm lg}r \approx -0.2$ , $\Delta(B-R)/\Delta{\rm lg}r \approx -0.1$ [68]. Prichinami ih sushestvovaniya yavlyayutsya, veroyatno, kak radial'nye izmeneniya vozrastov i metallichnostei zvezd, tak i prisutstvuyushaya dazhe v galaktikah rannih tipov pyl' (sm. p. 7.2.2).

E/S0 galaktiki s priznakami sliyanii (s obolochechnymi i X-strukturami, opticheskimi vybrosami, s yashikopodobnymi izofotami), kak pravilo, golubee otnositel'no besstrukturnyh galaktik [238].

<< 8.1 Spiral'nye galaktiki | Oglavlenie | 8.3 Mlechnyi Put' >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya Publikacii so slovami: Fotometricheskaya sistema - slabye galaktiki - Skoplenie galaktik - fotometriya
Sm. takzhe: Skoplenie galaktik Pandora Skoplenie galaktik v Volosah Veroniki UHZ1: dalekaya galaktika i chernaya dyra Skoplenie galaktik v Pechi Skoplenie galaktik Eibell 370 i za nim Pervoe glubokoe pole teleskopa "Dzheims Vebb" Skoplenie galaktik v Gidre Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

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