Spiral'naya galaktika NGC 23. Fotometriya i kinematika
<< Oglavlenie | Oglavlenie | 2. Vybor parametrov diska >>
1. Vvedenie
Detal'noe issledovanie morfologii, kinematiki i dinamiki spiral'nyh galaktik v nastoyashee vremya predstavlyaet soboi odnu iz naibolee interesnyh oblastei astrofizicheskih issledovanii. Vot uzhe neskol'ko let na 6-metrovom teleskope SAO RAN provodyatsya nablyudeniya po programme Vortex, zadachei kotoryh yavlyaetsya poluchenie dvumernyh kinematicheskih dannyh dlya blizkih spiral'nyh galaktik dlya posleduyushego analiza s cel'yu opredeleniya parametrov spiral'no-vihrevoi struktury gazovyh diskov i vosstanovleniya dinamicheskoi kartiny dvizheniya gaza v nih. K nastoyashemu momentu polucheny dannye dlya neskol'kih desyatkov galaktik. Rabota posvyashena analizu odnoi iz nih - NGC 23.
Spiral'naya galaktika NGC 23 otlichaetsya aktivnym zvezdoobrazovaniem, v
svyazi s chem ona imeet dostatochno bol'shoi ul'trafioletovyi izbytok i
soderzhitsya v kataloge Markaryana (Mk 545). V 1988 godu v rabote Zasova i
dr. byla opublikovana krivaya vrasheniya etoi galaktiki, kotoraya srazu
privlekaet vnimanie rezkim pikom primerno do 280 km/s na rasstoyanii
okolo 
ot centra i prakticheski gorizontal'nym uchastkom na urovne
220-240 km/s, prostirayushimsya do predela nadezhnogo opredeleniya krivoi
vrasheniya. Soglasno etoi rabote NGC 23 imeet luchevuyu skorost' centra s
uchetom dvizheniya Solnca v Galaktike okolo 4750 km/s i, sootvetstvenno,
udalena ot nas na rasstoyanie 64 Mpk (dlya 
km/s
Mpk). Takim
obrazom, masshtab izobrazheniya galaktiki sostavlyaet okolo 300 pk/
.
Galaktika imeet dovol'no slozhnuyu morfologiyu.
Solgasno rabote [1], galaktika imeet chetko vyrazhennuyu dvuhrukavnuyu
spiral'nuyu strukturu v oblasti do 
ot centra, a vo vneshnyuyu chast'
tyanetsya slaboe prodolzhenie lish' odnoi iz vetvei. Nalichie bara v galaktike
stavitsya pod somnenie. Ukazyvaetsya, chto v razlichnyh istochnikah (RC3,
raboty Sendidzha) galaktika otnositsya k razlichnym tipam (SBb i Sb).
Otmechaetsya pik na krivoi vrasheniya na rasstoyanii okolo ot centra.
1.1 Ispol'zuemye nablyudatel'nye dannye
Dlya issledovaniya kinematicheskih i fotometricheskih harakteristik etoi galaktiki byli ispol'zovany nablyudatel'nye dannye iz neskol'kih istochnikov: poluchennyi na 6-metrovom teleskope spektral'nyi kub v linii H
i postroennye iz nego pole luchevyh skorostei, izobrazhenie
v linii i v kontinuume okolo nee; glubokaya shirokopolosnaya fotometriya v
polosah B, V i R c 1.0-metrovogo teleskopa im. Yakoba Kapteina (JKT, La-Palma)
i izobrazhenie vnutrennei chasti galaktiki v spektral'nom
diapazone s central'noi dlinoi volny okolo 9000 Å, poluchennoe na
Kosmicheskom teleskope im. Habbla.
Nablyudeniya na BTA provodilis' v noch' s 29 na 30 avgusta 1998 goda. Pri
etom razmer izobrazheniya zvezd -- shirina kontura na poluvysote (FWHM) sostavlyal
okolo 1.5, skaniruyushii etalon Fabri-Pero rabotal
v 235 poryadke (dlya linii H), v kachestve detektora ispol'zovalsya
PZS-priemnik razmerom 1k h 1k v rezhime binninga 2h2 pikselya. Spektral'noe
razreshenie 
sostavlyaet velichinu poryadka 2500.
Masshtab izobrazheniya 
0.68/px. Kub soderzhit 24 kanala
s rasstoyaniem 1.2Å(=54 km/s). Ekspoziciya v kazhdom kanale sostavlyala
180 s. Pervichnaya obrabotka (sborka i linearizaciya spektral'nogo kuba)
proizvodilas' prakticheski srazu posle nablyudenii, dal'neishaya obrabotka
proizvodilas' vposledstvii. Dlya vydeleniya polei skorostei i yarkosti iz
spektral'nogo kuba ispol'zovalsya programmnyi paket ADHOC (Boulistex).
Stoit otmetit' odnu nepriyatnuyu osobennost', prisushuyu nablyudeniyam s etalonom Fabri-Pero na BTA. Iz-za vtorichnyh otrazhenii na izobrazhenii otchetlivo viden blik, yarkost' kotorogo sostavlyaet neskol'ko procentov ot yarkosti "nastoyashego" izobrazheniya. Obychno ob'ekt sdvigayut otnositel'no centra interferencionnyh kolec tak, chtoby ne bylo perekrytiya s blikom, no, k sozhaleniyu, v dannom sluchae blik slegka zadel zapadnuyu chast' galaktiki.
Pri obrabotke iz linearizovannogo kuba byl vyrezan fragment razmerom
256h256h24, tak kak galaktika zanimaet ne vse pole zreniya. Poskol'ku
izobrazheniya v noch' nablyudenii sostavlyali okolo 1.5, to dlya umen'sheniya
vliyaniya statisticheskih shumov v kanalah pri postroenii polya skorostei
etot fragment kuba byl prostranstvenno (tol'ko po X i Y) sglazhen
skol'zyashim srednim s oknom 3h3 pikselya, chto prakticheski ne uhudshaet
prostranstvennogo razresheniya, zato v tri raza umen'shaet velichinu
sluchainyh oshibok, sootvetstvuyushih puassonovskomu processu padeniya kvantov
na priemnik. V srednem tochnost' edinichnogo opredeleniya luchevoi skorosti
sostavila 10-15 km/s.
Izobrazheniya v shirokih fil'trah, poluchennye na JKT, predstavlyayut iz sebya
vysokokachestvennye fotometricheskie dannye. Ekspoziciya byla dostatochno
bol'shoi, chtoby dostupnymi dlya izmereniya okazalis' samye vneshnie chasti
galaktiki. Vo vremya nablyudenii, po-vidimomu, byli horoshie atmosfernye usloviya,
tak chto uglovoe razreshenie na izobrazheniyah luchshe odnoi sekundy. Masshtab
sostavlyaet 0.35/px. Yarkaya zvezda, proeciruyushayasya na krai galaktiki,
perederzhana na vseh izobrazheniyah, chto sozdaet nebol'shie problemy.
Osnovnym preimushestvom etih dannyh yavlyaetsya prodolzhitel'noe vremya
nakopleniya, pozvolyayushee issledovat' samye vneshnie, ne zametnye dazhe na
Palomarskih kartah, oblasti galaktiki.
Izobrazhenie, poluchennoe na HST, k sozhaleniyu, imeet dovol'no maloe vremya
nakopleniya (230 sekund) - tak chto na nem dostupny dlya kolichestvennogo
analiza tol'ko central'nye chasti galaktiki. Uglovoe razreshenie sostavlyaet
0.04, chto pozvolyaet ochen' detal'no issledovat' okoloyadernuyu oblast'
galaktiki. K sozhadeniyu, izobrazhenie v sete bylo polucheno odno, chto dazhe ne
pozvolyaet v avtomaticheskom rezhime vychistit' kosmicheskie chasticy na
PZS-kadre. Osnovnym preimushestvom dannogo izobrazheniya yavlyaetsya ochen'
vysokoe, po sravneniyu s nazemnymi teleskopami, uglovoe razreshenie.
Hotya ispol'zuemye dannye obladayut ryadom nedostatkov, pri sovmestnom analize oni horosho dopolnyayut drug druga, chto pozvolyaet detal'no issledovat' dannuyu galaktiku. Dlya fotometricheskogo issledovaniya central'noi chasti galaktiki primenyayutsya dannye s HST, dlya issledovanii kinematiki -- dannye s 6-metrovogo teleskopa, a dlya postroeniya svyazi fotometrii i kinematiki i detal'nogo issledovaniya fotometrii -- dannye s JKT.
1.2 Ispol'zuemye metody
V dannoi rabote primenyalis' metody, osnovannye na rezul'tatah Fur'e-analiza, sut' kotoryh svoditsya k razlozheniyu v ryad Fur'e nablyudatel'nyh dannyh (kak fotometricheskih, tak i kinematicheskih) v tonkih ellipticheskih kol'cah, yavlyayushihsya krugovymi v ploskosti diska galaktiki s centrom v ee fotometricheskom yadre. Analiz amplitudy i fazy Fur'e-garmonik v zavisimosti ot radiusa daet vozmozhnost' opredelit' prakticheski vse neobhodimye parametry (orientaciyu diska, polozhenie korotacii spiral'nogo uzora, polozhenie lindbladovskih rezonansov i mnogie drugie parametry spiral'no-vihrevoi struktury gazovogo diska galaktiki). A samoe glavnoe - v ramkah sushestvuyushih modelei spiral'nyh galaktik Fur'e-metody pozvolyayut vosstanovit' 3 komponenta vektora skorosti, imeya v nalichii tol'ko odin - skorost' vdol' lucha zreniya.Analiticheskaya baza Fur'e-metodov podrobno izlozhena v rabotah [3,4] poetomu zdes' ona ne izlagaetsya. Stoit otmetit' odin moment - sposob podscheta Fur'e-garmonik dlya polei s chastichnym otsutstviem dannyh.
Sushestvuet neskol'ko metodov podscheta koefficientov razlozheniya v ryad
Fur'e. Metod, obychno primenyayushiisya v analiticheskih raschetah, kogda
koefficienty nahodyatsya putem integrirovaniya proizvedeniya issleduemoi
funkcii i kosinusa ili sinusa na trebuyushemsya promezhutke, v sluchae
nalichiya putyh oblastei (oblastei otsutstviya dannyh na intervale
razlozheniya) budet davat' artifakty [10]. Drugoi metod,
osnovannyi na vychislenii koefficientov s pomosh'yu metoda
naimen'shih kvadratov dlya fiksirovannogo chisla garmonik,
okazyvaetsya ustoichivym k chastichnoi poteryam dannyh [10]. Pri etom ot
ryada Fur'e otbrasyvayutsya vse chleny, nachinaya s 4-go (chto soglasuetsya s
predstavleniyami o dvuhrukavnyh spiralyah [3,4]), a koefficienty nizshih
garmonik (0-3) vychislyayutsya minizaciei 
. V programmnom pakete
"Vortex" i ego modifikaciyah realizovan poslednii metod.
On ustoichivo rabotaet dlya dannyh s zapolnennost'yu vyshe 20% [10].
V sluchayah, kogda vysshie garmoniki igrayut sushestvennuyu rol', vozmozhen
podschet koefficientov Fur'e s 0-go po 9-i s pomosh'yu MNK.
V sluchayah, kogda zapolnennost' dannyh ochen' nizka, chto my imeem dlya
polya skorostei NGC 23 na rasstoyaniyah bolshe ot centra, neobhodimo
primenyat' sglazhivanie koefficientov s pomosh'yu ih znachenii v sosednih
kol'cah. Pri etom predpolagaetsya otnositel'no gladkoe povedenie
amplitudy i fazy vychislyaemyh garmonik. Pri etom bezuslovno teryaetsya
prostranstvennoe razreshenie, no zato vychislyayutsya koefficienty garmonik
v teh oblastyah, gde bez sglazhivaniya ono prakticheski nevozmozhno.
K tomu zhe sglazhivanie pozvolyaet bolee tochno proizvodit', k primeru,
chislennoe differencirovanie krivoi vrasheniya dlya opredeleniya polozheniya
rezonansov spiral'noi struktury. Vo vnutrennih chastyah galaktik, gde
krivye vrasheniya obychno imeyut naibol'shii gradient, sglazhivanie
luchshe ne provodit', tak kak ono mozhet sil'no isportit' kartinu, hotya by
pri chislennom differencirovanii. V central'nyh oblastyah luchevye
skorosti opredelyayutsya nadezhno, tak kak tam chasto imeetsya sil'naya
emissiya (libo ne opredelyayutsya voobshe, esli my imeem delo s aktivnym
yadrom i spektral'nyi kub v razreshennoi linii kotoraya budet slishkom
shiroka, libo emissiya v dannoi linii tam otsutstvuet, chto zachastuyu imeet
delo, kogda ispol'zuetsya H).
Prakticheski ves' analiz dannyh provodilsya s pomosh'yu programmnogo paketa "Vortex" [3], prednaznachennogo dlya vosstanovleniya trehmernyh vektorov skorostei, i ego modifikaciyah, napisannom v srede RSI IDL. S ego pomosh'yu byli polucheny prakticheski vse illyustracii v dannoi rabote. Edinstvennoi modifikaciei paketa yavlyaetsya dobavlenie metoda podscheta srazu 10 Fur'e-garmonik (s 0-i po 9-yu, sm. vyshe).
Dlya tonkogo analiza trehmernyh
dannyh i ruchnoi "chistki" polei skorostei takzhe v srede RSI IDL
byl napisan programmnyi paket cig_cube. On pozvolyaet v udobnoi forme
prosmatrivat' trehmernye dannye (spektral'nye kuby) sovmestno s polem
skorostei i polem yarkosti (analogichno visu3 iz paketa ADHOC).
V nem sushestvuet vozmozhnost'
uvidet' profil' spektral'noi linii iz kuba, na kotoryi nalozheny
poluchennye znacheniya luchevoi skorosti v dannom piksele i v sosednih
pikselyah. Tekushee znachenie luchevoi skorosti mozhno izmenit' (eto polezno
v sluchae mnogokomponentnyh i assimetrichnyh profilei). S pomosh'yu dannogo
programmnogo paketa byla proizvedena korrekciya luchevyh skorostei v
oblastyah slozhnyh profilei spektral'noi linii H --
gde metody, ispol'zuemye v pakete ADHOC dlya galaktiki NGC 23 dayut sboi.
<< Oglavlenie | Oglavlenie | 2. Vybor parametrov diska >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
galaktika - kinematika galaktik - fotometriya galaktik - NGC 23 - konkurs
Publikacii so slovami: galaktika - kinematika galaktik - fotometriya galaktik - NGC 23 - konkurs | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
