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

Na pervuyu stranicu Evolyuciya sootnosheniya Talli-Fishera
<< 5. Obrabotka dannyh | Oglavlenie | 7. Evolyuciya sootnosheniya Talli-Fishera >>

Razdely



6. Modelirovanie i approksimaciya krivyh vrasheniya galaktik

Posle provedeniya obrabotki i ekstrakcii 2D spektrov ot vseh istochnikov, a takzhe opredeleniya ih krasnyh smeshenii nastupaet vazhnyi etap raboty s krivymi vrasheniya galaktik - etap opredeleniya skorostei vrasheniya. Etot etap ne yavlyaetsya stol' vazhnym i problemnym v sluchae blizkih galaktik. Delo v tom, chto dlya blizkih galaktik shirina sheli ochen' mala v sravnenii s razmerom galaktiki, a razmer galaktiki sushestvenno bol'she razmera PSF. Poetomu dlya opredeleniya krivyh vrasheniya blizkih galaktik obychno ispol'zuetsya obyknovennyi fitting gaussianami dlinno-shelevogo spektra liniya za liniei. Iz-za togo fakta, chto otdel'nye tochki krivoi vrasheniya (yavlyayushiesya rezul'tatami fittinga odnoi linii 2D spektra) predstavlyayut soboi deistvitel'no znacheniya skorostei vrasheniya dlya malen'kih chastei diska(tela) galaktiki. Odnako, v sluchae galaktik na bol'shom krasnom smeshenii, situaciya namnogo bolee slozhnaya. Tak, naprimer, esli my nablyudaem galaktiku pohozhuyu na Mlechnyi Put' (so shkaloi eksponencial'nogo diska 2.5 kiloparseka [Binney et al. 1997] na krasnom smeshenii 0.7 (a eto mediannoe krasnoe smeshenie nashih ob'ektov), to vidimaya shkala diska sostavit okolo . I kogda my budem nablyudat' takoi ob'ekt so srednim kachestvom izobrazheniya VLT i shel'yu shirinoi , to ochevidno, chto pole skorostei galaktiki budet cherezvychaino sil'no razmyto atmosfernoi turbulenciei i skorosti, izmerennye sposobom analogichnym ispol'zuemym v lokal'noi Vselennoi (fitting 2D spektra liniya za liniei) ne budut uzhe napryamuyu svyazany so skorostyami otdel'nyh tochek diska, i ne mogut byt' s hodu ispol'zovany dlya izmereniya . Tak, dlya primera, na risunke 6.1 pokazano to, kak vyglyadela by krivaya vrasheniya galaktiki pohozhei na Mlechnyi Put' v linii [OII] (byla prinyata sovsem ploskaya krivaya vrasheniya so skorost'yu 225km/s [Clemens 1985]) na krasnom smeshenii 0.7.

Ris. 23. Demonstraciya togo kak vyglyadela by [OII] krivaya vrasheniya galaktiki pohozhei na Mlechnyi Put' na krasnom smeshenii 0.7

Poetomu ochevidno, chto dlya raboty s takimi dannymi neobhodimy special'nye metody. Takoi metod uzhe byl otchasti razrabotan v predydushih issledovaniyah vrasheniya dalekih galaktik [Simard, Pritchet 1999]. Etot metod osnovan na obshem 3D modelirovanii raspredeleniya intensivnosti v galaktike i krivoi vrasheniya.

6.1. Opisanie metoda modelirovaniya

Osnovnaya cel' etogo metoda - sozdanie tochnoi 3D modeli galaktiki, a potom primenenie vseh preobrazovanii, kotorye proishodyat so svetom ot etoi galaktiki pri prohode cherez atmosferu, teleskop, spektrograf.

Osnovnye etapy sozdaniya takoi modeli sleduyushie:

Seichas bolee podrobno o razlichnyh etapah etoi procedury.

  

Ris. 24. Dva primera, demonstriruyushih sozdannye model'nye krivye vrasheniya

Itogo, opisannaya vyshe shema sozdaniya model'nyh krivyh vrasheniya byla realizovana, napisana na yazyke IDL i ispol'zovalas' v dal'neishem v procedurah approksimacii. Dva primera model'nyh [OII] krivyh vrasheniya pokazany na ris. 6.2.

6.2. Approksimaciya

V predydushih sekciyah my opisali proceduru modelirovaniya krivyh vrasheniya. Eta procedura yavlyaetsya na samom dele sostavnoi chast'yu procedury approksimacii krivyh vrasheniya s cel'yu opredeleniya ih parametrov. Osnovnye parametry procedury, sozdayushei model'nye krivye vrasheniya, cleduyushie:

Estestvenno procedura approksimacii ne schitala vse eti parametry svobodnymi, tak kak: apparatnaya funkciya spektrografa nam izvestna a priori, parametry PSF opredeleny i fiksirovany po spektram zvezd na kadre, parametry raspredeleniya poverhnostnoi yarkosti vzyaty i tozhe fiksirovany iz fittinga HST izobrazhenii galaktik. Polozhenie centrov galaktik bylo tozhe fiksirovano (prichiny opisany v sekcii 6.4). V itoge, edinstvennymi svobodnymi parametrami byli parametry krivoi vrasheniya. Po etim parametram i zapuskalas' procedura minimizacii. V detalyah proceduru minimizacii opisyvat' smysla ne imeet v silu ee standartnosti, tak chto korotko. Ispol'zovalas' procedura minimizacii, realizuyushaya metod Levenberga-Markvardta (odin iz gradientnyh metodov)(sm. [Press et al. 1997]). Etot metod chasto ispol'zuetsya iz-za kachestva i bystroty shodimosti. Kak obychno procedura minimizacii minimiziruet , normalizovannuyu na kolichestvo stepenei svobody:

, gde vychislyaetsya iz puassonova shuma dannyh. Estestvenno procedura minimizacii daet v konce oshibki vychisleniya parametrov (oni vychislyayutsya iz gessiana v okrestnosti minimuma), no kak vsegda, sleduet otnositsya k nim ochen' ostorozhno, potomu chto v bol'shinstve real'nyh situacii oshibka vyzvana ispol'zovaniem nepravil'noi modeli i yavlyaetsya sistematicheskoi. Poetomu na grafikah, gde pokazany izmerennye skorosti, oshibki pokazany, no sleduet interpretirovat' ih skoree, kak nizhnyuyu ocenku oshibki.

6.3. Vybor modeli krivoi vrasheniya

Vybor modeli krivoi vrasheniya - eto ochen' vazhnyi moment v procedure approksimacii real'nyh dannyh, potomu chto vybor nepravil'noi modeli mozhet privesti zametnym otkloneniyam v rezul'tatah, tak chto on dostoin togo, chtoby byt' opisannym v detalyah. Itak, sushestvuyushie modeli krivyh vrasheniya sleduyushie:

Teper' vernemsya k vyboru odnoi iz etih modelei. Snachala, nuzhno otmetit', chto konechno privedennyi spisok modelei ne pretenduet na polnotu - sushestvuet bol'shoe chislo razlichnyh drugih modelei, gorazdo bolee slozhnyh, luchshe opisyvayushih galaktiki i s bOl'shim chislom parametrov (sm. naprimer [Courteau 1997]), no v nashei rabote krivye vrasheniya ochen' chasto predstavlyayut soboi nebol'shie piki yarkosti razmerom v desyatok-dva pikselei, tak chto nevozmozhno, a tochnee, ne imeet smysla ispol'zovat' slozhnye modeli, poetomu my i ogranichivalis' prosteishimi. Itak nami v itoge byla vybrana model' s ploskoi krivoi vrasheniya i tverdotel'nym vrasheniem v centre i peremennym radiusom, gde nastupaet uploshenie. A teper' perechislim prichiny, pochemu byli otvergnuty drugie modeli.

Dlya proverki effekta razlichnyh znachenii otnosheniya na rezul'taty fittinga modelyami 6.4 nami byl zapushena seriya approksimacii krivyh vrasheniya real'nyh galaktik modelyami 6.4 s razlichnymi otnosheniyami . Nas v pervuyu ochered' interesovalo, kak znachenie etogo otnosheniya vliyaet na opredelennuyu algoritmom skorost' vrasheniya i na . Zavisimost' ot pozvolit nam opredelit', zavisyat li rezul'taty voobshe ot ispol'zovannoi modeli, a zavisimost' ot pozvolit opredelit', kakoe znachenie etogo parametra obespechivaet optimal'nyi fit. Rezul'taty predstavleny na risunke 6.4.

Ris. 26. Na levom grafike pokazana srednyaya zavisimost' logarifma skorosti, opredelennoi pri approksimacii, ot . Vse skorosti otnormirovany na tu skorost', kotoraya poluchena approksimaciei ploskoi krivoi vrasheniya. Na pravom grafike pokazana zavisimost' srednego ot (izmeneniya tozhe normirovany na , poluchennoe pri approksimacii ploskoi krivoi vrasheniya).

Osnovnye vyvody iz grafikov takovy: rezul'taty approksimacii opredelenno zavisyat ot vybora . Tak vybor ploskoi krivoi vrasheniya po sravneniyu s krivoi vrasheniya uploshayusheisya na 2.2 eksponencial'nyh radiusah daet znacheniya skorostei vrasheniya, kotorye ( ) na 40% men'she. V to zhe samoe vremya vidno, chto ploskie krivye vrasheniya dayut znachitel'no bOl'shie znacheniya . A minimal'nye znacheniya obespechivayut ozhidaemye znacheniya okolo 2. T.e. vyvodom vpolne mozhet byt' ideya ispol'zovat' fiksirovannoe znachenie . Odnako, tak kak na grafike 6.4 ukazana zavisimost' srednego po neskol'kim desyatkam galaktik, a posle individual'nogo prosmotra galaktik stalo yasno, chto dlya kazhdoi individual'noi galaktiki optimal'noe ne vsegda dostigaetsya na , poetomu bylo resheno ispol'zovat' v kachestve parametra.


6.4. Nahozhdenie polozheniya centra galaktiki na shelevom spektre.

Poslednii tehnicheskii moment svyazannyi s approksimaciei, stOyashii obsuzhdeniya, kasaetsya opredeleniya polozheniya centra galaktiki na shelevom spektre.

Ris. 27. Primer ochen' asimmetrichnoi krivoi vrasheniya galaktiki na krasnom smeshenii 0.7.

Delo v tom, chto opyat' zhe v sluchae blizkih galaktik, obychno ne voznikaet problem s opredeleniem centra vrasheniya po krivoi vrasheniya ili po spektral'noi linii prosto v silu razmera ob'ektov. V sluchae zhe dalekih galaktik, my ochen' chasto vidim asimmetrichnye i ne ochen' protyazhennye krivye vrasheniya. (takie kak, naprimer, na ris. 6.5). V algoritme approksimacii zhe u nas centr galaktiki fiksirovan. Potomu chto esli by on ne byl fiksirovan, ochevidno, chto v sluchae ris. 6.5 algoritm by zanizil skorost' vrasheniya galaktiki za schet smesheniya centra galaktiki vniz (eto verno i v obshem sluchae: asimmetriya privodit k smesheniyu centra, a smeshenie centra k umen'shennoi skorosti). Poetomu vazhno opredelyat' polozhenie centra galaktiki ne v kachestve svobodnogo parametra pri approksimacii emissionnoi krivoi vrasheniya. V dannoi rabote centr opredelyalsya po polozheniyu centra kontinuuma. Estestvenno ozhidat', chto kontinuum, v silu togo, chto on otslezhivaet svet ot zvezd, a ne gaza(kak emissii), budet v srednem ne stol' asimmetrichnym, kak raspredelenie gaza. Tak chto nado ispol'zovat' pik yarkosti v kontinuume dlya opredeleniya centra galaktiki. Pravda ostaetsya problema v tom, chto dlya bol'shinstva nashih ob'ektov potok v kontinuume isklyuchitel'no slab (dostatochno posmotret' na kartinki na ris. 6.6, gde kontinuuma voobshe ne vidno). No eta problema na samom dele reshaetsya usredneniem bol'shogo kuska spektra (okolo 100 vdol' dispersii) i nahozhdenie pika po takomu profilyu). Obychno pri takom bol'shom usrednenii kontinuum uzhe opredelenno viden i dostatochno horosho, chtoby opredelit' ego centr (naprimer vpisyvaya v nego gaussianu).

Ris. 28. Cvetnye izobrazheniya galaktik, krivye vrasheniya i rezul'taty ih approksimacii. Kazhdaya gruppa kartinok - eto nablyudaemaya krivaya vrasheniya, model'naya krivaya vrasheniya, ostatok pri vychitanii modeli, i cvetnoe izobrazhenie galaktiki. Pokazany galaktiki GEMSz033251.79m275956.3, GEMSz033236.18m280029.8, GEMSz033135.89m275155.4, GEMSz033211.33m275609.9, nahodyashiesya na krasnyh smesheniyah 0.55, 0.67, 0.69, 0.55, sootvetstvenno.



<< 5. Obrabotka dannyh | Oglavlenie | 7. Evolyuciya sootnosheniya Talli-Fishera >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: zavisimost' Talli-Fishera - galaktiki
Publikacii so slovami: zavisimost' Talli-Fishera - galaktiki
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Ocenka: 3.1 [golosov: 103]
 
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