Oglavlenie

---

Problema kolichestvennogo sootnosheniya vkladov vidimogo i temnogo veshestva v krivuyu vrasheniya galaktiki.

V nastoyashee vremya predlozheno neskol'ko sposobov ocenki otnosheniya mass diskovoi sostavlyayushei i temnogo galo. Bol'shinstvo metodov baziruyutsya na izuchenii nablyudaemoi krivoi vrasheniya, poskol'ku ee forma otrazhaet raspredelenie plotnosti osnovnyh sostavlyayushih galaktiki (diska, baldzha i temnogo galo), a chislennoe znachenie skorosti vrasheniya pozvolyaet poluchit' grubuyu ocenku polnoi massy vnutri zadannogo radiusa. Ocenku massy kazhdogo komponenta mozhno poluchit', razdelyaya krivuyu vrasheniya na sostavlyayushie. Odnako eta zadacha mozhet imet' mnogo reshenii, poetomu neobhodimo zadeistvovat' dopolnitel'nuyu informaciyu, kotoruyu mozhet dat' poverhnostnaya fotometriya. No v svyazi s nalichiem skrytoi massy s ploho izvestnym zakonom raspredeleniya plotnosti, dazhe znaniya radial'nyh shkal diska i baldzha obychno byvaet nedostatochno, chtoby suzit' krug reshenii zadachi o razdelenii krivoi vrasheniya do edinstvenno vozmozhnogo. Takim obrazom, pri interpretacii krivyh vrasheniya pomimo dannyh po poverhnostnoi fotometrii nuzhno ispol'zovat' dopolnitel'nuyu informaciyu (naprimer, otnoshenie massy k svetimosti, poluchennoe iz nablyudaemogo pokazatelya cveta putem modelirovaniya spektra galaktik, ili ispol'zuya uslovie sushestvovaniya volnovoi spiral'noi struktury; sravnenie nablyudaemoi kinematiki gaza s gidrodinamicheskimi modelyami ili zhe uslovie marzhinal'noi ustoichivosti zvezdnogo diska). Pri otsutstvii dopolnitel'noi informacii, mozhno ogranichit'sya ocenkoi , opredelyaya maksimal'nuyu massu ploskogo komponenta, sovmestimuyu s nablyudaemoi krivoi vrasheniya, ili ispol'zovat' podhod , pri kotorom parametry komponentov podbirayutsya takim obrazom, chtoby raznica mezhdu rasschitannoi i nablyudaemoi krivymi vrasheniya byla minimal'noi. V oboih sluchayah radial'naya shkala prinimaetsya blizkoi k fotometricheskoi shkale diska, zhelatel'no v krasnom ili blizhnem IK diapazone spektra. V ryade rabot ispol'zuetsya takzhe model' minimal'nogo diska, v kotoroi vklad diska v krivuyu vrasheniya priravnivaetsya k nulyu, chto v obshem sluchae ne imeet fizicheskogo smysla, no pozvolyaet poluchit' verhnyuyu ocenku massy galo. Eta model' ispol'zuetsya, kogda vvoditsya predpolozhenie o temnom galo, dominiruyushem po masse na vseh radiusah (kak v spornom sluchae galaktik nizkoi poverhnostnoi yarkosti ili karlikovyh galaktik), ili kogda trebuetsya rassmotret', sootvetstvuet li galo nekotorym teoreticheskim trebovaniyam, hotya by v samom ekstremal'nom sluchae, kogda massa diska prenebrezhimo mala po sravneniyu s massoi temnogo galo. Vybor toi ili inoi modeli proizvolen, i zavisit lish' ot voli avtora i zadachi, kotoruyu on reshaet.

Razlichnye podhody k opredeleniyu massovyh dolei diskovyh i sferoidal'nyh sostavlyayushih mogut privodit' k protivorechivym rezul'tatam. V nastoyashee vremya predmetom goryachih debatov yavlyaetsya vopros o tom, blizka li model' maksimal'nogo diska k real'nosti. Dovody, svidetel'stvuyushie protiv varianta maksimal'nogo diska, byli polucheny v rabote Bottema (1993), ishodya iz nablyudaemyh dispersii skorostei zvezd dlya vyborki iz 12 galaktik. V stat'e Hoperskova, Zasova i Tyurinoi (2001) takzhe delaetsya vyvod o tom, chto ispol'zovanie varianta pri modelirovanii galaktik mozhet dat' sil'no zanizhennye ocenki mass sferoidal'nyh komponent. Dinamicheskoe modelirovanie privodit dlya rassmatrivaemyh avtorami galaktik k plohomu soglasiyu mezhdu model'nymi i nablyudaemymi znacheniyami dispersii skorostei staryh zvezd, chto govorit o pereocenke massy diska. Protiv modeli maksimal'nogo diska svidetel'stvuyut takzhe rezul'taty raboty Cathryn M. Trott i Rachel L. Webster (2002), v kotoroi dannye o gravitacionnom linzirovanii igrali rol' dopolnitel'noi informacii pri razdelenii krivoi vrasheniya spiral'noi galaktiki na komponenty. A Stacy S. McGaugh (2005), rassmatrivaya vyborku galaktik s krivymi vrasheniya, opredelennymi v linii 21 sm, vyskazyvaetsya v pol'zu modeli maksimal'nogo diska, no lish' dlya galaktik vysokoi poverhnostnoi yarkosti (HSB) (sm. risunok 1).

Rezul'taty gidrodinamicheskogo modelirovaniya gaza HSB galaktik, poluchennye v stat'e Kranz et al (2003) svidetel'stvuyut v pol'zu togo, chto model' maksimal'nogo diska sootvetstvuet real'nosti lish' dlya galaktik vysokoi poverhnostnoi yarkosti so skorost'yu vrasheniya v_c>200 km/s (sm. risunok 2).

V pol'zu priemlemosti varianta maksimal'nogo diska vne zavisimosti ot yarkosti i skorosti vrasheniya galaktiki govoryat modeli raspredeleniya massy, poluchennye Michael J. Williams, M. Bureau Michele Cappellari (2009). Modeli 26 iz 28 galaktik rannih i pozdnih tipov, osnovannye na reshenii uravneniya Dzhinsa dlya summarnogo potenciala temnogo i vidimogo veshestva s ispol'zovaniem rezul'tatov modelirovaniya λCDM, okazalis' blizki k modelyam maksimal'nogo diska (plotnost' temnogo galo schitalas' raspredelennoi po zakonu Navarro, Frenk & White (NWF), a raspredelenie plotnosti vidimogo veshestva opredelyalos' v ramkah predpolozheniya o postoyannom otnoshenii massy k svetimosti na osnove raspredeleniya poverhnostnoi yarkosti v fil'tre K). Iz izlozhennogo vyshe sleduet, chto na segodnyashnii moment my ne mozhem skazat', naskol'ko opravdanno ispol'zovanie modeli maksimal'nogo diska v tom ili inom sluchae. Odnako dlya ryada galaktik etot vopros ne stoit tak ostro. Eto karlikovye galaktiki i galaktiki nizkoi poverhnostnoi yarkosti (LSB). V etih ob'ektah temnoe veshestvo, po-vidimomu, preobladaet na vseh radiusah, i model' maksimal'nogo diska mozhet byt' otvergnuta s neskol'ko bol'shei uverennost'yu, po sravneniyu s obshim sluchaem. Zametim, chto sushestvuet ryad rabot, v kotoryh preobladanie temnogo galo v LSB galaktikah stavitsya pod vopros.

Bol'shinstvo vyvodov o preobladanii massy temnogo galo po sravneniyu s massoi diska v LSB galaktikah postroeno na modelirovanii krivyh vrasheniya v predpolozhenii, chto diski etih galaktik imeyut otnosheniya M/L, kotorye sootvetstvuyut zvezdnomu naseleniyu so standartnoi nachal'noi funkciei mass, i obladayut, takim obrazom, nizkoi poverhnostnoi plotnost'yu. Fuchs (2002) postavil pod somnenie vyvod o maloi massovoi dole diskov v LSB galaktikah. On sdelal popytku dekompozicii krivyh vrasheniya galaktik nizkoi poverhnostnoi yarkosti, ispol'zuya teoriyu rasprostraneniya voln plotnosti v primenenii k LSB galaktikam s nablyudaemoi spiral'noi strukturoi, chto pozvolilo emu nezavisimo ocenit' massy diskov LSB galaktik. Poluchennye otnosheniya massy k svetimosti diskov okazalis' bol'she teh, kotorye ozhidalis' v ramkah modelei populyacionnogo sinteza so standartnoi nachal'noi funkciei mass. Eto mozhet svidetel'stvovat' o nachal'noi funkcii mass s bol'shoi dolei malomassivnyh zvezd ili temnoi massy, kotorye dayut bol'shoi vklad v massu galaktiki, no malo vkladyvayut v ee svetimost'. V rabote Lee et al (2004) privodyatsya popytki ob'yasneniya vysokih otnoshenii massy k svetimosti diskov galaktik nizkoi poverhnostnoi yarkosti s ispol'zovaniem nachal'noi funkcii mass s pokazatelem eksponenty α=3,85 ( dlya sravneniya pokazatel' eksponenty standartnoi funkcii mass Salpitera α=2,35, podrobnee o nachal'noi funkcii mass sm. obzor Abramovoi O.V.). Takim obrazom, nahodyatsya svidetel'stva togo, chto diski nizkoi poverhnostnoi yarkosti mogut okazat'sya bolee massivnymi, chem eto prinyato schitat', tak chto gipoteza maksimal'nogo diska ne mozhet byt' polnost'yu otvergnuta dazhe v sluchae s galaktikami nizkoi poverhnostnoi yarkosti.

S karlikovymi galaktikami, kotorye soglasno ierarhicheskomu scenariyu dolzhny obladat' dominiruyushim vnutri opticheskogo radiusa temnym galo, delo obstoit ne proshe. Karlikovye galaktiki harakterizuyutsya shirokim diapazonom otnoshenii massy temnogo galo k polnoi masse. Nahodyat kak karlikovye galaktiki s anomal'no vysokim soderzhaniem temnogo veshestva (temnoe veshestvo po masse prevyshaet vidimoe v neskol'ko soten raz, sm. naprimer raboty: Meng Xiang-Gruess et al (2009) i Ayesha Begum et al (2008)), tak i ob'ekty s soderzhaniem temnoi materii, sm. naprimer Kenji Bekki, Snezana Stanimirovic (2009) ili rabotu Swaters (1999) , gde izuchena vyborka iz 35 karlikovyh galaktik, krivye vrasheniya tol'ko pyati iz kotoryh ne udalos' opisat' v ramkah modeli maksimal'nogo diska.

Poskol'ku v etom razdele rech' idet o neopredelennostyah v ocenke massovoi doli temnogo galo, to nel'zya ne upomyanut' o tom, chto v bol'shinstve modelei rassmatrivayutsya galo so sfericheskoi formoi, v to vremya kak sovremennye scenarii formirovaniya galaktik predskazyvayut bolee ili menee splyusnutuyu formu. Modelirovanie v ramkah λCDM daet triaksial'nuyu formu galo (osevaya simmetriya otsutstvuet dazhe v ploskosti barionnyh galakticheskih diskov). V pol'zu triaksial'nosti i splyusnutosti temnyh galo govoryat nablyudeniya rentgenovskogo diffuznogo izlucheniya vokrug ellipticheskih galaktik (sm. Buote et al (2002)). Nablyudeniya slabogo gravitacionnogo linzirovaniya takzhe svidetel'stvuyut v pol'zu nesfericheskih temnyh galo (sm. Parker et al (2007)). A dannye po raspredeleniyu i kinematike atomarnogo vodoroda sootvetstvuyut tomu, chto temnye galo galaktik obladayut osevoi simmetriei v ploskosti diskov (Merrifield (2002)). S drugoi storony, v pol'zu sfericheskogo raspredeleniya plotnosti temnogo galo svidetel'stvuet rabota Brien et al (2010), v kotoroi rassmatrivayutsya dispersiya skorostei i utolshenie diska HI v galaktike UGC7321, vidimoi s rebra. Takim obrazom, vopros o tom, imeyut li temnye galo sfericheskoe raspredelenie plotnosti, ostaetsya otkrytym. V sluchae, esli oni vse-taki imeyut nesfericheskuyu formu, prenebrezhenie etim faktom pri modelirovanii mozhet vnosit' dopolnitel'nuyu neopredelennost' v ocenku massovoi doli temnyh galo.

Iz skazannogo vyshe stanovitsya yasno, chto velichina massovoi doli temnogo galo mozhet byt' model'no zavisimoi. Raznye sposoby ocenki dayut poroi kardinal'no raznye rezul'taty (kak v sluchae s karlikovymi i LSB galaktikami). Poetomu pri rassmotrenii korrelyacii mezhdu nablyudaemymi svoistvami galaktik i otnosheniem massy galo k obshei masse sleduet imet' v vidu neopredelennost' v ocenke poslednego.

Publikacii s klyuchevymi slovami: temnaya materiya - galaktiki Publikacii so slovami: temnaya materiya - galaktiki
Sm. takzhe: Sverhglubokoe pole Habbla v svete i zvuke Kol'co Einshteina vokrug centra blizkoi galaktiki Galaktika s polyarnym kol'com NGC 660 Temnaya materiya v modeli Vselennoi Zvezdnye potoki v mestnoi Vselennoi Galaktika Sigara ot teleskopov "Habbl" i "Dzheims Vebb" "Glaza" v cepochke galaktik Markaryana Vse publikacii na tu zhe temu >>